天然气掺氢技术作为氢能与天然气融合发展的纽带，是助力实现我国‘双碳’目标的有效途径之一。
天然气掺氢技术正在成为能源领域的新热潮。近期，天然气掺氢技术在政策、技术、示范项目以及下游应用中均出现较大发展，天然气管道掺氢输送技术迎来了快速发展时期。
技术发展“日新月异”
当前天然气输氢一大难点在于，现有干线管道多采用X70、X80管材，易发生氢脆，影响了大规模掺氢示范应用开展。
近日，宝鸡石油钢管有限责任公司宣布成功研制了20%掺氢比管线钢管，这些钢管将应用在在内蒙古包头市固阳-白云鄂博掺氢输气管道工程上。截至9月2日，该公司已累计生产20%掺氢管线6000余吨。
为提升输氢规模和效率，天然气掺氢比例成为关键技术点。在掺氢输送方面，近年随着国内掺氢示范应用逐步展开，掺氢比例已从5%逐渐增长至20%以上。但国内企业依旧在向更高的输送效率发起冲击。
9月2日，国内首次城镇燃气高比例掺混氢气燃烧试验和氢气分离试验在浙能天然气集团成功实施。试验验证了3%至30%比例氢气掺入天然气技术可行性，填补了我国利用在役城镇燃气设施进行高比例掺混氢气试验的空白，为实现氢能输送技术自主可控奠定了重要基础。
业内标准正加快“跟上”
有业内人士表示，尽管业内设计院对管道材料、掺氢比例、输送压力等关键参数有一定共识，但在项目论证时往往由于缺乏国家标准和实际验证数据，导致论证难以通过。为了更好推进天然气掺氢管道项目发展建设，业内的各类标准也在加快制定中。
8月22日，住房城乡建设部连发两份通知，就国家标准《氢能输配设备通用技术要求（征求意见稿）》（简称《技术要求》）以及《燃气掺氢混气装置（征求意见稿）》（简称《混气装置》），向社会公开征求意见。
《技术要求》规定了氢能输配设备的要求、试验方法、检验规则、质量证明文件、标志、包装、运输和贮存，适用于城镇氢能输配系统用储存设备、过滤设备、调压设备、计量设备、安全防护设备、阀门、管道及附件、安全控制装置等设备。该文件规定，氢能输配设备适用于纯氢介质和掺氢比例不超过20%，压力不超过20.0MPa的天然气掺氢燃气。掺氢比例超过20%（体积分数）的天然气掺氢燃气设备除符合本标准要求外，还应做适用性论证。
《混气装置》规定了掺混装置的分类、代号和型号、结构与材料、要求、试验方法、检验规则、质量证明文件、标志、包装、运输和贮存等，适用于最大工作压力不大于20MPa、氢气掺混比例不超过20%（体积分数）的燃气掺氢混气装置。同时文件要求，天然气管道内流速不宜超过20m/s，氢气管道内流速不宜超过15m/s，掺氢天然气管道内流速不应超过20m/s。
此外，由于掺氢长输管道站场作为氢能基础设施的重要组成部分，是氢气供应链中的关键环节之一，其安全性和可靠性直接影响着整个产业链的稳定运行和发展，对于推动能源转型和实现碳中和目标至关重要。
为此，中国标准化协会2024年[370]号文件批复立项了《掺氢长输天然气管道站场定量风险评价》团体标准，由城镇基础设施分会及其服务机构中质通（北京）标准技术服务有限公司组织实施编制工作。
据悉，该标准由中国石油大学（华东）主编，规定了掺氢长输管道站场定量风险评价的要求、流程和方法，包括评价流程、数据收集、危害因素识别、失效频率计算、失效后果分析、风险计算、风险可接受准则等内容。为了使该标准更具专业性和市场适用性，目前正在邀请各相关单位共同参与标准的制定。
示范项目在快速推进
据中国产业发展促进会氢能分会统计，截至目前，全国已有29个省份发布氢能产业发展专项规划或实施意见，其中27个省份将管道输氢技术装备研发和开展管道输氢试点示范列入重点。
内蒙古成为输氢管网建设的“热土”。8月2日，由中化华油建设集团承建的国内首条具备掺氢输送能力的长距离高压管道项目包头——临河输气管道工程顺利通过初次验收，全长258公里，最大输气能力可达12亿立方米每年，10月份实现达产保供目标。
7月11日，具备掺氢能力20%的固阳—白云鄂博输气管道在包头开工。线路全长125公里。项目建成投产后，内蒙古自治区中西部地区将形成环网供气互联互通的新格局。
现阶段提前布局掺氢管道，对打破氢能运输瓶颈，完善氢能产业链，对促进上下游企业的协同发展，推动整个产业结构升级具有重要意义。
掺氢燃机实现新突破
面对我国“双碳”战略需要，燃气轮机燃料从天然气向氢气转换是必然发展趋势。7月份，我国首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机（代号G50）完成了燃烧器掺烧30%氢气全尺寸全温全压试验验证，各项指标均达到预期。
据悉，这是成功实现掺氢燃烧的国内首个拥有自主知识产权的重型燃机燃烧器，该项目攻克了掺氢燃烧回火、燃烧不稳定等关键核心技术难题，推动了新型绿色能源用于燃气轮机中的技术进步，为探索更高比例掺氢乃至纯氢燃烧技术奠定了基础。
6月27日，由中国能建广东院勘察设计广东火电承建的国内首个H级燃气掺氢发电机组项目正式投产。据估算，该项目的两台9HA.01机组每年以掺氢10%的燃料满负荷运行，最多可减少二氧化碳排放约5.8万吨，对加快实现碳达峰碳中和目标具有积极意义。
从上述项目来看，近期我国天然气掺氢技术发展进程较快，正在进入一个全新发展阶段。未来随着我国天然气管网基础设施建设和掺氢技术进一步完善，将为氢能运输和储存提供更大可能性与空间，这必将加速我国氢能产业布局。
