绿电制氢—能源转型的技术前景

导读：国际可再生能源署IRENA《可再生能源发电制氢：能源转型的技术前景》的中文报告于近日发布。

报告充分阐述了基于可再生能源电力制氢(以下简称“绿电制氢”)的技术与发展现状、应用模式与前景，以及相关政策建议等，为充分发挥可再生能源在能源转型中的推动作用提供了更全面的路径支撑。由于报告英文版已于此前发布且颇受关注，此处仅择其一二亮点略加阐述，为读者参考。

首先，对于绿电制氢在能源转型中的作用和地位，报告开篇便做了详细论述，可概括为如下三点：

直接电气化的有益补充，弥补能源转型深度脱碳化的“缺失环节”;

“天然气管网绿化”的有效途径，延缓天然气基础设施的退役;

灵活性资源的潜在价值，促进波动性可再生能源VRE高比例接入。

深度脱碳体现了能源转型的根本要求，而根据IRENA的相关研究，约有三分之一的能源相关排放尚缺乏经济上可行的深度脱碳方案。这些排放主要来源于重型的工业和交通运输部门，如下图所示：

图1 2015年按行业划分的全球能源相关CO2排放量

而绿电制氢可以广泛地应用于工业、建筑、电力、交通等多个部门，从而弥补能源转型中的这一“缺失环节”，促进部门间的耦合和协调。其技术路径如下图所示。报告第三章例举了大量绿电制氢在全球的应用案例，包括在交通运输部门、工业部门、能源部门的应用，如在交通部门例举了燃料电池汽车(FCEV)在重载车中的商业化应用，阿尔斯通首批氢动力列车在德国的部署，以及燃料电池推进的小型螺旋桨飞机在德国的示范应用等。

图2 通过氢气将VRE整合到终端使用中

因此，电制氢深度脱碳的价值不是对电气化的取代，而是一种有益的补充，即可视其为间接电气化的一种有效手段。

此外，报告还对绿电制氢的主要技术——碱性(ALK)电解装置、质子交换膜(PEM)电解装置以及SOEC等——进行了技术和成本的比较分析，相关内容参见报告第二章，在此不做赘述。

最后，报告展望了未来绿电制氢的产业发展模式，同时为政策制定提出了一些切实建议，如短期看可积极推动绿电制氢认证与补贴机制、天然气管网入网补偿机制等，长期看可积极推动跨地区输送的绿电制氢产业链条，如澳大利亚绿电制氢的跨洋出口等，相关供应链如下图所示。

图3 未来氢供应链的潜在产能提升模式

此外，报告总结了该行业在价值链的每一步所面临的关键挑战，并提出了一整套的政策措施以克服这些挑战，如下图所示。

图4 电力制氢面临的关键挑战及其可用措施的概览

当然，绿电制氢价值的发挥离不开相关技术的进步和成本的降低。而这也是该系列报告下一阶段关注的重点，即绿电制氢与其他制氢技术在不同地区的开发成本比较，以及绿电制氢和生物天然气等在终端能源市场的竞争力比较等，Emanuele也非常希望与国内业界同行共同探讨和分享相关知识和经验。

原标题:IRENA《可再生能源发电制氢：能源转型的技术前景》中文报告导读