編者按：“雙碳”背景下，隨著科技水平不斷進步和能源行業(yè)快速發(fā)展，分布式能源已成為引領(lǐng)能源領(lǐng)域發(fā)展的重要趨勢之一。第十九屆中國分布式能源國際論壇”于2023年12月12日在重慶召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，

環(huán)保基金會北京代表處的技術(shù)創(chuàng)新主任冉澤做了主題為《氫氣的氣候影響及氫能可持續(xù)發(fā)展》的報告。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進行整理。

冉澤：感謝段總、感謝各位專家、各位領(lǐng)導。

之前談氫都是從發(fā)展的角度來談，我們作為一個環(huán)保機構(gòu)，今天也是從氫氣的氣候影響給大家分享一些最新的研究。

首先，大的背景?，F(xiàn)在已經(jīng)處于大發(fā)展的前期，但事實上對于氫氣的一些氣候風險和效益缺乏全面認識，EDF從氫能產(chǎn)業(yè)的影響中對氣候影響我們做了一些研究。

先來看一些大的背景，為什么說氫能有氣候影響，決定氣候影響的因素有幾個?過去我們談的都是生產(chǎn)端，綠氫、藍氫，各種的，只要是綠氫，只要是氫就要百分之百的減排，其實它不是。它如果是有排放，事實上就會影響到它的氣候效益，當然利用也是。

所以，我們先來看一下生產(chǎn)。國際上的一些說法和國內(nèi)通常說的好像有點區(qū)別，天然氣是灰氫，煤炭是棕氫，化石燃料，不管你是灰氫還是棕氫，化石燃料不管你是棕氫還是灰氫，加上CCS就是藍氫。綠氫就是可再生加水，這是國際上的一個分類。

藍氫這方面還是要考慮到，你雖然加CCS了，但是CCS的有效性如何，你做不到90%的碳普及，事實上你很難把握它的氣候效益。另外，你的甲烷排放也要考慮。

目前，全球基本上主要來自于高碳源，這個很容易理解。即使是藍氫也基本可以忽略不計，加CCS的還是很少。

其實不管是哪一種制氫方式，它都要有它的注意事項。比如可再生，我們建議是使用額外新增裝機去制氫，不能去搶了本來就應(yīng)該發(fā)電的那一部分，我們還是建議，可再生首先要用來發(fā)電，新增的去做，而不應(yīng)該和可再生的電力，電力很不寶貴，不應(yīng)該和它去競爭。另外生物燃料，雖然也有一些生物燃料來制氫，但事實上如果我們大力發(fā)展生物燃料的話，也會改變一些用途。比如說，把原來是一些森林，我們砍伐了，我們?nèi)シN一些生物，然后再去做一些原料，這個也是有它的負面效應(yīng)的。我們建議，如果是生物燃料，只使用無用和不可回收的。另外，化石燃料CCS這部分確保最高的補給效率，剛才提到90%，還有最低的甲烷排放。另外還有一個，封存之后的二氧化碳泄露度要降到最低，這是一個建議。

我們來看一下氫氣是如何管理的，這里就要介紹一下氫為什么說是我們要去注意它的氣候影響，是因為氫是一個間接的溫度氣體，它有一個氫增效應(yīng)的原理是什么呢?氫氣會和大氣中的氫氧基、羥基去反應(yīng)生成H和水，羥基它其實也是可以和甲烷去反應(yīng)，甲烷跑到大氣中，甲烷就是二氧化碳，跑到大氣中十幾年基本上就被OH反應(yīng)完了，和羥基反應(yīng)完了。但是如果氫氣泄露，就等于把甲烷爭奪了一部分，延長了它的壽命。

另外，還通過一系列復(fù)雜的反應(yīng)增強了對流層臭氧的濃度以及平流層水蒸氣的濃度，這三者就形成凈增溫的氣候影響。所以氣候影響我們之前只是說這個氫氣百分之百，只要是綠氫就是百分之百清潔，事實上還不是這么回事。所以簡單來說，我們可以理解為氫就是一個小號的甲烷，為什么這么說呢?我們看氫的氫增效應(yīng)和二氧化碳比是多少倍?是20楨尺度，是二氧化碳的34倍—40倍，甲烷是80多倍。板楨尺度二氧化碳是8倍—13倍，甲烷是28倍多一點，將近30倍。正好是甲烷的溫室效應(yīng)除以二，再稍微降一點就是氫，所以氫可以列為是小號甲烷。

當然提這個，可能很多專家就覺得這又是給氫的產(chǎn)業(yè)上緊箍咒，其實倒也不是如此。只是說你這個氫發(fā)電也好，燃燒也好都可以，但是你不要泄露，不要有一些工藝排放，要減少排放。這個很類似于甲烷在17年之前，以氣代煤，當時的空氣質(zhì)量很差，各種文件都在出以氣代煤，但是當時很少有提甲烷減排的事，后來甲烷減排，咱們今年10月份甲烷控制行動方案，國家方案都出了，所以感覺今年氫氣產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的前夜反而是我們現(xiàn)在這個行業(yè)最開始要重視的這個問題，如果這個產(chǎn)業(yè)都發(fā)展起來了，你再去控牌，其實你很多前期投資沒有做好的話，它會增加你后面的投資。所以我們提前把這個問題重視起來，把它做好其實是一個好事。

由于氫氣的排放會有一個增溫的效應(yīng)，我們要分析一下，它的增溫效應(yīng)到底有多大?根據(jù)EDF的研究，如果氫氣排放率10%，包括人為的或者是無意的各種排放，如果排放率10%，如果化石能源制氫甲烷排放率3%，假設(shè)為最差的情景，你去替代藍氫，這個藍氫還包括CCS之后的藍氫，你替代了藍氫，在排放綠最差的情況下，在前十年不但不會降溫，反而會有增溫的效應(yīng)。在前20年也是如此，就是下面這條線，在線的上面反而會有增溫的效應(yīng)，在下面才是真正的降溫效應(yīng)。

當然，既使是排放率最差，因為它是屬于短壽命的，氫氣到大氣中之后在一到三年之后，一兩年基本上就反應(yīng)完了，它主要現(xiàn)在在前期。如果尺度放大，50年左右，不管泄露度多大或者是排放率多大，都會有氣候效益，但是短期之內(nèi)它會有增溫效應(yīng)。

對于綠氫來說，不管泄露率多高，它都會有正的氣候效益，但是它會打折。我們現(xiàn)在往往說的百分之百，它就是減排，如果泄露率到10%的話，它只有60%的減排，等于是一個很大的打折。所以說，我們現(xiàn)在很多它的敘事邏輯其實是不嚴謹?shù)摹?/p>

由于氫氣排放有間接溫室效應(yīng)，所以我們就要去對它進行控制，但是現(xiàn)在的難點是什么呢?它排放的是未知的。我們沒有手段去監(jiān)測氫氣的排放到底是什么多少，現(xiàn)在往往有一些變色膠帶，一泄露就變色，或者是在一個室內(nèi)的頂部監(jiān)測濃度，濃度過了一定的預(yù)值之后它就報警。但是它沒有辦法去測，尤其是在室外的條件下，沒辦法去測它到底泄露了多少。

這個難點是什么呢?如果你要很快就要把它給測出來，往往精度會變差，PDM級。如果你要是想把它測的很細，到PBB級別，你往往需要耗的時間很長。所以這是一個挑戰(zhàn)。

今年年初，美國的一家公司，它的監(jiān)測設(shè)備有一個新的進展。這個國內(nèi)還沒有人進行研究，包括我們跟清華大學聊這件事，如果國內(nèi)有有識之士，其實應(yīng)該加緊這方面的研究。露天環(huán)境下，有其他溫室氣體的一些排放，同時有氫的排放，它能夠把氫排放給你監(jiān)測出來，而且是做到幾十個PBB單位，這個是秒級幾十個PBB單位，這是全球第一個。美國的能源部也是支持這個項目。

原來的計劃是今年要出兩個商業(yè)化的設(shè)備，但是目前出沒出，后續(xù)的報告我沒看到，這也是公開的消息，大家去搜索這個公司氫排放這個事，就會看到氫能。包括這個進展也是在IEA的氫能的展望里面也提到了進展。歐洲有企業(yè)已經(jīng)同步跟進了，國內(nèi)目前據(jù)我了解，氫氣泄露相關(guān)的都是PPM級別的，而且往往是和濃度相關(guān)的。真正去測監(jiān)測量的，目前還沒有，可以說可能這個意識目前還很少，所以這個設(shè)備更是如此。再多說一句，甲烷監(jiān)測相關(guān)的這些設(shè)備也主要是發(fā)達國家的設(shè)備，雖然現(xiàn)在我們的行動方案有了，我們?yōu)槭裁礇]有提量化目標，是因為底數(shù)還不清楚，底數(shù)不清楚是因為我們的監(jiān)測還沒有，在做的過程之中。而監(jiān)測設(shè)備一了解最先進的是美國的，ABB，總部在加拿大，都是這些企業(yè)。所以這些監(jiān)測設(shè)備和減排其實是很相關(guān)的。

我們?nèi)ケO(jiān)測哪些設(shè)施呢?從生產(chǎn)、上游到下游全都需要去監(jiān)測，無論是甲烷、蒸汽重整制氫，還是電解水制氫，其實都會有氫氣排放。而且氫的排放還不小，為什么?即使是綠氫制取，如果它的濃度不夠的時候，就可以先把它放掉，濃度到了一定程度之后，才能把它用起來。

另外，檢修的時候也是如此。起停的時候它會有氫氣排放，當然這個泄露率有多少，它取決于你的起停次數(shù)。如果一年起停兩三次，那這個確實可以忽略不計。事實上，現(xiàn)在很多時候它是起停的次數(shù)比較多，這個時候就是一個大的問題。所以綠氫不是說完全沒有問題，你還得在起停的環(huán)節(jié)要減少。

另外，就是儲運環(huán)節(jié)，尤其涉及到壓縮，所以排放還是比較高。尤其是液氫的裝卸過程，這個排放如果做不好的話，可能排放率會達到20%，這是很恐怖的一個數(shù)字。

應(yīng)用環(huán)節(jié)，就是各種石化企業(yè)和加氫站相關(guān)的。

我們提到氫氣排放，現(xiàn)狀如何呢?雖然缺乏一些監(jiān)測設(shè)備，但是有一些文獻也已經(jīng)有一些成果，這是所有環(huán)節(jié)梳理，所有的環(huán)節(jié)都有一個氫氣排放率的這么一個數(shù)值統(tǒng)計。從生產(chǎn)到最終的利用，全都是有一個排放率。低都能做到1%以下，最高就是剛才提到的，液氫裝卸的環(huán)節(jié)，如果做的不好會到20%，所以它的范圍是一個很寬的范圍。這也提示我們，如果做這個事確實需要在監(jiān)測領(lǐng)域要下很大的工夫。

這次COP28也基本算開完，有學者帶回來他個人的感受，國際上有一些國家，他一提減排就是談監(jiān)測，從太空中，衛(wèi)星中各種各樣的監(jiān)測，這是美國等國家特別重視的一點。國內(nèi)就是我們要執(zhí)行，可再生能源去減排，去替代，但是監(jiān)測這方面強調(diào)的少。所以不同的國家切入點確實有很大的一個不同，所以跟國際交流的時候，有的時候確實覺得不同國家它的內(nèi)容屬于不同的方向。所以在監(jiān)測的范圍，我們確實還有許多工作需要去做的。監(jiān)測如果這些數(shù)值不能夠有實測支撐，確實很難去說明減排了多少。

利用方面，大家也都知道，其實氫它的能源轉(zhuǎn)化效率很低。我們也做了一個統(tǒng)計，同樣的能源，如果是走氫的路線和走電的路線，其實氫的耗能，乘用車的平均耗能是三倍，重卡四倍，公交車四倍，如果用于加停功能是七倍，其實你不如直接用電。也正是基于如此，所以我們認為氫能利用要再聚焦在難減排的領(lǐng)域。重工業(yè)、鋼鐵、水泥、塑料等，交通就是航空、航運、長途、重卡，這方面可能是氫的利用場景。

摻氫也是大家很關(guān)注的，但實際上摻氫做到20%，它的減排只能是到6%—7%。你摻了半天氫，其實你減排效果不是那么高，不是說你摻20%你就能減20%，這個也是需要去考慮的。

另外，剛才提到了供暖方向，其實燃氣鍋爐耗能更高，成本大家也知道，如果是摻氫很高的話，基礎(chǔ)設(shè)施要進行更換。

健康，氫還有一個健康影響。氫燃燒之后它有氮氧化物排放的，它可不是說除了水沒有別的，它有氮氧化物排放，這也是一個問題。

氣候影響總結(jié)就是在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，剛才提到了，我就不再重復(fù)了，大家也能看到。為了確保氫的可持續(xù)性，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)我們要確保使用氫的最大效率，管理環(huán)節(jié)就是排放，采用集中而非分散，意思就是說避免長途運輸，越是長途運輸，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)越多，它的排放風險越高。

這也不是新事了，為什么呢?在12月9日，前幾天在COP28上已經(jīng)發(fā)了這么一個倡議，叫“氫能安全氣候有益與可持續(xù)發(fā)展國際合作倡議”。我把關(guān)鍵的信息讀一下，這個發(fā)起單位是什么呢?是生態(tài)環(huán)境部對外合作與交流中心EDF北京代表處，清華大學車輛與運載學院中電聯(lián)氫能分布，這個實際上就是氫能聯(lián)盟，它的牌子比較多，還有申能、隆基氫能，隆基現(xiàn)在是太陽能和氫氣兩只手都在抓，億華通，我們知道氫能電池上市第一股，還有上海氫風，現(xiàn)在做的很大。包括海德氫能，這也是清華背景的一個企業(yè)。還有國氫，這也屬于氫能聯(lián)盟系統(tǒng)的，中歐也是氫能聯(lián)盟系統(tǒng)的。所以這是12家企業(yè)已經(jīng)發(fā)起的氫能安全氣候有益與可持續(xù)發(fā)展倡議，這個倡議的內(nèi)容是什么呢?

第一點，共享氫能產(chǎn)業(yè)鏈條重大安全和氣候風險管控經(jīng)驗;第二點，推動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵核心技術(shù)等等，鼓勵氫氣排放監(jiān)測以及氫能相關(guān)設(shè)備等先進技術(shù)研發(fā)，共謀氫能領(lǐng)域國際標準化體系建設(shè)。這個我要提一下，現(xiàn)在清潔氫能的標準國際上不一樣，美國的清潔氫能標準是2000克二氧化碳每千克氫，歐洲是三點幾，歐洲叫可再生氫，國內(nèi)是氫能聯(lián)盟，它有類似于一個團標，它是4.9，所以從氫能標準來看，一個是國際上比我們要嚴格，另外指標的選取，國際上也要去對標。歐盟的碳邊界調(diào)節(jié)機制有氫，這個其實引人深思，現(xiàn)狀來看，歐盟氫的進口和出口基本上可以忽略不計，但是歐盟在設(shè)計碳邊境調(diào)節(jié)機制的時候，俗稱碳關(guān)稅機制的時候，竟然把氫給放進去了，其實他有天然氣，未來我們不進入天然氣，我們進入氫，進入氫的時候我們要考慮到排放問題。這是19年就把這個事提出來了，而我們現(xiàn)在23年了，國內(nèi)其實好多人還不太重視這個事，中國最大的優(yōu)勢就是可再生，裝機很高，現(xiàn)在屬于一個過剩的階段。我們就不去發(fā)電了，我們直接去制氫，氫還可以制綠色甲醇，這個想象的空間非常大。考慮到當時我們發(fā)展可再生產(chǎn)業(yè)，光伏產(chǎn)業(yè)，先是出口歐洲，出口一些經(jīng)濟成分比較高的地區(qū)，不妨我們生產(chǎn)的高標準的綠氫也好或者是清潔氫也好，我們也是出口歐洲。但是這就需要我們國內(nèi)這些企業(yè)有前瞻性，美國是有這個前瞻性的，美國的氫能戰(zhàn)略就直接提到，未來的氫是要考慮到出口的，所以這是一個我們確實在自己做的同時，要有一個國際視野，看一下最新的動向是什么。

第三，在氫能貿(mào)易基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，關(guān)鍵氫能裝備研發(fā)等領(lǐng)域的國際合作，將氫氣排放及其影響納入評估考慮，促進其效益最大化。剛才提到的氫氣清后影響這個事，其實從政府部門已經(jīng)開始做起來了，而且我們看國內(nèi)的標準，今年國家能源局發(fā)布的相關(guān)能源標準制定，低碳氫，類似于清潔氫的標準，今年就該開始制定。

幾年之后，甚至可以去暢想，可能氫氣排放控制行動方案也會要出來，這個產(chǎn)業(yè)小的時候沒人管，產(chǎn)業(yè)大了之后各方面要考慮的就會多起來。

謝謝大家!