作者：Henry 博士
在碳中和背景下，各国政府将天然气掺氢项目作为氢能应用场景探索大力推广，在投入增加情况下，全球天然气掺氢项目蓬勃发展，再次向商业化目标迈进。自2013年以来，全球天然气掺氢的规模增长了7倍，2020年天然气管道掺氢规模达到了约3500吨，见图表1。
在氢能产业的加持下，天然气掺氢市场可观！IEA数据显示，所有正在推进的天然气掺氢项目都能落地，其规模将可能增加700多倍，氢气总掺入量将大于200万吨。若需要达到2030年全球净零排放的要求，氢气总掺入了需要可以达到5300万吨！巨大的需求缺口，表明天然气掺氢市场前景可观，商业化拐点将至!
图表1 国际天然气管网掺氢情况及预估 来源：IEA
欧洲是天然气掺氢技术和应用的引领者，2004年欧盟早就开启了一项名为NATURALHY的示范项目；2008年荷兰开展风电制氢掺入天然气管网的研。除了管道掺氢之外，科学家和工程师们正在探索了各类天然气掺氢应用，如HCNG汽车等。
一、为何天然气掺氢兴起?
本次天然气掺氢商业化项目推广的重点，在于解决氢气产业的难题：成本和场景。
（1）氢气运输成本高。氢能输送方式众多，包括长管拖车、液氢槽车、氢能管道等。目前主要应用的长管拖车、液氢等方式成本偏高，是造成加氢站站售氢气的主要原因；管道输送具有运输体量大、距离远、能耗损失低等优点，但造价过高，根据文献资料，目前氢气长输管道的造价约30-95万美元/公里，数倍于天然气管道价格。
（2）氢气应用场景不足，新型应用规模较小。根据IEA数据，目前全球范围内氢气用量达到9000万吨，不可谓不多，但对比天然气约为3.9万亿立方米，约合273000万吨的用量，又相形见绌。原因是目前氢气主要应用于化工、炼化等项目，属于辅助地位，新型应用如汽车等用量较低，总体看场景不足、难以进一步扩大氢气的应用规模，扩大氢气的能源属性。
天然气掺氢之所以长期受到关注，正是因为能够解决这两大问题：（1）管道运输方式能够大幅降低氢气运输成本，同时基于现有天然气管道,减少新管道的资本投入；（2）氢气直接进入天然气应用场景，解决氢气终端应用场景和用量难题，同时也能改善天然气的燃烧特性，降低碳排放。
二、天然气掺氢的商业化拐点将至!
2020年开始，随着氢能产业快速发展，国内外天然气掺氢实践都在加速发展。从趋势和规模上看，天然气掺氢正在加速发展，即将进入商业化阶段。
（1）国际方面。根据IEA报告，国外掺氢管道基本集中在欧洲地区，其中约60%集中在德国。欧洲其他国家方面，法国GRHYD示范项目正在测试向Cappelle-la-Grand(敦柯克附近)的天然气管网掺入20%的氢气；意大利Snam项目验证了10%的天然气掺氢管道是安全的；英国HyDeploy示范项目也向基尔大学天然气管网中注入20%的氢气(该项目于2020年初全面投入运营)。
在天然气短缺价格暴涨情况下，环保意识深入骨髓的欧盟委员会在一项议案提出：“欧盟各国应在天然气网络中加入氢气等低碳气体，不再签订从他国进口延续到2049年后的天然气长期合同。”这将打开欧洲天然气掺氢未来30年的黄金发展空间！除了欧洲以外，其他国家的天然气掺氢的实践也在增加。如澳大利亚的管道网络运营商正计划向天然气管网注入5-10%的氢气；美国加州启动了一项初始掺氢水平为1%，后续上升至20%的项目。
（2）国内方面。2019年后，在国电投、中石化、国家管网等央企努力下，国内在天然气管网掺氢项目上取得了突破性的进展，具体见图表2。在社会认知、技术积累、行业标准、示范项目和发展规划等方面均取得了实质进展，带动了全国部分省市将天然气掺氢项目列入产业规划。
图表2 国内天然气掺氢管网项目情况 来源：氢云链数据库
如图表3所示，令人鼓舞的是，除了天然气管网掺氢之外，国内还积极探索了HCNG汽车、掺氢天然气发电、天然气掺氢内燃机等应用。其中，掺氢天然气发电项目在全球都属于前沿探索领域。
HCNG汽车时间较早，在2016年就开展了示范；配合国家管网进入天然气管网掺氢领域，国电投民用天然气掺氢的成功应用很可能预示着氢气走进国内普通家庭，这将极大地提高氢气在能源领域的应用规模。
图表3 国内天然气掺氢应用项目情况 来源：氢云链数据库
三、天然气掺氢发展的障碍是什么？
虽然天然气掺氢的固定成本投资较低，由于氢气介质的特殊性，天然气掺氢问题也是十分突出。各国对于天然气掺氢含量的标准、政策的不确定性的最大的阻碍。此外，技术方面也需要继续加强研究。例如加强管道材料与掺氢天然气的相容性试验，充分考虑掺氢引起的泄漏速率加快、可燃范围增大及燃烧速率加快等影响，全面研究掺氢天然气的泄漏与燃烧爆炸问题等等。
概言之，由于天然气掺氢具备投资成本低，接触终端客户多，经济效益产生快，特别是在技术方面的问题解决以后，未来商业化推广会相对容易，属于较早产生商业价值的氢能应用领域。考虑到碳中和背景下，氢能产业的发展前景，作为氢能大规模应有场景之一，天然气掺氢的商业化拐点将至!
编辑：氢氢我心 校对：风氢扬 审核：氢云小仙女
来源：氢云链
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