| 日本的合成天然气生产始于1995年，目前日本在该领域的技术应用在全球处于领先水平，但是至今仍然处于示范验证阶段。2022年3月，东京燃气公司与横滨市合作实施合成天然气示范项目。该项目利用横滨市资源循环局鹤见工厂排放的二氧化碳和下水道中心的再生水以及太阳能光伏系统电解水制氢气，进行合成天然气生产。大阪燃气公司计划于2024年下半年至2025年启动产能为400Nm3/h的合成天然气生产装置设备，这一规模为目前全球最大。大阪燃气公司将与资源巨头INPEX公司合作，利用从INPEX在新泻县长冈矿场回收的二氧化碳生产合成天然气。东邦燃气公司计划在2030年之前采用直接从大气捕获二氧化碳的技术进行合成天然气生产。 此外，分布式合成天然气设备的技术验证项目也在实施中。这类设备规模较小，在一些有二氧化碳排放源的工厂，用氢气与二氧化碳合成天然气，作为工厂的燃料利用。例如，电装公司在位于日本爱知县的安城工厂安装了合成天然气设备，验证在工厂内实现二氧化碳循环；IHI公司正在福岛县相马IHI绿色能源中心，进行利用可再生能源生产合成天然气的工艺验证，目前的生产能力为12.5Nm3/h，计划到2025年前后将规模扩大到数万Nm3/h。 德国奥迪公司在德国下萨克森省维尔特市（Werlte）的e-gas工厂，于2013年开始合成天然气的生产，据称是全球第一套投入商业化运行的“电力转换燃气（Power to Gas）”的装置，所生产的合成天然气送到加气站，作为奥迪公司双燃料汽车g-tron的燃料，用于制取合成天然气的氢气，由利用风力发电生产的电力进行水电解获得。 路径三：氢气利用 在氢气利用方式的角度，利用二氧化碳和氢气制取的合成天然气在使用上较氢气直接使用具有一些优势。首先，由于能量密度的差异，相同体积的合成天然气的热值约为氢气的3倍。如果在氢气资源较为丰富的地区进行合成天然气制备，氢气难以远距离输送的问题就会迎刃而解。同时，无论纯氢气，还是以氢气混合天然气获得的富氢天然气直接作为家用燃气具的燃料，在输配送设施和燃气具方面都存在一些需要解决的问题，而合成天然气替代常规天然气不存在类似问题。 将氢气作为能源使用，主要是利用具备能源储存载体的特征，例如将电力转换为氢气进行储存，以解决能源供需不同步的问题。同时，氢气的可燃性也使得其能够作为燃气的直接替代品使用。据中国氢能联盟预计，到2050年，氢能在中国终端能源体系的占比将超过10％。据中国沼气学会2021年10月发布的《中国沼气行业“双碳”发展报告》，到2050年，以沼气为代表的生物质燃气占一次能源消费总量的比例将与氢能大致相当。保守估计，到2050年，城镇燃气中将有50％左右是氢气和生物天然气、合成天然气等非常规天然气。 日本政府在2021年6月制定的绿色增长战略也提出，到2030年，合成天然气在城市燃气的占比为1%；在2050年之前，合成天然气在城市燃气的占比将达到90%，剩余10%的城市燃气将通过直接利用氢气或沼气等实现零碳化。 在建筑领域，氢气作为家用燃气具燃料的意义，与燃料电池的氢能利用方式存在明显差异。家用燃料电池可以实现热电联产，实现能源的梯级利用，达到技术上的最高能源利用效率，但是，由于多种因素限制，目前家用燃料电池的发电功率一般为0.5kW~1kW，在住宅能耗总量中占比较小，对提高全社会的能源利用效率影响有限。家用燃气具的氢能利用方式是利用氢气替代部分或全部天然气，家用燃气具能够大规模地实现氢气的利用。一个燃气灶具的燃烧器功率约为4kW，一台燃气热水器或燃气采暖热水炉的热输入功率为20kW~40kW，如果这些燃气具输出的热量通过电能转换，现阶段全社会需要成倍地增加化石能源的消耗。此外，家用燃气具的销售价格较燃料电池要低，约为后者的1％~20％。因此，现阶段家用燃气具是利用氢能最具技术经济优势的产品。 由于现有的城镇燃气管网以及家用燃气具不能适应纯氢气，使用氢气比例不超过20％的富氢天然气成为目前主流方案。 2018年11月，基尔大学HyDeploy项目获得英国健康安全与环境部（HSE）批准，允许在天然气管道中混合20％的氢气。这是英国有史以来首次允许在天然气管道中氢气比例超过现行燃气输送规范的试验项目。HyDeploy项目试验分三个阶段实施：第一阶段，在基尔大学内向100户家庭和30个教学楼供富氢天然气；第二阶段，在东北部的NGN管网进行；第三阶段，在西北部的Cadent管网进行，规模约为700户家庭。 位于德国巴登符腾堡州的厄林根小镇在2019年启动了住宅富氢天然气示范项目，项目由管网公司Netze BW负责规划和建设，参与示范项目的家庭为30户，利用原有天然管道注入氢气获得富氢天然气，用于家用燃气具燃料，项目运行初始阶段氢气比例为10％，然后逐步提高比例，到2022年，氢气比例提高到上限30％。 目前在欧洲市场上已经有多家生产企业发布了氢能家用燃气具产品，使用燃料包括纯氢气和富氢天然气。日本林内公司继在2021年1月发布全系列富氢天然气型家用燃气具产品之后，于2022年发布了纯氢型家用燃气热水器产品。据预计，欧洲将于2023年启动氢能燃气具商业化应用，富氢天然气型燃气具先投入市场，纯氢气型燃气具将在2025年投入市场。 在中国，万和公司率先在AWE2021上发布了全线富氢天然气型家用燃气具，包括燃气热水器、燃气采暖热水炉、燃气灶具、户外燃气烤炉、燃气烤箱等7个型号，适用氢气比例为20％以下的富氢天然气和12T天然气两种气源。2021年7月，万和公司与国家电投合作，为辽宁省朝阳市掺氢示范项目提供家用燃气器具样机，包括燃气热水器、燃气采暖热水炉和燃气灶具，相关产品均在前期经过验证，通过由第三方实验室进行的掺氢比例为20％的必要检测项目，通过了氢气比例为35％的回火界限气燃烧工况测试。2022年3月，万和公司进一步改进了富氢天然气型燃气具技术，适用氢气比例提高至30％。 在纯氢气应用领域，2021年底，广东万和新电气股份有限公司完成的“氢能家用燃气灶具研究和开发”项目，产品使用燃料是比例为100％的氢气，被鉴定委员会专家认为“整体达到国内领先水平”。该项目技术对中国氢能燃气具技术和行业的发展具有引领作用。
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