近日,中國電動汽車百人會、國際清潔交通委員會聯合編制的《從燃料氫全生命周期溫室氣體排放視角看中國燃料電池汽車示范城市群建設》研究報告正式發布,報告基于對京津冀、上海、廣東、河北、河南五大燃料電池汽車示范城市群的示范目標與實施方案等公開資料,對各地制氫產業發展現狀和重點企業的深入調研,研究各示范城市群的氫源情況以及評估各類制氫方式的溫室氣體排放,探索示范城市群的氫源低碳化途徑。并基于國內外先進經驗和評估結果,為國家層面和地方政府層面就推動清潔、低碳氫能產業發展提供若干建議,旨在為我國整個制氫產業的低碳化發展提供參考和依據。以下為報告核心內容。
一、示范城市群的氫源結構逐漸從灰氫為主,轉向藍氫為主、綠氫為輔
從制氫方式的變化趨勢來看,示范前,示范城市群的氫源主要來自化石能源制氫為主的灰氫;在示范計劃中,氫源結構逐漸轉向工業副產氫為主,而可再生電力水電解制氫的綠氫比例大大增加。促進氫源結構的清潔低碳化,才能從根源上降低燃料氫的碳排放強度,進而推動整體氣候變化向好發展。
五個城市群制氫方式的現狀和發展規劃


注:由于缺乏參與城市的相關信息,示范期前的信息僅限牽頭城市相關信息,示范期后的信息來源于每個示范城市群的整體發展規劃。SMR=蒸汽甲烷重整。
二、未來應當控制煤炭作為原料的制氫路線
示范城市群項目設定了碳排放強度準入要求(15 kgCO2/kgH2,即125 gCO2/MJ)和獎勵要求(5 kgCO2/kgH2,即42gCO2/MJ)兩個閾值。從示范城市群公布的制氫方式中,本報告選取了11種制氫方式的碳強度進行了評估。只有四種制氫方式符合獲得額外獎勵的要求:(1)天然氣制氫結合碳捕集與封存(CCS)技術,(2)填埋氣制氫,(3)100%可再生電力水電解制氫以及(4)平均電網水電解制氫。不附加CCS的煤氣化制氫是唯一不符合準入條件的制氫方式。
有觀點認為,即便氫氣來自煤炭,但由于氫燃料在使用過程是零尾氣排放,也可以為環境帶來正向影響。縱然這一觀點看到了煤制氫在使用環節的零尾氣排放為當地空氣質量和健康帶來的收益,卻忽視了從全生命周期角度來看,煤制氫對整體氣候造成的負面影響。通過全生命周期排放評估,采用煤炭制取燃料氫并不是一種清潔能源,甚至會造成比直接使用化石能源更嚴重的氣候影響。

*中國11種制氫方式的制氫環節CO2和全生命周期溫室氣體排放,采用GWP-100值。平均電網水電解制氫是基于全國電網平均排放水平,工業副產氫排放評估采用的是系統擴展法
中國11種制氫方式是否符合示范城市群項目下的碳強度要求

*平均電網水電解制氫是基于全國電網平均水平。工業副產氫排放評估采用的是系統擴展法。
三、明確水電解制氫的電力的來源及其額外性
100%可再生電力水電解制氫(綠氫)以及平均電網水電解制氫在制氫環節的碳排放均為零,均滿足示范城市群的獎勵要求。但是從全生命周期溫室氣體排放角度來看,目前電網水電解制氫(全國平均電網排放因子為測算基礎)的溫室氣體排放估值是準入要求的兩倍多,位居11種制氫方式之首。
對于水電解制氫,未來,一方面需要制定強有力的認證和審核方案,以確保可再生電力的額外性,避免從其它用電部門挪用到可再生電力制氫;另一方面應當控制使用電網水電解制氫。關于這一點,建議中國相關部門嚴格監督,明確水電解制氫的電力來源以及額外性,如果使用電網電力制氫則需要提供綠電證書。從能源的整體效率和消納而言,只有保證制氫的綠電具有額外性,可再生能源水電解制氫才具備促進可再生能源消納的意義。
四、探索符合中國實情的工業副產氫的碳排放評估方法
工業副產氫進行評估有系統拓展法、分配法等多種全生命周期評估方法。系統擴展法通常會比分配法造成更高的溫室氣體排放估值。然而,即使在系統擴展法中,對燃料氫現有用途的假設也會對溫室氣體排放結果產生巨大影響。
在本報告中采用了系統擴展法作為主要評估方法,因為該方法能夠更加準確地反映出將工業副產氫用在交通部門所帶來的環境負擔。但目前使用GREET模型中的假設條件是基于美國的工藝流程和市場情況,與中國國情存在不同。應當探索符合中國實情的工業副產氫碳排放評估方法,降低工業副產氫碳排放因評估方法不同帶來的不確定性。

*不同全生命周期評估方法下工業副產氫的全生命周期溫室氣體排放量估值,采用GWP-100值。
五、提出目前針對性較強的氫能發展政策建議
一是為燃料氫制定嚴格的碳強度要求并確保合規性;具體可以通過以下方式實現:(1)擴大排放評估邊界,涵蓋燃料氫全生命周期“油井到車輪”的溫室氣體排放;(2)加強碳強度要求, 可以參考歐盟制定的交通運輸部門使用的燃料氫需滿足全生命周期溫室氣體減排70%的要求,制定符合中國實情的減排目標 。
二是要求水電解制氫提供綠電證書且不鼓勵使用煤炭作為制氫原料。對于使用電網進行水電解制氫的生產企業,應要求其提供購買與電網使用量相匹配的綠電證書。煤制氫具有重大的氣候風險,不鼓勵使用煤炭作為制氫原料則符合向清潔燃料過渡轉型的國家目標。
三是為燃料氫建立強有力的碳核算、認證和審核體系。構建一套具有詳細排放核算指南的體系是確保合規和避免虛假申報造成潛在氣候風險的關鍵。
四是為低碳氫提供更大力度的財政支持。在示范城市項目下,用于燃料電池汽車環節的資金獎勵是用于制氫環節的7.5倍。建議提供更多的財政激勵用來擴大發展從全生命周期角度真正低碳的制氫方式,例如可再生電力水電解制氫(綠氫)。
五是放寬對綠氫生產區域的限制。中國現行法規規定必須在化工園區生產氫氣,這樣的法規阻礙了低碳氫的規模化發展,因為在實際生產中,各地的化工園區和可再生能源資源在空間上的分布并不一定重疊,導致可再生能源制氫受限。
六是探索更多氫能產業的非財政補貼扶持政策。目前中國在氫能主要以補貼、稅收優惠等財政補貼為主。未來,需要在路權、通行便利等方面提高消費者的使用體驗,以及通過配置營運指標、公共部門采購以及更新置換等強制性手段擴大需求,適當放寬在氫能產業用地、流程審批等方面的限制,豐富氫能的非財政補貼激勵政策,促使相對單一的補貼為主的政策體系轉向多元化。