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近年來，我國可再生能源得到了長足發(fā)展?，F(xiàn)階段來看，以風光發(fā)電為代表的可再生新能源依然存在波動性大、棄風棄光現(xiàn)象嚴重等問題，電解水制氫將是最有效的電能存儲方案之一。此外，對于我國風光資源多分布于西部偏遠地區(qū)、用能則集中于東部發(fā)達地區(qū)的實際國情，僅靠特高壓輸電并不現(xiàn)實。

風光發(fā)電制備“綠氫”，并利用已有“西氣東輸”天然氣管網(wǎng)實現(xiàn)天然氣摻氫輸送，將能夠節(jié)約大量基礎(chǔ)設施建設費用，大大提升輸氫經(jīng)濟效益。

由于本身不含碳，氫氣作為一種潛力巨大的清潔能源載體具有獨特優(yōu)勢，“氫進萬家”將是我國能源結(jié)構(gòu)由高碳到低碳轉(zhuǎn)型并最終實現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略目標的重要選擇，甚至是實現(xiàn)碳中和的終極方案。目前，我國氫能產(chǎn)業(yè)正步入發(fā)展快車道，城鎮(zhèn)地區(qū)用氫需求將不斷提升，如何實現(xiàn)氫能的規(guī)?；⒔?jīng)濟性和安全輸運及終端用戶設備的無感換氣，是現(xiàn)階段亟需解決的制約“氫進萬家”的關(guān)鍵問題。

用戶為上

摻氫天然氣隨已有管網(wǎng)輸送到用戶燃燒利用，是低成本、大規(guī)模利用氫能的有效方式之一。氫氣質(zhì)量熱值雖高，但由于密度低，體積熱值僅為甲烷的1/3，摻氫將導致基于體積計量的能量密度下降，影響終端用戶負荷特性。另一方面，無論是熱擴散系數(shù)還是質(zhì)量擴散系數(shù)，氫氣都遠超甲烷，導致氫氣燃燒更容易發(fā)生回火。此外，與甲烷相比，氫氣更易燃燒，且燃燒（爆炸）范圍極廣。因此，打通“氫進萬家”最后一公里的關(guān)鍵，在于適用于摻氫天然氣的高性能家用燃氣具研發(fā)與應用推廣。

計量為基

摻氫會降低天然氣的體積能量密度，準確計量摻氫天然氣攜能量，關(guān)系著終端用戶切身利益。相關(guān)方向的研究既包括氫流量計量體系和規(guī)?；臍淞髁坑嬃慨a(chǎn)業(yè)的發(fā)展與完善，同時也包括摻氫天然氣系統(tǒng)中摻氫比例的在線檢測與隨動控制，后者同樣關(guān)系著摻氫天然氣輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運行。

示范先行

2019年，國家電投集團率先在遼寧朝陽建設了國內(nèi)首個電解制氫摻入天然氣應用示范，摻氫比例目前已達到10%，并對管道材料相容性、摻混工藝、安全保障技術(shù)、家用燃具適應性等進行了研究。2020年，河北省在張家口市啟動天然氣摻氫示范項目，在“應張管線”末站開展摻混應用示范。2021年內(nèi)蒙古自治區(qū)在烏海市建設純氫/摻氫試驗平臺，圍繞純氫與摻氫燃氣管道輸送應用開展關(guān)鍵技術(shù)研究。國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司也在積極探索“陜京一線”摻氫輸送的可行性，為首都及其周邊地區(qū)“雙碳”戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)作出貢獻。科技部于2021年在山東啟動了“氫進萬家”科技示范工程，并在國家重點研發(fā)計劃中啟動一系列重點項目，圍繞氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存體系、氫能安全存儲與快速輸配體系、氫能便捷改質(zhì)與高效動力系統(tǒng)及“氫進萬家”綜合示范等開展聯(lián)合攻關(guān)，力爭貫通基礎(chǔ)前瞻、共性關(guān)鍵、工程應用和評估規(guī)范環(huán)節(jié)。

“氫進萬家”涉及國家氫能輸配體系發(fā)展規(guī)劃及氫源供應—管道材料—管輸工藝—系統(tǒng)安全—終端應用等全鏈條的協(xié)調(diào)發(fā)展。深入技術(shù)攻關(guān)、建立我國摻氫天然氣標準體系、系統(tǒng)開展摻氫輸送與應用示范，將更好推動能源結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型，助力“雙碳”戰(zhàn)略目標的順利實現(xiàn)。

原標題：“氫進萬家”正從藍圖走向現(xiàn)實