中国储能网讯：天然气掺氢技术是将氢气以一定体积比例掺入天然气中形成掺氢天然气HCNG（Hydrogen compressed natural gas, 氢气含量大于20%），也被称为氢烷Hythane（hydrogen－methane－mixture, 氢气含量小于20%），通过现有天然气管道进行输送，并可直接替代天然气进行使用的一种能源技术。该技术的突破及应用，将有助于我国绿色能源发展战略的顺利实施，保障和促进我国清洁能源行业的健康发展。

我国现有天然气管线具有覆盖广、传输距离长、输运量大等特点，天然气中掺入一定比例氢气后，利用天然气管道或管网进行输送，是促成氢气大范围运送的有效途径。与高压或液化氢气的输送方式相比，利用管道或管网输送掺氢天然气可实现我国现有在役天然气管道和城市输配气管网的充分利用，便于氢气大范围、长距离、低成本运送。天然气管网组成非常复杂，主要部分为供气站、输气管道和住宅终端用户。天然气掺氢后对现有天然气管道输送系统和终端用气单位产生不同程度的作用。不同的掺氢比会导致燃气的燃烧速度、热负荷系数等燃烧指数以及相对密度、传热系数、黏度等水力指数都发生改变，对管道输送工况和终端用户都有很大影响。

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：运输成本和应用场景。

一是氢气运输成本高。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，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，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。

二是氢气应用场景不足，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，对比天然气约为3.9万亿立方米（约合273000万吨）的用量，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、燃机发电等用量较低，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：一是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；二是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。但由于管道运输和民用领域对于安全问题敏感，项目的实验验证周期长，天然气掺氢一直处于示范的阶段，而且规模有限。

天然气掺氢后工程设计影响

1.节流后低温影响。掺氢10%～20%的天然气对管道输送系统的节流低温影响具有较明显的抑制作用，掺氢天然气的节流后低温影响随氢气浓度增大而降低，为掺氢天然气的放空操作提供了更大可操作性。

2.气体泄漏流量影响。相同泄放条件下，天然气掺氢后泄漏体积流量随掺氢比增大而升高；在中小孔泄漏时，受泄漏瞬时喷射速度影响，扩散范围随掺氢比增加而增加，但在泄漏孔径较大时，呈现扩散范围随掺氢比增加而降低的趋势；在泄漏后发生喷射火的场景下，掺氢比例越高，综合计算的热辐射强度越低，热辐射边界范围越小；对于掺氢天然气，其站场设计可参考天然气的相关防火间距。

3.对潜在影响半径的影响。相同操作条件下，埋地管道的潜在影响半径随掺氢比例增大而降低；对于小比例掺氢的天然气，执行天然气潜在影响半径规定是保守的。

4.调压冲蚀影响。天然气掺氢对调压装置冲蚀具有一定影响，必要的前置除尘设施有利于提高调压设施的可靠性。

5.可燃气体浓度检测影响。对于掺氢比例较小的天然气，应评估可燃气体探测的适应性，可根据甲烷的分压浓度重新设定各级报警值。

氢气作为一种理想的新能源具有广阔的运用前景，我国氢产业化发展处于起步阶段，开展天然气掺氢方面的系统整体性研究，可为氢气社会的发展探索并开启更多的路径。现阶段天然气掺氢在储能运输、交通、燃烧、发电等行业均可以得到有效的运用,大规模推动天然气掺氢的技术应用，仍需各方的不懈努力，今后应加强在掺氢、输送、用户环节的一些核心问题如掺氢比、混氢工艺，管材相容性、管网完整性、燃爆安全性、终端设备适应性等的技术研究与相关标准体系建立完备，最终促进氢能产业的大力发展，助力实现碳达峰、碳中和的目标。