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发布：2026-05-20 · 事件：2026-05-20 18:21:01

点击标题下“城市燃气杂志”可快速关注 本刊官方网站为http://www.gas800.com/ 欢迎访问浏览、在线订阅与投稿 天然气掺氢成本效益测算模型与定价机制研究 欧宗现，刘欣，何琳，席丹 港华能源创科（深圳）有限公司 港华投资有限公司 摘自《城市燃气》2026年第四期 摘要： 天然气掺氢项目在实施过程中普遍面临用能成本核算难、燃气价格定价难的经济性问题，掺氢 天然气定价机制的空缺制约了天然气掺氢的大规模推广及商业化应用。

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点击标题下“城市燃气杂志”可快速关注 本刊官方网站为http://www.gas800.com/ 欢迎访问浏览、在线订阅与投稿 天然气掺氢成本效益测算模型与定价机制研究 欧宗现，刘欣，何琳，席丹 港华能源创科（深圳）有限公司 港华投资有限公司 摘自《城市燃气》2026年第四期 摘要： 天然气掺氢项目在实施过程中普遍面临用能成本核算难、燃气价格定价难的经济性问题，掺氢 天然气定价机制的空缺制约了天然气掺氢的大规模推广及商业化应用。本文基于单位用能成本不变原 则，综合考虑能效变化、碳排放以及污染物成本等因素，构建了掺氢天然气定价模型。基于此本文针对不同类型的燃气设备开展系列掺氢燃烧试验，获取不同掺氢场景下掺氢效能修正系数，建立完备的掺氢燃烧试验数据库。在不同天然气掺氢场景下，基于不同掺氢效能修正系数，形成掺氢天然气的定价机制，为未来天然气掺氢项目的推广和商业化应用提供可靠的计价工具。 关键词： 天然气掺氢；定价机制；定价模型；掺氢比例；能效修正系数 1 引言 利用现役天然气管道输送氢气，可实现氢气的低成本、大规模、长距离输送，掺氢天然气管道 输送技术将解决氢能发展卡脖子问题。目前已有多个国家地区开展了天然气掺氢项目，掺氢比大多在 5%~30%。这些项目探索了天然气掺氢输送的可行性，为将来大规模掺氢输送提供可借鉴的经验。 具体来看，欧盟于2004年开展NaturalHy项目证实掺氢比20%的氢气不会显著增加爆炸等安全风险。 2014年，法国GRHYD项目探索将风电制氢以不高 于20%的比例注入天然气管网，供居民及客车使 用 。2019年，英国公司将20%氢气注入园区天然 气管网，以研究掺氢天然气对居民用户的影响 。 2020年，澳大利亚启动了天然气掺氢示范项目， 将基于可再生能源的电解水制氢以10%比例掺入到 天然气管网并供用户使用 。2023年，国电投朝阳 天然气掺氢示范项目验证了20%以下掺氢比风险可 控，系统轻微改造可允许最高50%掺氢比 。国内 外研究表明，在掺氢比例20%以下时，天然气燃烧 特性与管网适应性无需大规模改造。天然气掺氢相 容性和安全性研究充分，技术问题基本已经解决。 在经济性和策略研究方面，任渊源 等研究以 GE9HA.02型燃气轮机为对象，发现氢气价格不超 过38.5元/kg时，掺氢系统可满足收益率要求，电价 和天然气价格对经济性影响显著。魏震波 等提出 了一种基于动态掺氢策略的综合能源系统低碳经济 调度模型，通过阶梯式交易机制提升系统经济性与 环境效益。张玮 等指出掺氢天然气计量方式与天 然气购气价格是影响项目经济性的主要因素。现阶 段，针对天然气管网及下游用户掺氢之后的相容性 和安全性研究比较充分、成果丰硕，技术层面上的 问题基本得到解决。但天然气掺氢仍未能实现规模 化应用，其关键卡点之一是项目实施过程中普遍面 临的用能成本核算难、燃气价格定价难的问题，即 高比例掺氢之后的经济性问题。 2  天然气掺氢定价模型 为了准确评估天然气掺氢的成本效益和确定合理的定价机制，本文构建了综合考虑能效变化、碳排放以及污染物成本等多因素的成本效益测算模型和定价模型。在成本效益测算中，详细考虑了氢气制取成本、掺混成本、输送成本、终端应用成本以及因能效变化和环境效益带来的成本变化，通过对这些成本因素的量化分析，能够准确计算出不同掺氢比例下天然气掺氢的总成本和净效益。在定价模型构建中，充分考虑了市场供需关系、能源价值以及政策补贴等因素，通过建立数学模型，为掺氢天然气的定价提供了科学合理的方法。 按照单位用能成本不变原则，综合考虑天然气掺氢之后的能效变化（燃烧效率和换热效率）、温室气体（二氧化碳、甲烷）和大气污染物（二氧化硫/氮氧化物/烟尘）排放成本，天然气用能成本与氢气用能成本有如下换算关系： 由上式推导出氢气使用成本（氢气价格）： 最终求得掺氢天然气使用成本（燃气价格）： 式中：P NG 为天然气价格，元/m³； H NG 为天然气高位热值，MJ/m³； H H 2 为氢气高位热值，MJ/m³； η NG 为天然气燃烧效率，%； η H 2 为氢气燃烧效率，%； C EFF 为掺氢能效修正系数，无量纲； EC NG,1 为使用天然气产生的温室气体排放成本，元/m³； EC NG,2 为使用天然气产生的污染物排放成本，元/m³； EC H 2 ,1 为使用氢气产生的温室气体排放成本，元/m³； EC H 2 ,2 为使用氢气产生的污染物排放成本，元/m³； P H 2 为氢气价格，元/m³； P TG 为掺氢天然气价格，元/m³； x为掺氢比例，%。 天然气掺氢之后能效变化的修正系数计算公式： 式中：ΔV为天然气掺氢后的实际用气量变化 率，%。 使用天然气产生的温室气体排放成本计算公式： 式中：E NG,B 为天然气燃烧产生的二氧化碳排放值，kg/m³； η CH 4 为天然气中甲烷的燃烧效率，%； f 为非二氧化碳温室气体的折算当量系数，无量纲； P CEA 为碳排放配额（CEA交易价格），元/kg。 使用天然气产生的污染物排放成本计算公式： 式中：E NG,1 为天然气燃烧产生的二氧化硫排放值，kg/m³； E NG,2 为天然气燃烧产生的氮氧化物排放值，kg/m³； E NG,3 为天然气燃烧产生的烟尘排放值，kg/m³； P PRT,1 为二氧化硫排污权交易基准价，元/kg； P PRT,2 为氮氧化物排污权交易基准价，元/kg； P PRT,3 为烟尘排污权交易基准价，元/kg。 使用氢气产生的温室气体排放成本计算公式： 式中：E H 2 ,B 为氢气制取过程的温室气体排放值，kg/m³； E H 2 ,U 为氢气使用过程的温室气体排放值，kg/m³。 使用氢气产生的污染物排放成本计算公式： 式中：E H 2 ,1 为氢气燃烧产生的二氧化硫排放值，kg/m³； E H 2 ,2 为氢气燃烧产生的氮氧化物排放值，kg/m³ ； E H 2 ,3 为氢气燃烧产生的烟尘排放值，kg/m³。 3  天然气掺氢定价案例分析 基于以上天然气掺氢价格计算模型，分别对工业窑炉、工业锅炉和加热炉3个应用场景的天然气掺氢成本和效益进行测算，结果表明，各场景的主要差异在于实际用气量变化率，如图1所示。 图1  实际用气量变化率ΔV 表1  计算参数取值汇总表 根据天然气掺氢之后能效变化的修正系数计算公式： 表2 计算过程数据汇总表 选取相应的天然气热值、氢气热值、温室气体排放值和大气污染物排放值，并引入实际用气 量变化率计算得到掺氢能效修正系数，计算得到3个场景下的用户侧可接受的“掺氢天然气价格P TG ”“氢气使用成本P H 2 ”，如图2、图3所示。计算参数取值及计算过程数据汇总表见表1、表2。 图2 用户可接受的掺氢天然气价格 图3 计入能效和碳减排的氢气使用成本 4 结论 按照单位用能成本不变原则，综合考虑天然 气掺氢之后的能效变化、温室气体排放成本和大气 污染物排放成本，本文搭建了掺氢天然气价格计算 模型，分别对工业窑炉、工业锅炉和加热炉3个场 景的天然气掺氢成本和效益进行测算，通过选取掺 氢能效修正系数、温室气体排放值和大气污染物排 放值等，计算得到“用户侧可接受的掺氢天然气价 格”“氢气使用成本”。测算结果表明，“综合考虑能 效变化和碳排放收益”与“单纯考虑热值变化”的 掺氢天然气价格及氢气使用成本相差较大，其中能 效变化即掺氢能效修正系数对掺氢天然气价格和氢 气价格影响最大，取得公认的掺氢能效修正系数有 助于构建推动掺氢天然气定价，解决高比例掺氢之 后的经济性问题。 来源：《城市燃气》2026年第四期 长按二维码订阅《城市燃气》杂志