多国“试水”天然气掺氢 技术、成本、减排效果仍存挑战

一直以来，掺氢作为天然气领域降碳的一种有效方式广受行业青睐，但多家行业研究机构近期发出“警告”称，目前天然气掺氢领域仍存在技术、成本、减碳效果有限等多重挑战，大规模推广仍待时日。

近日，西班牙第二大天然气分销商Nortegas宣布开启该国首个天然气掺氢试验项目，计划逐步提高天然气基础设施和设备中的氢气比例，尝试使用天然气和氢气的混合气体发电。

项目层出不穷

综合多家外媒报道，Nortegas计划在气体注入系统、气体压缩系统等环节中逐步测试掺氢效果，同时将测试智能混氢装置，循序渐进地提高天然气系统中的掺氢比例，实现天然气管道的转换改造。另外该公司表示，也将研发适用于100%氢气体系的新材料和零部件，最终实现纯氢气供能。

事实上，除西班牙外，天然气掺氢的“潮流”已经席卷多国。截至今年5月，英国、美国、比利时、德国等国家均已启动了天然气掺氢规划，我国甚至已有天然气掺氢的商用项目落地。

去年上半年，英国首个天然气掺氢试验项目获得了积极结果。今年1月，英国电网机构ENA又宣布，2023年要实现在天然气管道中掺氢20%的目标，为此，英国政府已要求本土5家天然气管网运营商做好准备。去年，欧盟委员会也曾公开表示，欧盟正在制定针对家用供热锅炉的最新标准，其中“至少满足20%掺氢比例”的要求引人瞩目。

值得一提的是，今年初，国家电投集团宣布，首个燃气轮机掺氢燃烧示范项目正式投运，整体方案可行性得到验证。据了解，这也是全球范围内首个在天然气商业机组中进行掺氢燃烧的联合循环、热电联供示范项目，改造后的机组具备了纯天然气和天然气掺氢两种运行模式的兼容能力。

技术仍待完善

业内普遍认为，对天然气掺氢这一新兴技术的尝试好处颇多，其中最为重要的是降低天然气这一化石燃料的消费量。欧盟气候专员Frans Timmermans曾公开表示：“天然气相关基础设施的‘双重用途’越多越明显，这将帮助社会过渡到使用绿氢的情景。”英国官方机构也曾测算称，按照英国的天然气消费水平，如果能够实现20%的掺氢比例，每年英国在供热供电方面有望减少600万吨二氧化碳排放。

与此同时，业界也广泛达成共识，认为在天然气管道中掺氢的比例控制在20%以下时，可以免于大规模改造能源基础设施，为此这一比例也成为目前各国最为广泛的选择。

此外，ENA首席执行官David Smith还指出，天然气掺氢除了能够起到降碳的作用，还能够在天然气市场动荡的情况下稳定能源供应。

不过，值得注意的是，国际可再生能源署（IRENA）等多家机构多次提醒，天然气掺氢仍存在一定的技术挑战。IRENA在4月底最新发布的报告中指出，全球范围内，各个天然气管网及每条天然气管道对氢气比例的容纳程度都不相同，在不实施基础设施大规模改造的情况下，最终可行的掺氢比例可能会低于预期。

成本依然高企

多家行业机构进一步表示，目前氢气的生产成本仍远高于天然气，如果要大规模推广天然气掺氢，政府和企业需要算好“经济账”。

根据IRENA的测算，混掺20%的氢气仅能比单纯使用天然气降低约7%的温室气体排放，而掺氢后天然气供能的成本却远高于单纯使用天然气。

数据显示，按照目前全球可再生能源制氢的平均成本水平，二氧化碳价格应在500美元/吨以上时，天然气掺氢才会具备一定的经济效益。

德国智库机构Agora Energiewende也曾发布报告称，按照当前氢气的市场价格，在天然气管道中掺入20%的氢气可能会让终端家庭用户的用热成本增加33%以上。

IRENA同时指出，由于成本过高，天然气掺氢还面临着来自其他降碳方式的竞争，比如，使用碳捕捉与封存（CCS）装置降碳，按照其市场发展速度，成本将很快降至200美元/吨以下，这将对天然气掺氢降碳产生很大压力。 对此，IRENA建议，各国政府应尽快对天然气掺氢管道提供相应补贴。