全国首个城镇燃气掺氢综合实验平台落地深圳

1月10日，国家重点研发计划“氢能技术”重点专项“中低压纯氢与掺氢燃气管道输送及其应用关键技术”成果发布会召开，全国首个城镇燃气掺氢综合科技实验平台落地深圳，目前已成功为深圳市求雨岭生活区安全供气近200天。

项目负责人、首席科学家、中国石油大学（华东）李玉星教授进行了年度总结。“中低压纯氢与掺氢燃气管道输送及其应用关键技术”项目针对中低压纯氢与掺氢燃气管输系统的本质安全、工艺和完整性管理以及终端应用。通过机理探究、技术开发、设备研发、软件开发、试验平台研制等手段，突破中低压纯氢与掺氢燃气管道输送及应用方面的新理论、新方法、新技术、新设备和新软件的瓶颈，形成以关键设备和工艺软件为核心的技术体系，并围绕“管输工艺、管材、试验方法”、“应急抢修”、“燃烧器具”编制标准体系。项目依托科技试验平台建设以氢能社区为示范的产业体系，目前，该项目已于2023年10月顺利通过科技部的中期检查。

项目课题三负责人、深圳燃气副总裁杨光系统地介绍了项目的成果——全国首个城镇燃气掺氢综合科技实验平台。平台主要包括掺混模块、减压调压模块、管材相容性评价模块、燃气器具测试模块以及终端利用模块——天然气与氢气通过掺混模块，能够得到掺氢体积比为5%~20%、掺氢精度达到1%的掺氢燃气；经减压调压模块后，进入管材相容性评价模块进行长周期试验测试；随后进入燃气器具测试模块进行验证；测试完成后，掺氢燃气进入求雨岭生活区进行利用。平台还为氢气泄漏提供了架空、埋地、管廊等不同场景的监测方法验证以及事故后果测试。终端还预留热电联供系统、氢气分离纯化装置的测试功能，发挥氢能能源互联媒介和高效耦合的特性，推动氢能与电力、热力等能源的互联互补，实现氢能进入社区楼宇、居民家庭、交通领域乃至工业园区的应用。

据悉，我国首个城镇燃气掺氢综合科技实验平台，目前已成功为深圳市求雨岭生活区安全供气近200天。作为国内首个可推广、可复制的城镇燃气氢气掺-输-用一体化平台，平台集成测试、验证、生产功能，掺氢比达到20%，压力范围覆盖城镇燃气全部压力运行范围，用氢面积85000平，用氢人口超过4000人，实现掺氢燃气的宽压力、长周期、规模化应用，标志着氢进万家进入全新的发展阶段。

据介绍，掺氢燃气综合科技实验平台主要包括掺混模块、减压调压模块、管材相容性评价模块、燃气器具测试模块以及终端利用模块。天然气与氢气通过掺混模块，能够得到掺氢体积比为5%~20%、掺氢精度达到1%的掺氢燃气；经减压调压模块后，进入管材相容性评价模块进行长周期试验测试；然后进入燃气器具测试模块进行验证；测试完成后，掺氢燃气进入求雨岭生活区进行利用。平台还为氢气泄漏提供了架空、埋地、管廊等不同场景的监测方法验证以及事故后果测试。终端还预留热电联供系统、氢气分离纯化装置的测试功能，发挥氢能能源互联媒介和高效耦合的特性，推动氢能与电力、热力等能源的互联互补，实现氢能进入社区楼宇、居民家庭、交通领域乃至工业园区的应用。同时，平台还设计了光伏+谷电制氢模块，旨在打造包含“制掺运用”全链条的绿氢典范项目。

“平台不仅可针对管输条件的燃气管道以及阀门、连接件、表具等燃气基础设施开展管材氢环境长周期实验，还可针对多种燃气器具及终端应用场景开展适应性研究。可用于系统性地测试、评价现役城镇燃气输配系统对掺氢燃气的适应性，推进燃气掺氢的产业化进程。”市燃气集团相关负责人表示。

目前，我国已有天然气管道超过100万公里，其中城镇燃气输配管道超过90万公里，利用燃气基础设施进行掺氢实现 “氢进万家”具有显著的减排效果。

“以建设的掺氢综合科技实验平台为例，如果五分之一的城镇燃气管道进行10%的掺氢，每年可减少碳排放量超过1000万吨。”专家表示，借助在役燃气系统消纳氢气，实现“氢进万家”，是推动氢能大规模应用的主要手段。

根据目前的研究结论来看，在掺氢比10%以下，针对X52以下的管材钢级，不论是针对长输管道还是燃气管道，掺氢天然气管道都可以按照天然气管道进行设计与管理。与以氢气、一氧化碳等为主的煤制气、焦炉气等相比，天然气的主要成分为甲烷，掺氢燃气对管材的长周期、宽压力作用还需进一步明确。作为实验室研究与生产实际应用间必不可少的环节，建设一套科学的实验平台，能够更准确地对现役燃气基础设施进行适应性评价，并形成标准体系，推进“氢进万家”产业体系发展，助力实现国家“双碳”目标。