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綠氫標準下，有多種電力來源方案，該如何選擇

2023年，歐盟出臺了《可再生能源指令》的補充條款，針對電解水制綠氫等非生物來源的可再生燃料（RFNBO）制定了標準。同時，美國在制定《通脹削減法案》低碳氫能稅收減免激勵政策時，關于有關綠氫如何定義也在討論修訂過程中。事實上，在歐美綠氫標準制定的過程中，就有關“能否采用網電”、“何種情景下能夠使用網電”誕生了多種討論意見，并持續(xù)在討論。能景研究認為，有關能否采用網電的觀點立場可大致分為2類，一類是希望盡量完全使用離網的可再生電力，另一類認為只要碳排放達標就可以合理使用一部分網電。能景研究剖析了相關進展，希望能夠對行業(yè)有所啟發(fā)。此外，能景研究近期將與合作伙伴們啟動聯合研究，“探究電解水制氫 技術更可靠、成本更可行的路徑方案”，有興趣的朋友歡迎聯絡我們。

01 歐盟運輸領域綠氫標準：“可再生電力為核心”，使用網電有嚴格限制

歐盟《可再生能源指令》現階段出臺的“可再生氫標準”僅針對運輸燃料，該標準下，非生物來源的可再生氫需要同時滿足2個要求：一是全生命周期碳排放要求，相對于交通運輸領域傳統(tǒng)化石燃料，可再生氫的減排量需要達到70%，即可再生氫全生命周期碳排放最高約28.2gCO2eq/MJ。二是制氫的電力來源要求，要滿足地理匹配、時間匹配等多種要求，督促盡量使用本地、新建的風電/光伏等可再生電力。詳見下文。

其對電力來源的要求，歐盟該標準基本圍繞如何使用可再生電力展開，并設定了2個場景：第一是制氫完全使用離網的可再生電力。該場景要求離網制氫或并網但不從電網下電。而且要滿足可再生電場投運不得早于電解槽36個月等條件。第二是制氫可以使用來自電網的電力，但也做了很大的限制，只允許3種情況：（1）網電足夠綠。電網中可再生能源電力的平均比例至少為90%，或者電網的電力排放強度低于18 gCO2eq/MJ。（2）使用類似谷電。在電網電力交易不平衡期間（imbalance settlement period，定義見歐盟2019/943號法規(guī)）使用電網電力制氫，減少電網對其他電力調度手段的需求。（3）可再生電力購買協(xié)議（PPA）。在2030年1月1日之前要滿足“月度匹配”，即在1個月時間內，氫氣生產商的PPA購電量必須超過或等于氫氣生產所用的電量；2030年1月1日后開始執(zhí)行“小時匹配”，即將購電-用電匹配時間限制到1小時內。

能景研究認為，當前，在仍需使用電網的數種場景中第（3）種方案即PPA方案（月度匹配）最具可操作性。“月度匹配”規(guī)定下，制氫站即使在風/光出力不足時仍有穩(wěn)定的網電供應，無需如“小時匹配”或“離網制氫”下因小時或分鐘級的風/光波動而頻繁啟停或待機，從而保障設備利用率與壽命。其他方案則是技術進一步成熟后的適用選擇。其中，“離網制氫”或“小時匹配級PPA方案（2030年后）”，需要搭配較大規(guī)模儲能或其他支撐技術來適應風/光波動，現階段經濟性較弱；“網電足夠綠”僅少部分地區(qū)可以滿足；“谷電制氫”尚缺乏成熟度的電力來源證明配套體系。

02 其他討論：以“碳排放量”為核心，適量引入網電或亦能夠保障“綠色”

針對以上標準和要求，也有部分企業(yè)或研究機構提出其他觀點，認為在現階段應按照考慮“碳排放量”的基礎上，降低對電力來源要求，從而能實現更穩(wěn)定的電力供應和更合理的綠氫價格。能景研究總結歸納該類建議有2種，一是放松PPA方案的時間匹配限制，二是不通過PPA方案而直接使用有限比例的網電。

一是“年度匹配”級的PPA方案。如美國正在制定的《通脹削減法案》低碳氫能稅收減免激勵政策，計劃在2028年之前采用“年度匹配”規(guī)定。“年度匹配”相對歐盟“月度匹配”進一步放松了時間限制，即在1年時間內，氫氣生產商的PPA購電量必須超過或等于氫氣生產所用的電量。“年度匹配”更易形成便宜的綠氫成本。如在可再生能源發(fā)電量高的季節(jié)購買低價綠電，保障全年網電使用。這樣匹配的同時，還能實現更低的制氫成本。“年度匹配”也或許面臨著相對高的碳排。相對“月度匹配”，實際制氫碳排放或會升高。比如因為年平均電價低，則網電使用量有可能更多。柏林工業(yè)大學的Zeyen等人發(fā)表在Environmental Research Letters上的一篇模擬研究文章顯示，以荷蘭電網為例，預計電網中可再生電力份額達到49%時，在假定的5種氫消納情境下，“年度匹配”碳排放均超過“月度匹配”。

二是有限比例網電方案（不通過PPA或綠證）。如規(guī)定不低于90%的電量來自直接連接的風/光電站，不超過10%的電量來自電網。該情景類似等價于歐盟標準中設定的“網電足夠綠”情景，即網電中90%以上為可再生電力。也類似于中國內蒙古規(guī)定的風光制氫一體化項目允許10%電量下網，其余電量由風電/光伏直供電提供。該方案以網電作支撐，可以保障電解槽利用率與經濟性。當風/光電站輸出電量進入波動低谷時，可由電網繼續(xù)提供電力支撐，維持電解槽低功率運行或熱待機，減少需要長時間準備的冷啟動需求。德國漢諾威大學的Jonathan Brandt 等人對歐盟10%網電情景進行了模擬測算，以歐盟2023年的平均網電電價水平，與沒有網電的情景相比較，有10%網電支持時電解槽年利用小時數提升了6%左右，制氫成本降低了約10%。使用有限比例的網電下，碳排放處于可控范圍。據德國漢諾威大學的Jonathan Brandt 等人的測算結果，以歐盟2023年的平均網電電價水平與碳排水平，使用10%的網電制氫，碳排放低于3kgCO2/kgH2，仍能夠滿足歐盟制定的碳排放標準。

能景研究認為，使用網電支持綠氫生產，是現階段保障風光波動下穩(wěn)定、連續(xù)制氫的重要路徑。應在技術可行、經濟性更好的情況下，考慮碳排放的情況，在合適的地區(qū)設定合理標準、分年度和分階段提高綠氫標準，逐漸推動綠氫項目可再生能源利用比例，從而實現真正的可持續(xù)綠色發(fā)展。

能景研究近期將與合作伙伴們啟動聯合研究“探究電解水制氫 技術更可靠、成本更可行 的路徑方案”

題目為暫定，敬請關注。有興趣的朋友可以聯絡我們。

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       原文標題 : 研討|達到綠氫標準一定需要完全離網嗎？