人类能源应用的演变,实际上就是碳减排和氢化的过程。可再生能源(绿氢)的开发利用已成为世界新一轮能源改革的重要推动力。
由于可再生能源的间歇性和区域局限性,其大规模应用必须依靠高效、灵活的储能载体。在盐穴中储存氢的成本比在锂离子电池中储存电的成本低100倍。一条天然气管道的效率至少是电网容量的10倍。
天然气与氢气混合,或将带动氢能产业链
天然气混氢是指在现有天然气管道系统的基础上,加入一定浓度的氢气,使氢气与天然气形成混合供运输的技术。它既可以作为燃料,也可以作为管道下游的一个单独的氢。
天然气中部分氢含量会出现波动,这与可再生能源制氢的间歇性是一致的。
混氢天然气输氢及相关技术线路图
在天然气中按一定比例加入氢气,然后利用天然气管道或管网进行输送,是实现氢气大规模输送的有效途径。与车船运输相比,管道输送掺氢天然气可以充分利用我国现有的天然气管道和城市输配管网,更容易实现氢气的大规模长距离运输。而且管道或管网改造的成本更低。
混氢比例逐步提升,掺氢项目前景可期
近年来,国际上对混氢天然气的研究日益增多。目前,许多国家都在评估天然气管网设施用于输送混氢天然气的可行性。
各国/地区天然气管道内最高氢体积分数限制
德国很可能是第一个将20%的氢气投入电网的国家。到明年年底,意昂四大分销网络运营商之一的Avacon计划首次在萨克森-安哈尔特的当地天然气网络中增加20%的氢气。
英国的HyDeploy示范项目将向基尔大学现有的天然气网络注入20%(体积分数)的氢气,供100户家庭和30栋教学楼使用。
我国天然气管网体系框架已基本形成,天然气管道输送技术成熟。根据《中国天然气发展报告(2019)》,截至2018年底,中国天然气干线管道总长度达到7.6万公里,天然气输送能力达到3200亿立方米?/ a.因此,在中国使用天然气管道输送混合氢天然气是可行的。
天然气掺氢,将成促进氢能应用有力引擎
氢气作为连接许多行业的理想能源,正在为能源转型做出重要贡献。天然气与氢气的混合可以有效地减少二氧化碳的排放,同时对遏制气候变暖也有积极的作用。
目前,由于制氢和储氢技术的限制,氢能的大规模应用仍处于过渡阶段。天然气加氢共混直接利用了天然气管道本身的优点,具有投资少、经济效益快、与终端用户联系广泛等优点。从化石能源向氢能经济转型,加快氢能产业发展,为氢能大规模应用提供技术储备,已成为可行方案。
中国的风能、光伏等可再生能源大多分布在“三北”地区。同时,大量天然气管网覆盖“三北”地区,气氢混合是“绿色氢”应用较好的过渡解决方案。
更重要的是,混合氢天然气的使用可以提高氢能在能源中的比重,减少对传统化石燃料的依赖,通过大规模扩大氢能需求,降低制氢成本,这对于推动氢能在交通、建筑、制造、电力等领域的发展具有重要意义。
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