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英国氢气-天然气混合项目进展如何?

氢气-天然气混合燃烧是氢能的另一种利用方式,英国的Hydeploy项目似乎也认为,这种方式将会更容易被大规模利用,并实现低碳社会的目标。

Hydeploy是英国第一个向气体网络注入氢气的示范项目,氢气注入体积比达到20%,旨在为英国境内的氢气混合市场提供一个先锋平台。

Hydeploy是Cadent、北部气体网络(NGN)、渐进能量公司(Progressive Energy)、HSE定制研究与咨询、ITM Power和基尔大学之间的合作项目。主要?#32844;?#21830;是奥托西蒙有限公司(OSL)、戴夫兰德咨询公司和 Kiwa Gastec。该项目由英国天然气及电力市场办公室(Ofgem)通过网络创新竞赛资助,是Ofgem有史以来最大的天然气创新项目。

Hydeploy是一个为期6年的项目,于2017年启动,预计于2023年完成。该项目包括三个单独的试验,将20%体积的氢气混合到基尔大学的专用网络中和NGN、Cadent的网络中。

该项目的总体目标是为氢气-天然气混合提供安全案例,并促进清除启动氢混合市场所需的监管障碍。项目结束时的目标是将能够让氢气生产商像现在的生物甲烷供应商一样向天然气网络中注入氢气。

氢气混合比例为何是20%?

氢和低碳电可能是脱碳能源?#20302;?#30340;两大支柱。不遗余力、低风险的发展氢能是最低成本的实现英国具有法律约束力的碳减排目标至关重要的途径。

HSE2之前的工作表明,20 vol %的氢混合物不太需要大量的对天然气网络进行改造。此外,作为?#35775;?#35748;证的一部分,1996年《燃气器具指令》(GAD)之后的所有家用燃气器具都经过了23%的氢气测试。因此,Hydeploy的目标是建立必要的证据基础证明20 vol%的氢气混合物与天然气一样安全。

通过证明当前的燃气网络和设备能够在不进行修改的情况下采用20 vol%的氢混合物,从而使氢的商业部署不用需要定制设备,消除对设备的更改需求。这就解决了“鸡和蛋”供应问题,反之亦然。它使早期的氢气部署能够将投?#22987;?#20013;在交付批?#21487;?#20135;所需的必要供应基础设施上,尤其是天然气调节和CCUS基础设施,同时为通过燃料电池、低碳柔性发电以及潜在的氢替换实现更深层次的碳节约奠定基础。

碳节约

英国的供热需求仅占总排放量的一半以上,因此小的变化也会产生很大的影响。将20 vol%的氢气混合到天然气网络中,将在国内天然气需求范围内?#22836;?9 TWh /y的低碳供?#21462;?/p>

从这个数字来看,2018年英国可再生能源?#29123;?#21169;计划(RHI)总共提供了11TWh的低碳热,预计年底将额外提供10 TWh /y低碳热(总共 21 TWh /y)。RHI是英国政府的低碳热支持机制,涵盖非生活(生物甲烷、废物等)和生活(生物质锅炉、空气源热泵等)低碳?#21462;?#19982;氢混合物的比较如图1所示。

很明显,以20 vol%的比例混合氢将减少碳排放,同时降低氢的早期部署途径的风险。

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图1:低碳热比较

建立安全案例

所?#20449;?#27668;网络均由Ofgem授权,按照天然气安全(管理)条例(GS(M)R)将天然气输送给用户。GS(m)R内的当前氢限值为0.1 mol%,因此运输含氢量较大的气体需要获得英国健康安全与环境部(HSE)批准。根据科学证据的?#29575;觶?#36890;过定制豁免授予HSE批准,以证明任何提议的变更与当?#23433;?#20316;“一样安全”。

HyDeploy于2018年11月被HSE批准,是英国有史以来第一个氢豁免项目,用于基尔大学的首?#38382;?#39564;。

每项试验都需要单独的批准程序,因此,项目将从HES申请三项豁免,以使所有三项试验都能交付。

为什么要进行三?#38382;?#39564;?

Hydeploy的三个试验经过精心设计,以?#23454;?#31649;理输送20 vol%氢气混合物的风险。每项试验将?#20013;?0个月。

第一?#38382;?#39564;将于2019年9月开始,并将把氢气混合到基尔大学运营的一个气体网络中。第一?#38382;?#39564;将向100个家庭和30个教学楼提供氢混合物。

image.png

图2:总体计划时间表

作为支持首?#20301;?#20813;申请的证据收集的一部分,网络中的燃气器需要:

气体安全检查;

用高达28 vol%的氢气进行泄漏试验;

使用高达28 vol%的氢气进行安全测试。

无一例外,所有在天然气上安全?#20063;?#27844;漏的装置在混合天然气上都是安全?#20063;?#27844;漏的。

20 vol%氢气混合物的最终推出不能依赖于检查英国的每个家庭以确保气体安全,并测?#36816;?#26377;的燃气用具。因此,在基尔进行的?#23454;?#25511;制试验存在着一条路径,确保证据基础足够令人信服,?#24066;?#22312;不进行干预的情况下混合氢。

通过进行两次进一步的试验,可以在证据基础?#24066;?#30340;情况下逐步减少试验前干预。这两个进一步的试验将在2020年和2021年开始,每个试验将为大约700个家庭提供20%混合量的燃气。第二?#38382;?#39564;将在东北部的NGN网络进行,第三次审判将在西北部的Cadent网络上进行。

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