前不久，我國(guó)首個(gè)10萬(wàn)戶(hù)級(jí)天然氣摻氫規(guī)?；瘧?yīng)用項(xiàng)目在
山東省濰坊市正式啟動(dòng)。這意味著，當(dāng)?shù)?0萬(wàn)戶(hù)居民的家中，灶臺(tái)里燃燒的將不再是純粹的天然氣，而是混入了氫氣的摻氫天然氣。這一事件標(biāo)志著，我國(guó)氫能利用已經(jīng)從概念走向現(xiàn)實(shí)。
那么，為什么要在天然氣中摻入氫氣？天然氣摻氫對(duì)公眾生活有何影響？科技日?qǐng)?bào)記者就此采訪了相關(guān)專(zhuān)家。
為天然氣“增綠”
天然氣摻氫，顧名思義，就是將氫氣以一定的體積比例，注入到現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)中，形成一種新的混合燃料氣體。
氫氣被譽(yù)為21世紀(jì)最清潔的二次能源，其燃燒產(chǎn)物只有水，可以實(shí)現(xiàn)零
碳排放。而天然氣的主要成分是甲烷，燃燒后會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。
“把利用風(fēng)電、光伏等可再生能源制取的氫氣摻入天然氣管網(wǎng)，可以在同等供熱條件下置換部分甲烷，降低混合燃?xì)獾奶寂欧艔?qiáng)度，為天然氣‘增綠’?！碧旖虼髮W(xué)
化工學(xué)院助理研究員周宏達(dá)在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō)。
在濰坊的項(xiàng)目中，通過(guò)在天然氣中摻氫，當(dāng)?shù)孛磕曜罡呖梢韵{氫氣1300萬(wàn)立方米。根據(jù)初步測(cè)算，如果全國(guó)城鎮(zhèn)燃?xì)舛寄軐?shí)現(xiàn)10%的摻氫比例，每年可以減少二氧化碳排放約3000萬(wàn)噸，降碳成效顯著。
“雖然綠氫具備清潔低碳的優(yōu)勢(shì)，但儲(chǔ)運(yùn)成本高一直制約著氫能的規(guī)?；茝V。”周宏達(dá)進(jìn)一步說(shuō)，把氫氣摻入天然氣管網(wǎng)，是目前低成本規(guī)模化氫氣應(yīng)用的最優(yōu)途徑。我國(guó)現(xiàn)有總里程約12萬(wàn)公里的長(zhǎng)輸天然氣管網(wǎng)，經(jīng)適應(yīng)性改造后可以輸送低比例摻氫天然氣。相比新建純氫輸送管網(wǎng)，這種方式可以使投資成本降低60%到80%。
安全有保障
對(duì)于普通老百姓來(lái)說(shuō)，最關(guān)心的
問(wèn)題就是摻氫天然氣的使用體驗(yàn)感、安全性以及價(jià)格。
對(duì)于居民使用體驗(yàn)，周宏達(dá)說(shuō)：“氫氣與天然氣的燃燒特性存在差異，氫氣火焰?zhèn)鞑ニ俣缺忍烊粴饪?。理論上，在灶具不改造的情況下，摻氫后燃燒反應(yīng)速度會(huì)稍微加快，火焰形態(tài)稍有變化，熱負(fù)荷（即火力）可能會(huì)有微弱的提升?！?/div>
不過(guò)，在實(shí)際應(yīng)用中，濰坊項(xiàng)目采用10%的低比例摻氫方案，混合燃?xì)獾臒嶂担磫挝惑w積燃?xì)馔耆紵尫诺臒崃浚┗颈３植蛔??！熬用裨谑褂萌細(xì)庠顣r(shí)，幾乎感覺(jué)不到火焰形態(tài)或火力的差異，也無(wú)需更換任何原有燃?xì)庠O(shè)備，炒菜習(xí)慣完全不受影響?！敝芎赀_(dá)進(jìn)一步說(shuō)，除此之外，天然氣摻氫還能優(yōu)化燃?xì)馊紵r，使煙氣中的一氧化碳排放量大幅降低，從而提升廚房用氣的潔凈度。
安全是所有能源技術(shù)落地應(yīng)用的前提。氫氣分子量小、穿透性強(qiáng)，看似容易泄漏；其在空氣中的體積爆炸極限為4%到75.6%，范圍遠(yuǎn)寬于天然氣，乍聽(tīng)之下十分危險(xiǎn)。
“不過(guò)，這里需要區(qū)分‘理論上的危險(xiǎn)’與‘實(shí)際中的風(fēng)險(xiǎn)’?！敝芎赀_(dá)進(jìn)一步說(shuō)，“爆炸極限寬只說(shuō)明一旦達(dá)到該濃度就可能爆炸，而實(shí)際泄漏后能否達(dá)到這一濃度，取決于氣體的積聚能力?！?/div>
氫氣擴(kuò)散速率遠(yuǎn)高于天然氣，一旦泄漏，會(huì)迅速在空氣中分散并向上逃逸，很難在局部空間內(nèi)積聚到4%的爆炸下限。“相比之下，天然氣泄漏后更容易在地面或低洼處匯集，反而更易接近爆炸濃度。因此，在通風(fēng)正常的居家環(huán)境中，摻氫10%到20%的管道燃?xì)獠⒉粫?huì)比普通天然氣更危險(xiǎn)?！敝芎赀_(dá)補(bǔ)充道。
除此之外，在摻氫項(xiàng)目實(shí)施前，相關(guān)部門(mén)已經(jīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐娜細(xì)夤芫W(wǎng)、閥門(mén)、計(jì)量表等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了全面的適應(yīng)性評(píng)估和測(cè)試，確保其在長(zhǎng)期運(yùn)行中能抵御“氫脆”（即氫氣導(dǎo)致金屬材料變脆）等潛在風(fēng)險(xiǎn)。摻氫比例10%到20%已經(jīng)通過(guò)國(guó)內(nèi)多項(xiàng)管網(wǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，適配城鎮(zhèn)燃?xì)膺\(yùn)行工況，具備技術(shù)安全性。
對(duì)于價(jià)格，周宏達(dá)表示：“目前，氫氣的生產(chǎn)成本仍然高于天然氣，因此短期內(nèi)摻氫天然氣的價(jià)格可能會(huì)有小幅波動(dòng)。不過(guò)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著電解水制氫技術(shù)迭代和產(chǎn)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，氫氣的成本具備持續(xù)下行空間。”
數(shù)據(jù)顯示，電解水制氫設(shè)備的成本在過(guò)去兩年已大幅下降，預(yù)計(jì)到2027年將進(jìn)一步降低。屆時(shí)，摻氫天然氣將兼具環(huán)保屬性與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。更重要的是，摻氫天然氣的規(guī)?；瘧?yīng)用能有效消納西部地區(qū)富余風(fēng)電、光電，減少新能源棄電浪費(fèi)，從能源結(jié)構(gòu)層面降低全社會(huì)的用能成本。
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