IEA：中國(guó)耦合CCUS制氫機(jī)遇

19941994nternatonEnergyAgency>fullspectrumincludingoil,gascoalsupplyanddemand,renewableenergytechnologies,electricitymarkets,energyefficiency,demandsidemanagementandmuchmore.Throughadvocatespoliciesthatwillenhancethereliability,affordabilityandsustainabilityofandbeyond.Pleasenotethatthispublicationissubjecttospecificrestrictionsthatlimititsuseanddistribution.Thetermsandconditionsareavailableonlineat/t&c/Thispublicationandanymapincludedhereinarewithoutprejudicetothestatusoforsovereigntyoveranyterritory,tothedelimitationofinternationalfrontiersandboundariesandtothenameofanyterritory,cityorarea.Source:IEA.Allrightsreserved.InternationalEnergyAgencyWebsite:IEAmembercountries:AustraliaAustriaBelgiumCanadaCzechRepublicDenmarkEstoniaFinlandFranceGermanyGreeceHungaryIrelandItalyJapanLithuaniaLuxembourgMexicoNetherlandsNewZealandNorwayPolandPortugalSlovakRepublicSpainSwedenSwitzerlandRepublicofTürkiyeUnitedKingdomUnitedStatesTheEuropeanCommissionalsoparticipatesintheworkoftheIEAcountries:ArgentinaChinaEgyptIndiaIndonesiaMoroccoSingaporeSouthAfricaThailandUkraine3和2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和承諾的進(jìn)程中發(fā)揮重要作用作燃料和原料、燃料電池電力運(yùn)輸以及生產(chǎn)用于航運(yùn)和航空的合成烴燃料等方可再生能源電解產(chǎn)生的氫氣可滿足大部分氫氣需求，為現(xiàn)有氫氣生產(chǎn)設(shè)施配備分析到2060年中國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)各部門對(duì)于氫氣需求的制氫路線的經(jīng)濟(jì)性和生命周期排放進(jìn)行了比較評(píng)估。最后，報(bào)告討論了在部署4中國(guó)二十一世紀(jì)議程管理中心的領(lǐng)銜作者是張賢。黃晶、柯兵和陳其針在報(bào)告準(zhǔn)備過程中提供了重要審查和指導(dǎo)意見。在馬喬、賈國(guó)偉、劉家琰、呂昊東、張東陽(yáng)、張雪晶、楊念的協(xié)助下，史明威、彭雪婷完成了報(bào)告里部分?jǐn)?shù)據(jù)的提供和分來自中國(guó)各相關(guān)機(jī)構(gòu)的專家學(xué)者們?cè)诒本├砉ご髮W(xué)魏一鳴副校長(zhǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織下，參與了報(bào)告的準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)分析和編寫工作，為報(bào)告的完成付出了大量努力。具體?中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院（CHARI）：在中國(guó)氫能聯(lián)盟秘書長(zhǎng)劉瑋的指導(dǎo)下，萬燕鳴組織熊亞林，王雪穎和肖晨江為本報(bào)告編制提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支?國(guó)家能源集團(tuán)新能源技術(shù)研究院(NETRI)：在崔青汝副總的指導(dǎo)下，徐冬?北京理工大學(xué)(BIT)：在魏一鳴副校長(zhǎng)指導(dǎo)下，李家全在李小裕，楊波，廖華，梁巧梅，康佳寧，張?jiān)讫?，趙魯濤，戴敏，徐碩，崔鴻堃，彭淞，紀(jì)?北京師范大學(xué)：劉蘭翠教授為本報(bào)告提供了數(shù)據(jù)分析和報(bào)告修改工作。?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)：樊靜麗教授組織李凱、王鈺璇、項(xiàng)小娟、毛依帆、5?中國(guó)科學(xué)院巖土力學(xué)研究所(IRMSM)：魏寧研究員在劉勝男的協(xié)助下開展國(guó)際能源署通信和數(shù)字辦公室協(xié)助并完成了最終報(bào)告和網(wǎng)站材料的制作，相關(guān)人在史明威、王志勇、李家全、萬燕鳴、劉蘭翠、樊靜6 7 中國(guó)的碳中和承諾 溫室氣體減排中的氫能價(jià)值 中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇 低排放制氫中的CCUS技術(shù) 中國(guó)的低排放氫標(biāo)準(zhǔn) 21 中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)未來藍(lán)圖 23中國(guó)氫能供需關(guān)系展望 24氫能在工業(yè)和燃料轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用 26氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用 29氫能在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用 31氫能在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用 31 氫能耦合CCUS 33其他低排放制氫路徑 36制氫路線比較 41 氫能和CCUS的潛在協(xié)同作用 45氫與CCUS在產(chǎn)業(yè)集群中的協(xié)同定位 46低成本CO2捕集機(jī)會(huì) 47CO2利用可產(chǎn)生收益 47生物質(zhì)制氫結(jié)合CCUS技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳移除 52政策建議 53 附錄A：中國(guó)氫能項(xiàng)目 60附錄B：中國(guó)煤化工CCUS案例研究 62縮寫對(duì)照表 67術(shù)語(yǔ)表 677中國(guó)氫能和CCUS技術(shù)發(fā)展機(jī)遇氫能和碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)將互為補(bǔ)充地在中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和進(jìn)程中煉油行業(yè)，中國(guó)的領(lǐng)先產(chǎn)量源于在全球化學(xué)品市場(chǎng)中的巨大份額和龐大的煉油產(chǎn)能。中國(guó)是目前世界上唯一大規(guī)模采用煤炭制取氫氣的國(guó)家。2020年，中國(guó)約有為中國(guó)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)做出貢獻(xiàn)，將制氫過程轉(zhuǎn)向低排放排放至關(guān)重要。最具前中國(guó)很多現(xiàn)有煤制氫工廠在近期建成，碳排放量大，且可能在未來數(shù)十年運(yùn)行，的、具有成本效益的選擇?？紤]到中國(guó)本土天然氣資源有限，以及中國(guó)龐大的煤術(shù)路徑。到2060年，隨著電解槽和可再生能源預(yù)氫能在經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用氫能的利用可以解決中國(guó)目前在能源和排放方面面臨的一系列挑戰(zhàn)。低排放氫能可助力多部門（包括長(zhǎng)途運(yùn)輸、化工和鋼鐵等）的深度減排。將氫氣作為能源載體還可以改善空氣質(zhì)量，降低能源進(jìn)口依賴，并促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新?；谏鲜鲈颍袊?guó)氫能聯(lián)盟提出倡議：到2060年，將氫能在中國(guó)終端能氫能將在中國(guó)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的戰(zhàn)略中發(fā)揮重要作用。在國(guó)際能源署8求可能增加3倍以上。其中，三分之二的增長(zhǎng)來自交通部門的氫氣和氫基燃料需原因是由于氫制甲醇、煉油和煤化工等傳統(tǒng)需求的增長(zhǎng)；同時(shí)氫能的新用途（包括作為燃料或原料在非化學(xué)工業(yè)、交通、建筑等部門中的應(yīng)用）也在逐步發(fā)展。要原因是燃料電池重型卡車和航運(yùn)、航空氫基燃料市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，以及工業(yè)部性氫能政策和支持舉措可以帶來更大的市場(chǎng)需求?；诓煌谀茉聪到y(tǒng)模型框架的自下而上方法，中國(guó)氫能聯(lián)盟對(duì)中國(guó)氫能的技術(shù)和商業(yè)潛力進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)估。CCUS支持具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的氫能技術(shù)發(fā)展在中國(guó)煤炭資源豐富、CO2封存條件較好、可再生能源有限的地區(qū)，的煤制氫技術(shù)將是一種低成本制取低排放氫的選擇。中國(guó)的制氫成本因地而異，受多方面因素影響，其中資本成本、可再生能源的成本和可獲得性是關(guān)鍵。目前中期成本將大幅下降；在太陽(yáng)能和風(fēng)能資源條件良好的地區(qū)，遠(yuǎn)期成本有望降到術(shù)制取的低排放氫溫室氣體（GHG）排放強(qiáng)度為：煤制氫3.5~4.5kgCO2eq/kg在目前的電力系統(tǒng)下，采用電網(wǎng)電力電解水制取的氫氣GHG排放強(qiáng)度為29~31kgCO2/kgH2。如果包括制氫裝置制造過程排放，可再生能源電力電解水制氫的排放H2（全球首個(gè)該領(lǐng)域正式標(biāo)準(zhǔn)）。然而，隨著時(shí)間的推移，該門檻可能進(jìn)一步收9推動(dòng)氫能與CCUS協(xié)同，助力中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和 集中在工業(yè)集群中，其中部分位于潛在的CO2封存地距離附近。因此，對(duì)現(xiàn)有制 帶動(dòng)CO2運(yùn)輸和封存基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。此外，由于潛在需求聚集（例如重型捕集的CO2和氫氣是未來合成燃料的關(guān)燃料是長(zhǎng)途運(yùn)輸特別是航空業(yè)為數(shù)不多的減排方案之一，因?yàn)橹苯邮褂脷淠芑蛘遝nhancedoilrecovery，CO2-EOR）、生產(chǎn)化學(xué)品和建筑材料。在某些用途中，CO2可能會(huì)被重新釋放到大氣中（包括合成燃料燃燒排放），因此需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮颂贾泻偷倪M(jìn)程中，碳移除技術(shù)將發(fā)揮抵消工業(yè)和交通部門剩余碳排放的重要作用。該技術(shù)路線需要可持續(xù)的生物質(zhì)供應(yīng)，面臨與燃料制備（如生物煤油）等其他生?低排放氫可以成為中國(guó)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略的重要供了包括長(zhǎng)途運(yùn)輸、化工和鋼鐵在內(nèi)的一系列領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)深度減排的途徑。此外，它的使用還有利于改善空氣質(zhì)量、減少對(duì)進(jìn)口燃料的依賴，并推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)?中國(guó)在氫氣的生產(chǎn)和使用方面處于全球領(lǐng)先地位。2020年，中國(guó)的氫氣產(chǎn)量在2600~3300萬噸之間，具體值取決于對(duì)于副產(chǎn)氫產(chǎn)量的考慮。中國(guó)的領(lǐng)先地位源于其龐大的化學(xué)工業(yè)和煉油能力，這是當(dāng)今主要的氫?中國(guó)超過三分之二的專用氫氣生產(chǎn)來自煤炭，其余幾乎全部來自天然氣。這也?碳捕獲、利用和封存（CCUS）可以支持和中國(guó)加速擴(kuò)大具有成本效益的低排制氫廠可能會(huì)在未來幾十年內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)其還可以為煤炭成本低、擁有CO2封存地，以及風(fēng)能和太陽(yáng)能稀缺地區(qū)的新增制氫產(chǎn)能提供具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的選候政策的一個(gè)重要里程碑，并在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生了連鎖效應(yīng)。根據(jù)IEA數(shù)據(jù)，2020年中國(guó)能源相關(guān)CO2排放量超過了110億向碳中和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，需要中國(guó)能源部門進(jìn)行快速而深刻的轉(zhuǎn)型，通過廣泛的技術(shù)組合實(shí)現(xiàn)所有經(jīng)濟(jì)部門的深度減排。能源效率和可再生能源供給能力的快速提高氫能在能源系統(tǒng)低排放轉(zhuǎn)型中具有較大的前景。氫能在一些行業(yè)中有許多潛在的應(yīng)用，特別是在那些幾乎沒有替代減排解決方案的行業(yè)中，如長(zhǎng)途運(yùn)輸和重工業(yè)。具體來說，氫氣的潛在用途包括用作燃料電池汽車（FuelCellElectricVehicles,FCEVs）動(dòng)力源，化學(xué)品和合成運(yùn)輸燃料（如氨和煤油）的原料，鋼鐵生產(chǎn)等工氫氣可從多種能源制取，包括天然氣、煤炭、生物質(zhì)、可再生能源電力和核電。其中，電解水制氫，即將水分解為氫氣和氧氣的過程，允許在電氣化困難的其他當(dāng)前，氫氫能的使用主要是工業(yè)應(yīng)用和煉油。具體來說，在全球范圍內(nèi)，氫氣（包括純氫和與其他氣體混合的混合氫）有三大應(yīng)用領(lǐng)域，分別是石油精煉（44%）、合成氨生產(chǎn)（38%）和甲醇生產(chǎn)（13%IEA，2021b）。近幾十年，噸/年，且未來將進(jìn)一步增加1。從能源角度看，2020年全球的氫氣需求量約為10 氫氣碳足跡高低主要取決于用于制氫的一次能源。盡管氫氣在使用過程中不會(huì)排放CO2，但廣泛使用煤炭和天然氣制氫，會(huì)致使當(dāng)前氫氣碳足跡居高不下。當(dāng)今世界上生產(chǎn)的絕大多數(shù)氫來自化石燃料。2020年約8取減排措施的“專用”天然氣和煤炭制氫設(shè)施，相當(dāng)于約240億立方米天然氣例如鋼鐵或甲醇生產(chǎn)工藝。副產(chǎn)氫通常需要經(jīng)過脫水或其他凈化處理工藝，再輸送至各類用氫工藝和設(shè)施。石油精煉廠的石腦油催化重整（catalyticnaphthareforming，CNR）工藝是副產(chǎn)氫的主要來源之一。2020年，僅有不到0.8%的氫氣產(chǎn)量來自水電解（約0.03%）或配備CCUS技術(shù)的化石燃料制氫設(shè)施（約0.7%），這是目前可用的兩條最成熟的低排放制氫路線。2020年全球氫氣的生產(chǎn)（專用制氫設(shè)施和副產(chǎn)氫制備設(shè)施）造成了近9億噸的CO2排放2（IEA，在于工業(yè)過程殘余氣體中的用于供熱和發(fā)電的氫氣。供熱和發(fā)電的利用方式與殘余氣體中固有的氫氣存在有關(guān)，2包括捕集并現(xiàn)場(chǎng)用于合成氨和甲醇生產(chǎn)的2.65億噸CO2（最終會(huì)釋放到大氣中）。一直是全球最大的氫氣生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)（中國(guó)氫能聯(lián)盟，噸左右，占全球氫氣總消費(fèi)量的30%。上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含了鋼鐵冶煉廠煤炭焦化與氯堿電解制氯氣和燒堿過程產(chǎn)生并就地用于熱電聯(lián)產(chǎn)的氫氣。由專用制氫設(shè)備制取的氫氣和CNR工藝的副產(chǎn)氫（IEA評(píng)估依據(jù)合計(jì)約為2600萬噸由于中國(guó)的合成氨、甲醇以及其他高值化學(xué)品產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能約30%，使得中國(guó)成為全球氫氣需求量最大的國(guó)家（IEA,2021a）。同時(shí)，中國(guó)也是世界第二大煉油產(chǎn)能國(guó)，2021年煉油產(chǎn)能達(dá)到1700萬桶/天（IEA,2021c）。合成氨生產(chǎn)年）以與其他氣體（如一氧化碳）混合的混合氫作為原料進(jìn)行生產(chǎn)噸）。作為燃（中國(guó)氫能聯(lián)盟,2020a）。目前，只有不到2萬噸的另一種主要的專用制氫方式，年產(chǎn)量約500萬噸。目前只有極少部分氫氣來自電解水制氫工藝。此外，鋼鐵冶煉廠煤炭焦化、氯堿電解生產(chǎn)氯氣與燒堿、脫氫、3由于使用工業(yè)副產(chǎn)氣中的氫氣發(fā)電與供熱（如鋼鐵生Mt/年Mt/年3530252050氫氣產(chǎn)量a副產(chǎn)氫a電解水制氫a天然氣制氫煤制氫403530252050氫氣需求u其他u合成氨w合成甲醇w工業(yè)原料/燃料w交通運(yùn)輸u精煉注：工業(yè)副產(chǎn)氫來源包括鋼鐵冶煉廠煤炭焦化、氯堿電解生產(chǎn)氯氣與燒堿、脫氫、輕油餾），），中國(guó)政府致力于擴(kuò)大低排放氫的生產(chǎn)規(guī)模，并創(chuàng)造新的氫能終端應(yīng)用場(chǎng)景，例如多年來，中國(guó)一直在積極發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，除了應(yīng)對(duì)氣候變化因素外，還有經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和其他方面的驅(qū)動(dòng)因素:引領(lǐng)全球氫能技術(shù)的機(jī)遇。氫能領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新可以開辟國(guó)內(nèi)外新興市場(chǎng)，并推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型增長(zhǎng)模式與中國(guó)政府的“十四五”規(guī)劃布局及技術(shù)自立減少本土空氣污染。在工業(yè)制造和交通運(yùn)輸行業(yè)中廣泛使用的化石燃料是空氣污染物的主要來源。氫能源應(yīng)用于交通工具和制熱用途，無顆粒物產(chǎn)生和排放。城市空氣污染及其關(guān)聯(lián)引發(fā)的健康和環(huán)境問題，已成為中國(guó)能源戰(zhàn)略決策的主要考保障能源供應(yīng)安全。中國(guó)的石油、天然氣對(duì)外依存度高，供應(yīng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。氫能可使中國(guó)通過利用更具成本優(yōu)勢(shì)國(guó)內(nèi)資源替行利用時(shí)）與可再生能源（包括棄掉的風(fēng)電和光電），使中國(guó)一次能源供給更加中國(guó)氫能聯(lián)盟在其發(fā)布的《中國(guó)氫能源及燃詳盡分析并指出，中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇，其中氫FCEVs、工業(yè)燃料與原料用氫、氫基合成燃料被認(rèn)為是未來氫能應(yīng)用的關(guān)鍵市場(chǎng)（中國(guó)氫能聯(lián)盟，中國(guó)對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的支持中國(guó)支持氫能和燃料電池發(fā)展的悠久歷史可以追溯到20世紀(jì)50年代早期。自研發(fā)項(xiàng)目，加速氫能技術(shù)的開發(fā)和商業(yè)化。截至2019年底，中國(guó)在氫能究、開發(fā)和示范項(xiàng)目上的研發(fā)支出超過20億元人民幣（3億美元中國(guó)氫能?中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所開展質(zhì)子交?中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、過程工程研究所（原化學(xué)冶金研）：?建設(shè)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，開始關(guān)注甲醇燃料電池的發(fā)展，拓寬小型?“十三五”期間，中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部在武漢理工大學(xué)召開的氫能資料來源：中國(guó)氫能聯(lián)盟（2020b中國(guó)氫能及燃料電池“十三五”期間（2016-2020年），圍繞氫能和燃料電池的研發(fā)活動(dòng)進(jìn)一步被重此外，2022年北京冬奧會(huì)引入了三個(gè)氫能“科技冬奧”項(xiàng)目，包括氫氣的生產(chǎn)和儲(chǔ)存、千輛FCEVs示范運(yùn)營(yíng)和相關(guān)的加氫基礎(chǔ)設(shè)施（完整項(xiàng)目清單見附件1）（中國(guó)氫能聯(lián)盟，2020b）。2015年，國(guó)務(wù)院將氫能和FCEVs列為“中國(guó)制造過去三年的政策和監(jiān)管措施發(fā)展表明，氫能在中國(guó)的戰(zhàn)略利益越來越關(guān)鍵。僅的《國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告》。2020年上半年，又有六份來自不同部委的政策文件給予氫能技術(shù)支持，特別是對(duì)氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用（Yueetal.,2020）。中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》，制定了中國(guó)首個(gè)發(fā)展低排放氫能產(chǎn)業(yè)的國(guó)家級(jí)氫能及燃料電池行動(dòng)規(guī)劃，并視其為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。僅在2020年前六個(gè)月，地方政府就發(fā)布了30項(xiàng)支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策（Tu,2020）。政策的成近年來，北京、廣東、河北、江蘇、山東、上海等地方政府根據(jù)產(chǎn)業(yè)和資源基礎(chǔ)，相繼發(fā)布了區(qū)域氫能發(fā)展規(guī)劃。這些省市擁有中國(guó)新興氫能企業(yè)總數(shù)的一半左右。冀、上海和廣東的FCEVs城市群，旨月將氫能定義為“能源”月制工作有關(guān)事項(xiàng)的通月月 *中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部、中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息**中華人民共和國(guó)財(cái)政部、中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部、中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部、中華），），），CCUS在實(shí)現(xiàn)中國(guó)的應(yīng)對(duì)氣候變化雄心方面發(fā)揮著重要和多樣化的作用。它可以大幅減少包括水泥、鋼鐵和化工等在內(nèi)的關(guān)鍵工業(yè)部門的排放，以及用于減少現(xiàn)減少現(xiàn)役制氫設(shè)施的排放。中國(guó)擁有一些全球最為年輕的化工生產(chǎn)和煉油設(shè)施。未來幾十年被鎖定的風(fēng)險(xiǎn)。如果維持近年來典型運(yùn)行條件，中國(guó)現(xiàn)有的所有能源為部分地區(qū)新增制氫產(chǎn)能提供了一種具有成本效益的手段。隨著時(shí)間的推移，電解水制氫的成本有望大幅下降，并且在中國(guó)太陽(yáng)能和風(fēng)能資源豐富的地區(qū)成為具有成本效益的生產(chǎn)途徑。同時(shí)，在其他地區(qū)，如果煤炭開采過程產(chǎn)生的甲烷排放能夠降至足夠低，則可以利用煤制氫結(jié)合CCUS技CO2封存能力高、可獲取低成本化石燃料和可再生資源有限的地區(qū)，煤制氫結(jié)合CCUS技術(shù)在中短期內(nèi)可能仍然是一種具有成本效益的選擇。目前，全球多個(gè)地區(qū)正在規(guī)劃或建設(shè)加裝CCUS技術(shù)的化石燃料其易于處理并可作為氣態(tài)或液態(tài)化石燃料的替代品，但具有更少的CO2足跡。CO2可以從一系列來源（例如，碳密集的化石和生物燃料、空氣）捕集，但是由于所利用的CO2將在燃料燃燒時(shí)釋放出來，因而捕集源類型將對(duì)所實(shí)現(xiàn)的減排效果產(chǎn)生重要影響。為了實(shí)現(xiàn)碳中和，CO2需要逐步更多地從生物源或空氣中捕集。在一些難以直接使用電力或氫能而需要繼續(xù)依賴碳基燃料的行業(yè)（例如航空），合成燃料將變得重要。在全球范圍內(nèi)，已有幾家致力于氫氣和CO2合成液體燃料的公司，正在運(yùn)營(yíng)試點(diǎn)規(guī)模或正在建設(shè)工業(yè)規(guī)模設(shè)施。同時(shí)，中國(guó)政府因也在探索將低排放燃料用于長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)臐摿Γㄖ袊?guó)能源基金會(huì)，AlbertaCarbonTrunk來源：IEAtrackingand中國(guó)的CCUS項(xiàng)目和政策支持 里的油田，同樣用于EOR。此外，該項(xiàng)目還將產(chǎn)生氫氣，既可作為純氫用于合成氨生產(chǎn)，也可與其他氣體混合用于化學(xué)品生產(chǎn)。近十年，中國(guó)已有幾個(gè)與燃煤電-51-55--慶-2-2-港3-4-遼--55-來源：IEAtracking;GCCSI（2021）,CCSFaciChinaStatusofCO2Cap氫裝置產(chǎn)生的CO2。該項(xiàng)目將逐步部署CCUS，計(jì)劃從2020-2023年每年捕集150但“十四五”規(guī)劃（2021-2025年）是第一個(gè)提到在山西、陜西、內(nèi)蒙古和新疆減排計(jì)劃的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。在地區(qū)層面，CCUS也在逐漸受到更多關(guān)注，目），報(bào)告明確了到2050年的多個(gè)5年階段 扎實(shí)落實(shí)排放核算框架，貫徹執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)，確池汽車示范應(yīng)用的通知》（以下簡(jiǎn)稱《通知》），鼓勵(lì)企業(yè)采用低排放的制氫工氫體系，并推動(dòng)可再生能源制氫技術(shù)進(jìn)步和成本降低（中華人民共和國(guó)財(cái)政部，2020年底，中國(guó)氫能聯(lián)盟正式發(fā)布了《低碳?xì)?、清潔氫與可再生氫的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，這是目前全球首個(gè)包含一系列制氫方式的全生命周期制氫碳強(qiáng)度的評(píng)價(jià)原則、系統(tǒng)邊界和量化標(biāo)準(zhǔn)（中國(guó)氫能聯(lián)盟，2020c）的標(biāo)準(zhǔn)文件，旨在支持中中國(guó)的低碳清潔氫標(biāo)準(zhǔn)立足于中國(guó)制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀評(píng)估和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)收集，深入運(yùn)輸和儲(chǔ)存的電力）的煤氣化制氫全生命周減排目標(biāo)，以煤氣化制氫全生命周期碳排放的50%進(jìn)行折算，作為“低碳?xì)洹钡母鶕?jù)《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略（2016-2030）》要求的65%減排目標(biāo)，相對(duì)于上進(jìn)行折算，作為“清潔氫”的全生命周期CO2排放閾值上限，為4.9kg所消耗的能源為可再生能源時(shí)（如可再生電力電解水制氫、生物質(zhì)制氫等），才能被稱為“可再生氫”。氫氣碳排放強(qiáng)度222非低碳?xì)涞吞細(xì)淇稍偕鷼淝鍧崥洌ǚ强稍偕鷼洌?.9(kgCO/kgH)注:“低碳?xì)洹薄ⅰ扒鍧崥洹焙汀翱稍偕鷼洹钡刃g(shù)語(yǔ)來自中國(guó)氫能聯(lián)盟《低碳?xì)?、清潔氫與可再生氫的標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)》0078-2020）團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，不代表國(guó)際能源署對(duì)低排放氫等的定義。“可再生氫”包括可再生電力電解水制氫和生雖然目前尚未制定關(guān)于低排放氫的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但未來對(duì)“低碳”和“清潔”氫的 ?本章節(jié)基于兩個(gè)分析框架，評(píng)估包含化石燃料制氫+CCUS在內(nèi)的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。一是IEA的承諾目標(biāo)情景分析框架，該情景考慮了所有燃料品類和技術(shù)，以個(gè)是中國(guó)氫能聯(lián)盟的不同于能源系統(tǒng)建?？蚣艿淖韵露系姆治隹蚣?，基于該模?IEA和中國(guó)氫能聯(lián)盟的分析均表明了氫能在實(shí)現(xiàn)中國(guó)能源和氣候目標(biāo)中的重要作用。承諾目標(biāo)情景統(tǒng)籌可負(fù)擔(dān)性、氣候減緩和能源安全等考慮，指出在中國(guó)經(jīng)濟(jì)2060年將超過9000萬噸。而中國(guó)氫能聯(lián)盟認(rèn)為中國(guó)氫能的市場(chǎng)前景更廣闊，氫能支持政策，對(duì)于未來市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)和中國(guó)氫能潛力充分發(fā)?盡管分析框架和預(yù)測(cè)氫氣需求量存在差異，但I(xiàn)EA和中國(guó)氫能聯(lián)盟的研究都發(fā)現(xiàn)，約60%的氫需求增長(zhǎng)來自交通運(yùn)輸相關(guān)行業(yè)（包括用于生產(chǎn)航運(yùn)和航空的合成氨、氫基合成烴類燃料等30%來自工業(yè)過程（包括鋼鐵生產(chǎn)，氫用作原料、還原劑和燃料）。其他較小規(guī)模的氫能應(yīng)用場(chǎng)景包括建筑物供暖、靈活發(fā)電?到2060年，在石油精煉和合成氨（非燃料應(yīng)用）產(chǎn)業(yè)中的氫氣需求將呈下降趨勢(shì)。未來十年內(nèi)，由于對(duì)汽油品質(zhì)的要求更加嚴(yán)格，石油精煉行業(yè)的氫氣需求量據(jù)IEA承諾目標(biāo)情景，隨化肥使用效率提高，合成氨工業(yè)的氫氣需求量將下降?IEA和中國(guó)氫能聯(lián)盟的分析均表明，中國(guó)氫能供應(yīng)體系將逐步多元化與低排放將有所增加，而傳統(tǒng)的沒有采取減排措施的化石能源制氫產(chǎn)量將下降。到2060年，80%的氫氣需求將由可再生能源電解水制氫滿足，16%的氫氣需求由耦合在能源系統(tǒng)脫碳減排等一系列重大挑戰(zhàn)的推動(dòng)下，中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)即將迎來雄心勃勃的轉(zhuǎn)型和增長(zhǎng)。本節(jié)根據(jù)IEA承諾目標(biāo)情景模型（IEA盟模型（中國(guó)氫能聯(lián)盟,2020a）的預(yù)測(cè)結(jié)果，分析到2060年中國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)IEA承諾目標(biāo)情景制定了中國(guó)能源部門實(shí)現(xiàn)碳中和的途徑，即在2030年前實(shí)現(xiàn)了以一種技術(shù)不可知、符合實(shí)際且具有成本效益的方式，實(shí)現(xiàn)中國(guó)氣候目標(biāo)所需國(guó)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)、市場(chǎng)和政策方面進(jìn)行了詳細(xì)研究，并提出了到氫能潛力，而不是將氫作為更廣泛的能源系統(tǒng)脫碳應(yīng)用的一部分（中國(guó)氫能聯(lián)盟,盡管在設(shè)計(jì)理念上難分伯仲，但兩個(gè)模型的對(duì)比分析與展望可以提供重要見解：中國(guó)氫能聯(lián)盟自下而上的分析工作，體現(xiàn)出國(guó)內(nèi)專家組織對(duì)各細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景氫能潛在市場(chǎng)規(guī)模的期望；而通過與IEA承諾目標(biāo)情景比較，我們可以認(rèn)識(shí)到為了達(dá)成氣候、可承受和能源安全等重要目標(biāo)所需要開發(fā)的氫能市場(chǎng)潛力。如果評(píng)估結(jié)果出現(xiàn)不同，可能表明中國(guó)氫能聯(lián)盟評(píng)估的氫能發(fā)展?jié)摿紤]了如特定技術(shù)的支在上述兩種模型之下，2030年后氫和氫基合成燃料對(duì)中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的貢獻(xiàn)將強(qiáng)勁9000萬噸以上，占中國(guó)終端能源需求的6%5。 56%的測(cè)算結(jié)果不包含工業(yè)部門的現(xiàn)場(chǎng)氫氣生產(chǎn)和使用，到2060年，工1008060402002030204020502060合成燃料建筑供熱供電交通運(yùn)輸發(fā)電與電網(wǎng)平衡口工業(yè)應(yīng)用.石油精煉1008060402002030204020502060電解水制氫電解水制氫化石能源制氫化石能源制氫+CCUS注:“工業(yè)應(yīng)用”包含商用和現(xiàn)場(chǎng)使用氫氣供熱和作為生產(chǎn)原料于合成甲醇和氨（用于化肥）等?！昂铣赡苈?lián)盟的模型場(chǎng)景中都是氫能應(yīng)用增速最快的部門（36-42%），其次是合成碳?xì)浠衔锖秃铣砂鄙a(chǎn)（16-28%），以及工業(yè)過程（30-35%），上述部門使用氫在短期內(nèi)，可再生能源電解水制氫對(duì)低排放氫生產(chǎn)的增長(zhǎng)貢獻(xiàn)最大（鑒于電解槽可以規(guī)?；圃臁⑿陆ɑA(chǔ)設(shè)施需求低，電解水制氫項(xiàng)目的開發(fā)時(shí)間往往較短）。90%的電解水制氫生產(chǎn)來自化工行業(yè)（電解水制氫合成氨和甲醇）和鋼鐵行業(yè)都將由低排放技術(shù)滿足，其中近80%是電解水制氫，屆時(shí)電解水制氫將成為具有Mt/年8060402002030204020502060w合成燃料發(fā)電與電網(wǎng)平衡w現(xiàn)有工業(yè)建筑供熱供電。新工業(yè)（原料）u原油煉化與煤化a交通運(yùn)輸Mt/年Mt/年8060402002030204020502060電解水制氫化石能源制氫電解水制氫化石能源制氫a化石能源制氫+CCUS注:CTL:煤化工?！昂铣扇剂稀卑ò弊鳛槿剂系纳a(chǎn)。“建筑供熱供電”包含天然氣管網(wǎng)摻氫。“現(xiàn)有工業(yè)”包），最大受益者是工業(yè)部門，尤其是化工和鋼鐵行業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)50%以上碳減排目標(biāo)；航運(yùn)中使用的氫和氨以及航空中的合成煤油實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)的20%，公路運(yùn)輸中目前，中國(guó)生產(chǎn)的氫氣幾乎全部消耗在工業(yè)和燃料轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，可以通過化石燃料門氫氣需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫碳。此外，氫能在拓展新的用途方面有很大的潛力，諸如作為工業(yè)過程的原料（例如在煉鋼過程中的直接還原鐵）、用作工業(yè)供熱的燃因此無論是在IEA承諾目標(biāo)情景還是中國(guó)氫能聯(lián)盟的模型中，工業(yè)和燃料轉(zhuǎn)化領(lǐng)域都是未來氫氣需求量增加的主要因素之一。在IEA承諾目標(biāo)情景中，考慮到替門氫氣需求將增至6200萬噸/年（中國(guó)氫化學(xué)工業(yè)與氫基燃料化工行業(yè)是中國(guó)最大的氫氣需求源。近年來，甲醇和氨這兩種化學(xué)品在中國(guó)的產(chǎn)量都有所增加，其中甲醇產(chǎn)量的增幅更大。氨的需求主要來自農(nóng)業(yè)部門，用于制造氮肥。盡管糧食需求不斷增加，但預(yù)計(jì)到2060年，其他施肥方法的發(fā)展，用于化肥制造的氨消費(fèi)量將保持不變或略有下降。氨消費(fèi)需求的另一來源是用于采礦、采石和隧道工程等的工業(yè)炸藥制造，預(yù)計(jì)無減排措施的燃煤電廠的逐步淘汰，氨需求也會(huì)隨之減少。不過，氨還可作為能源載體儲(chǔ)域氫氣消費(fèi)量將達(dá)到1100~1200萬噸/年左右（IEA,2021a；中國(guó)氫能聯(lián)盟，2020a）。當(dāng)前甲醇在工業(yè)上最常用來制造其他化學(xué)品，并進(jìn)一步加工為塑料、油漆和紡織品。未來甲醇的應(yīng)用場(chǎng)景包括用作車輛燃料或作為制造諸如烯烴（乙烯、一種新的生產(chǎn)工藝是將氫氣與一氧化碳、二氧化碳或氮?dú)饨Y(jié)合，生產(chǎn)合成碳?xì)浠衔铮ㄈ缂状?、柴油和煤油）或?。不同的化學(xué)品和生差異很大。氫基合成原料和燃料的重要性預(yù)計(jì)將在未來逐步增噸/年，主要用于實(shí)現(xiàn)航運(yùn)和航空部門的脫碳（IEA,2021a；中國(guó)氫能聯(lián)盟，石油精煉與煤化工目前，石油精煉和煤制化學(xué)品也是氫的主要使用途徑。煉油廠使用氫氣作為生產(chǎn)原料與能源，加氫處理和加氫裂化是煉油廠主要的耗氫工藝。加氫處理用于去除以硫?yàn)橹鞯碾s質(zhì)，其耗氫量占煉油廠氫能需求總量的很大一部分。加氫裂化則是一種利用氫氣將重質(zhì)渣油升級(jí)為高價(jià)值石油產(chǎn)品的工藝流程。除了加氫處理和加氫裂化，煉油廠使用或生產(chǎn)的部分氫氣并沒有被經(jīng)濟(jì)地回收，而是作為混合廢氣6在本報(bào)告中，合成碳?xì)淙剂现竿ㄟ^氫氣和二氧化碳的混合氣經(jīng)合成工藝的產(chǎn)品，而在煤化工行業(yè)中，氫化反應(yīng)是主要的耗氫工藝。雖然目前該行業(yè)在中國(guó)的燃料和石油衍生品（如烯烴、芳烴、乙二醇等）的生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，但預(yù)計(jì)在2030由于對(duì)更嚴(yán)苛的成品油品質(zhì)要求（即更低的硫含量），預(yù)計(jì)石油精煉中的氫氣需求在未來十年將略有增長(zhǎng)。2030年后，由于能源效率的不斷提高和交通運(yùn)輸部門替代能源滲透率提升，石油精煉工藝的氫氣需求預(yù)計(jì)將大幅下降。總體而言，預(yù)下降至300~400萬噸/年（IEA,鋼鐵制造與其他工業(yè)如今，鋼鐵行業(yè)在其主要初級(jí)生產(chǎn)路線高爐-堿性氧氣爐（BlastFurnace-Basic產(chǎn)（焦?fàn)t煤氣）。其中，部分焦?fàn)t煤氣在生產(chǎn)過程中消耗，另一部分則分配到其他地方使用，例如用于合成甲醇或現(xiàn)場(chǎng)熱電聯(lián)產(chǎn)。鋼鐵行業(yè)的另一種主要生產(chǎn)路DRI-EAF）路線，使用氫氣和一氧化碳的混合物作為還原劑，有助于從鐵礦石分氫氣在上述兩種主要生產(chǎn)路線中可以取代一氧化碳作為還原劑，進(jìn)而有效減少碳此外，低排放氫可以整合到現(xiàn)有的基于天然氣和煤制氫的冶金工藝中，以降低總體碳強(qiáng)度。無論是在BF-BOF工藝中部分使用氫氣與煤制焦?fàn)t煤氣混合氣，還是近兩年來，國(guó)內(nèi)鋼鐵的企業(yè)如寶武鋼鐵集團(tuán)、河北鋼鐵集團(tuán)等先后簽署框架協(xié)議，然而，氫的使用會(huì)大幅增加鋼鐵制造的成本。例如，使用100%電解水制氫的DRI-EAF工藝成本可能比基于天然氣的同類工藝路線高20~70%，具體取決于天然氣和電力成本。只有當(dāng)電價(jià)低于20美元/MWh（路線才具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。在中國(guó)，部分地區(qū)可以通過使用當(dāng)?shù)氐牡统杀究稍偕Y源，滿足上述電價(jià)成本要求，但在全國(guó)各地實(shí)現(xiàn)以上成本目標(biāo)具有一定挑戰(zhàn)性目前正在探索的其他低排放鋼鐵生產(chǎn)工藝中，CCUS技術(shù)處于更成熟的發(fā)展階段。熔煉還原工藝也處于商業(yè)示范階段（TRL7）。在當(dāng)前的能源價(jià)格背景下，CCUS氫能源還可以替代煤炭和天然氣作為低排放燃料，為水泥、鋼鐵、化工和石油精煉等行業(yè)提供高品位熱。氫能源是為數(shù)不多能以低排放方式提供高溫?zé)崃康娜剂嫌昧繉⒃鲋?000萬噸（IEA，20），要是公交車和卡車，這使中國(guó)成為全球最大的FCEVs市場(chǎng)國(guó)（中國(guó)氫能聯(lián)盟,2020a）。鑒于中國(guó)汽車市場(chǎng)的規(guī)模及其燃料需求量，交通運(yùn)輸行業(yè)在未來可能迅然而，氫能在交通領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用情況將取決于許諸多因素，比如汽車的整體銷氫燃料生產(chǎn)成本以及配套支持政策。迄今為止，中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)搶IEA承諾目標(biāo)情景相比，中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè)氫氣將更多利用于現(xiàn)場(chǎng)供熱，部分原因是中國(guó)氫能聯(lián)盟模型涵蓋了更廣泛FCEV發(fā)展趨勢(shì)u卡車公交車9u卡車公交車0銷量存量2015201620172018201920202020年FCEV存量41%41%59%），能聯(lián)盟預(yù)測(cè)道路運(yùn)輸潛力評(píng)估結(jié)果的一半，后者認(rèn)為屆時(shí)全國(guó)燃料電池汽車氫氣需求量將達(dá)到4100萬噸/年。而挖掘這一需求潛力可能需要其他手段和特定技術(shù)支工藝進(jìn)步，燃料電池和儲(chǔ)氫瓶等設(shè)備的成本有望在未來得到下降。其中儲(chǔ)氫瓶的成本降幅略低，主要是由于原材料成本在總成本中所占的比例較高。因此，中國(guó)另一關(guān)鍵的成本因素是燃料價(jià)格。對(duì)于使用汽柴油等傳統(tǒng)燃料的重型和中型卡車，燃料費(fèi)用約占總成本的60~70%。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，目前氫氣生產(chǎn)并配但如果氫能行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，氫能供應(yīng)鏈總成本可能會(huì)迅速下降（中國(guó)氫能在航運(yùn)方面，內(nèi)陸和沿海運(yùn)輸可以通過動(dòng)力電池或氫燃料電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸行業(yè)的脫碳，但長(zhǎng)途遠(yuǎn)洋船舶可能還需要如生物燃料、氫或零碳氨等其他替代燃料。目前燃料電池船舶的技術(shù)發(fā)展處于大規(guī)模原型階長(zhǎng)途航空領(lǐng)域?qū)⒃絹碓叫枰揽可锶剂稀錃夂虲O2的合成煤油來實(shí)現(xiàn)脫碳，而直接電氣化和燃料電池是中短途飛機(jī)的潛在脫碳技術(shù)選擇。目前，全球已有多種氫能飛機(jī)型號(hào)處于研制和試驗(yàn)階段。由于氫能飛機(jī)仍處于技術(shù)概念/原理樣機(jī)階），料，IEA承諾目標(biāo)情景中并未考慮在航空業(yè)中直接使用氫氣（IEA，2021a）。而），如今，中國(guó)擁有世界上最大的電力部門，2019年中國(guó)發(fā)電能源消耗量占在發(fā)電中使用氫主要有兩種主要途徑。第一個(gè)是在燃?xì)廨啓C(jī)中（混）燃燒氫氣，這可能是中國(guó)高比例可變可再生能源電力系統(tǒng)的低排放靈活性來源。富氫燃?xì)廨啓C(jī)示范項(xiàng)目已在意大利、日本和韓國(guó)成功運(yùn)行。氫氣也可以與氮?dú)饨Y(jié)合制成氨，氨可以在燃?xì)饣蛎弘姀S中（混）燃燒。隨著混合物中氫（或氨）的增加，混燒有第二個(gè)途徑是在燃料電池中使用氫來靈活發(fā)電。2020年全球燃料電池發(fā)電系統(tǒng)容然氣作為燃料，最大的氫燃料電池發(fā)電廠是韓國(guó)的50MW斗山發(fā)電廠（IEA,氫或氫基燃料（如氨），也可用于長(zhǎng)期和季節(jié)性的電力儲(chǔ)存。因此，這些燃料可用于在風(fēng)和/或陽(yáng)光很少的情況下長(zhǎng)時(shí)間提供電力。鹽洞因其密封性和污染風(fēng)險(xiǎn)低而成為地下儲(chǔ)存純氫的最佳選擇。此外，研究者們也在開展替代地下儲(chǔ)氫方案研究，例如在枯竭的油氣田中儲(chǔ)存。大型鋼罐也普遍用鑒于電力部門對(duì)靈活供電的需求不斷增長(zhǎng)，氫氣發(fā)電具有巨大的部署潛力。在在建筑物中使用氫氣供暖有兩種主要途徑。第一是將氫氣混合到現(xiàn)有的天然氣管道網(wǎng)絡(luò)中，這在西歐和北美地區(qū)廣受關(guān)注。如果需要改造，只需對(duì)天然氣基礎(chǔ)設(shè)施和最終用戶設(shè)備進(jìn)行微小改動(dòng)，就可以混合少量氫氣。最大允許混合份額因最隨著中國(guó)天然氣管網(wǎng)的完全整合，該國(guó)可通過將氫氣混合到燃?xì)饩W(wǎng)中，盡管環(huán)境效益可能受限，但可以實(shí)現(xiàn)以氫氣的形式儲(chǔ)存大量能量。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，部署和發(fā)第二條路線是目前日本一直在推行的建筑層面的小規(guī)模熱電聯(lián)產(chǎn)。日本已經(jīng)部署），?從中期來看，在煤炭成本廉價(jià)、CO2封存條件好以及可再生能源可用性較低的?需要大規(guī)模部署使用低排放電力電解水制氫設(shè)施，以將成本降低到與配備CCUS的煤制氫相當(dāng)?shù)乃?。在風(fēng)能和太陽(yáng)能資源豐富的地區(qū)，電解水制氫的?直接和間接排放核算對(duì)于確保所有生產(chǎn)路線的氫氣生產(chǎn)符合中國(guó)“清潔”氫氣標(biāo)準(zhǔn)定生命周期排放的關(guān)鍵因素。對(duì)于耦合CCUS的可持續(xù)性對(duì)于最大限度地發(fā)揮負(fù)排放潛力以及最大限度地減少環(huán)境影響至關(guān)煤制氫在中國(guó)，煤氣化制氫作為一項(xiàng)成熟應(yīng)用的技術(shù)，幾十年來一直被化工和化肥行業(yè)用以生產(chǎn)氨和甲醇。氣化過程指將煤炭轉(zhuǎn)化為由一氧化碳和氫氣組成的合成氣，應(yīng)制取更多的氫氣和CO2。在后一種情況下，利用酸性氣體去除裝置將氫氣和CO2混合氣體分離，然后經(jīng)變壓吸附可產(chǎn)生高純度氫氣流，其可直接使用或用于煤炭?jī)艋袄鋮s合成氣變換反應(yīng)器用于運(yùn)輸?shù)母呒兌榷趸細(xì)饣癄t變壓吸附高濃度二氧化碳捕集凈化及冷卻合成氣變換反應(yīng)器用于運(yùn)輸?shù)母呒兌榷趸細(xì)饣癄t變壓吸附脫酸脫酸干燥及壓縮二氧化碳動(dòng)力蒸汽供應(yīng)電力氧氣聯(lián)合循環(huán)供應(yīng)電力氧氣聯(lián)合循環(huán)變化吸附排氣空氣分離裝置變化吸附排氣空氣分離裝置高純度氫氣注：集成聯(lián)供循環(huán)單元可以同時(shí)產(chǎn)生蒸汽和電力供內(nèi)部使用或向電網(wǎng)輸出，CO2捕集所需部分能量（用在全球正在運(yùn)行的約130家煤氣化工廠中，80%以上位于中國(guó)。國(guó)家能源集團(tuán)作90~95%。集成聯(lián)供循環(huán)單元能夠生產(chǎn)蒸汽和電力以供內(nèi)部使用并向電網(wǎng)輸出，同時(shí)可供應(yīng)捕集CO2所需的部分能量（用于化學(xué)吸收的蒸汽和用于壓縮的電力CO2的運(yùn)輸成本取決于運(yùn)輸距離和運(yùn)輸方式（駁船、輪船、卡車或管道）。在中輸成本為0.01~0.12美元/噸每公里（0.05元~0.75元/噸每公里）（Weietal.2016）。CO2的封存成本也會(huì)因封存類型的不同而有很大差異。在中國(guó)，CO2封）， 天然氣制氫全球范圍內(nèi)，天然氣是制氫的主要燃料來源，但在中國(guó)，它是繼煤炭和工業(yè)副產(chǎn)品之后的第三大燃料來源。在中國(guó)，由于供應(yīng)量有限且產(chǎn)品價(jià)格較高，天然氣使用量相對(duì)低于煤炭。天然氣制取的氫氣消費(fèi)主體主要是合成氨、甲醇和煉油行業(yè)。蒸汽甲烷重整（SteamMethaneReforming，SMR）是目前應(yīng)用最廣泛的天然氣制氫方法。該工藝包括兩個(gè)連續(xù)過程：首先天然氣與蒸汽重整后生成由一氧化碳和氫氣組成的合成氣，然后通過水煤氣變換反應(yīng)（需更多的蒸汽）生成氫氣和氣流。自熱重整（AutothermalReforming,AT的熱量由轉(zhuǎn)化爐本身產(chǎn)生，即所有的CO2都存在于轉(zhuǎn)化后的合成氣中。其還可以采用燃燒后捕集技術(shù)從更稀釋的爐膛煙氣中捕集CO2，捕集率可達(dá)90~95%，同時(shí)，集成熱電聯(lián)產(chǎn)單元能夠產(chǎn)生蒸汽和電力，可供內(nèi)部使用以及向電網(wǎng)輸送。CO2捕集所需的能量（用于溶劑再生的蒸汽和用于壓縮的電力）通?？梢詮脑摴に噯卧@取，但會(huì)減少輸出到電網(wǎng)的電量，并略微增加天然氣的使用量。應(yīng)用天然氣電力供應(yīng)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備 電力供應(yīng)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備天然氣空氣轉(zhuǎn)化爐重整反應(yīng)器二氧化碳排放低濃度二氧化碳排放空氣轉(zhuǎn)化爐重整反應(yīng)器二氧化碳排放低濃度二氧化碳排放燃燒前捕集干燥及壓縮二氧化碳燃燒前捕集干燥及壓縮二氧化碳高濃度二氧化碳捕集（約60%的過程二氧化碳）變壓吸附高純度氫氣用于運(yùn)輸?shù)母呒兌茸儔何礁呒兌葰錃庥糜谶\(yùn)輸?shù)母呒兌榷趸既紵蟛都紵蟛都稍锛皦嚎s二氧化碳低濃度二氧化碳捕集（20~40%過程二氧化碳）用于運(yùn)輸?shù)母呒兌榷趸甲ⅲ杭蔁犭娐?lián)產(chǎn)單元可以同時(shí)產(chǎn)生蒸汽和電力供內(nèi)部使用和向電網(wǎng)輸出。利用燃燒前捕電解水是將水分解為氫氣和氧氣的電化學(xué)過程。當(dāng)前，中國(guó)每年電解水制氫產(chǎn)量?jī)H有幾千噸，主要用于需要高純度氫氣的領(lǐng)域（如電子產(chǎn)品生產(chǎn)）（中國(guó)氫能聯(lián)盟，2020a）。除了電解水制氫外，在氯堿電解生產(chǎn)氯氣和燒堿過程中也會(huì)產(chǎn)生少目前，電解槽技術(shù)主要有三類：堿性電解槽、質(zhì)子交換膜（protonexchangemembrane，PEM）電解槽和固體氧化物電解池（SOECs）。堿性電解槽技術(shù)是一種效率較高（63~70%10）的商業(yè)化技術(shù)，該技術(shù)其具有設(shè)備體積小、可產(chǎn)高壓氫（利于儲(chǔ)存）的優(yōu)點(diǎn)，但存在需要昂貴的催化劑和膜材料、效率較低（56-60%）、壽命短（目前僅為電效率高（74~81%）的優(yōu)點(diǎn)，但因需要蒸汽形式的水，制氫時(shí)不僅需要電力和水料降解問題。隨著技術(shù)研發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，三類電解槽技隨著可再生能源電力（尤其是光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電）成本的下降，中國(guó)對(duì)電解水制氫的興趣日益增長(zhǎng)。近年來，越來越多的大容量電解水項(xiàng)目投產(chǎn)或宣布建設(shè)，電解水制氫成本受多種因素影響，其中電力成本、轉(zhuǎn)換效率、資本投入和年運(yùn)行電力成本和運(yùn)行時(shí)間主要取決于地點(diǎn)和電力來源，而資本要求和轉(zhuǎn)換效率因電解影響降低。因此，獲得足夠數(shù)量的低成本電力來確保電解槽運(yùn)行的較高滿載時(shí)間，電解槽系統(tǒng)可以通過多種方式運(yùn)行，每種方式都會(huì)影響年運(yùn)行小時(shí)數(shù)、電力成本和碳足跡。電力低排放則電解水制取的氫氣低排放。中國(guó)電力行業(yè)碳強(qiáng)度高，使得電解槽無法利用電網(wǎng)供給電力生產(chǎn)低排放氫。在未來具有高比例不穩(wěn)定可再生能源電力的脫碳電力系統(tǒng)中，過剩電力可能低成本獲得。然而，目前這種低成本電力通常僅在一年中極少數(shù)時(shí)間可用，這意味著電解槽的利用率很低，進(jìn)而會(huì)推2020,2030和2050年不同電價(jià)下的全球制氫成本美元/MWh 海上風(fēng)電 O2050），當(dāng)然，也可以選擇滿負(fù)荷運(yùn)行電解槽，但運(yùn)營(yíng)商需要為用電高峰時(shí)的高電價(jià)買單。最佳運(yùn)營(yíng)機(jī)制的確定需要在資本成本和電價(jià)之間進(jìn)行權(quán)衡，在多數(shù)情況下為然而，在中國(guó)部分地區(qū)過剩可再生能源電力的利用潛力較大。2021年中國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1063GW，占電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量的近45%，發(fā)電量為2480TWh，占電力系統(tǒng)總發(fā)電量的近30%，使中國(guó)然而，中國(guó)可再生能源資源分布不均：陸上風(fēng)能資源主要集中在北部，太陽(yáng)能資源主要集中在北部和東部，水電資源集中在中部（四川省）和南部（云南?。?。當(dāng)前中國(guó)電網(wǎng)傳輸能力有限，致使可再生能源在全國(guó)范圍內(nèi)大規(guī)模調(diào)配存在挑戰(zhàn)。在中國(guó)部分地區(qū)，發(fā)電企業(yè)經(jīng)常被迫在當(dāng)?shù)匦枨蟮兔詴r(shí)棄掉部分可再生能源電力，因?yàn)樗鼈儫o法將更多電力輸送到其他地區(qū)。2016年，水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的力體制改革，市場(chǎng)化交易的推進(jìn)，以及電網(wǎng)輸配能力的提高，是推動(dòng)棄電量下降），電的價(jià)格將很低甚至為零。低電價(jià)利于低成本制氫，但由于完全利用棄電的電解設(shè)備利用率極低，即使假設(shè)電價(jià)為零，制氫成本仍高達(dá)棄電量(棄電量(TWh)60.040.020.0風(fēng)電——光伏發(fā)電——水電201620172018201920202021另一種選擇是采用專用的離網(wǎng)可再生能源發(fā)電站為電解槽供電。此外，核電也可以用于電解水制氫，可為電解槽提供穩(wěn)定且低碳的電力。中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司已副產(chǎn)氫回收于生產(chǎn)氫氣以外其他產(chǎn)品的設(shè)施和工藝，主要來源是石油精煉、鋼鐵制造和化工生產(chǎn)。大約一半的副產(chǎn)氫被用作工業(yè)鍋爐制熱的燃料，而另一部分則被回收并分配到其他使用途徑。產(chǎn)出的副產(chǎn)氫通常需要脫水或其他凈化處理工藝，然后才能被送往其他的氫氣使用工藝或設(shè)施中。副產(chǎn)氫中還有一分同時(shí)伴生了氫氣。具有綜合石化業(yè)務(wù)的煉油廠也從原油蒸汽裂解中獲取副產(chǎn)氫。所有這些副產(chǎn)氫都被現(xiàn)場(chǎng)消耗，用于石油精煉脫硫和加氫裂化工藝（參見“石油精煉用氫”一節(jié)而沒有用于其他用途。同時(shí)，鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)大量的氫氣與其他氣體混合的工業(yè)副產(chǎn)氣，包括焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和堿性氧爐氣，均由煤或其他化石燃料產(chǎn)生。焦?fàn)t煤氣由氫氣（55~60%）、甲烷（23~27%）、一氧化碳（5~8%）和少量二氧化碳（1.5~3%）組成。一部分副產(chǎn)氣可以在現(xiàn)場(chǎng)用于輔助加工工藝，如加熱軋鋼廠的熔爐，剩余如今，焦?fàn)t煤氣由于含氫量高，在國(guó)內(nèi)廣泛被用作生產(chǎn)甲醇的原料。焦?fàn)t煤氣中爐煤氣在中國(guó)廣泛被用作合成甲醇、鋼鐵生產(chǎn)的原料，以及用于區(qū)域供熱。（這副產(chǎn)氫的另一主要來源是化學(xué)工業(yè)。用于生產(chǎn)高值化學(xué)品（大多數(shù)塑料的前體）的蒸汽裂解工藝和丙烷脫氫工藝產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)氫，而生產(chǎn)氯氣和燒堿的氯堿工業(yè)是另一副產(chǎn)氫的重要來源，值得注意的是，氯堿工業(yè)是副產(chǎn)純氫的唯一來源，的副產(chǎn)氫，而如苯乙烯生產(chǎn)等其他工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)氫較少13。中國(guó)副產(chǎn)氫氫源主要分布在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，特別是在長(zhǎng)三角、環(huán)渤海和珠三角地區(qū)。上述地區(qū)分布有包含燃料電池產(chǎn)業(yè)的高科技產(chǎn)業(yè)集群，這是近期氫氣需求的利用工業(yè)副產(chǎn)氫提供了以低成本擴(kuò)大中國(guó)純氫市場(chǎng)的機(jī)遇。與專用制氫工程項(xiàng)目相比，回收利用副產(chǎn)氫的投資小且化石燃料投入少。大多數(shù)富氫副產(chǎn)氣只需經(jīng)過脫水或其他凈化處理流程便可交付使用。挖掘工業(yè)副產(chǎn)氫利用潛力不僅可以提高資源利用效率，還可減少溫室氣體排放。雖然工業(yè)副產(chǎn)氫不能代表未來低排放制生物質(zhì)制氫由于生物質(zhì)的處理流程較為復(fù)雜，因此通常是一種比太陽(yáng)能或風(fēng)能電解水制氫成本更高的低排放氫制備方法。大規(guī)模生物質(zhì)制氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿κ艿缴镔|(zhì)原料資源的可獲得性（可持續(xù)性、成本等）限制。但對(duì)于如航空等其他難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)脫碳的行業(yè)，生物煤油是為數(shù)不多的低排放能源，所以可能出現(xiàn)可持續(xù)生物質(zhì)能生物質(zhì)制氫的碳強(qiáng)度因生產(chǎn)特性而異，取決于原料類型、運(yùn)輸條件需求、生物質(zhì)氫氣可以利用各種生物質(zhì)來源通過多種技術(shù)路線來生產(chǎn)。在生物化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝中，微生物作用于有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生沼氣（這一過程稱為厭氧消化）或酸類、酒精和氣體的混合物（這一過程稱為發(fā)酵）。而熱化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝中，生物質(zhì)制氫的方法包括氣化、熱解和水熱處理，其中生物質(zhì)氣化是目前最成熟的技術(shù)（技術(shù)成熟度已達(dá)到生物轉(zhuǎn)化方面，厭氧消化則是一種已經(jīng)完全商業(yè)化的技術(shù)（TRL9-10），因此是最成熟的生化生產(chǎn)路線，但只能處理污水污泥、農(nóng)業(yè)、食品加工和生活垃圾，以及少數(shù)能源作物。酶發(fā)酵法可以加工植物不可食用的纖維素部分，但仍處于技術(shù)生物質(zhì)氣化工藝?yán)碚撋峡梢赞D(zhuǎn)化生物質(zhì)中所有的有機(jī)物，包括最難分解的木質(zhì)素。盡管國(guó)內(nèi)用于發(fā)電和供熱的小型生物質(zhì)氣化設(shè)施（一般低于200kWe）已經(jīng)商業(yè)化開發(fā)和運(yùn)營(yíng)，但大規(guī)模生物質(zhì)氣化成套設(shè)備尚不成熟。目前，國(guó)內(nèi)尚未有生物質(zhì)氣化合成氣經(jīng)費(fèi)托合成液態(tài)燃料（bio-FT）工廠投入運(yùn)營(yíng)，但數(shù)個(gè)生物質(zhì)氣化煤氣化是目前中國(guó)最具成本效益的制氫方法，這主要是由于廉價(jià)煤炭的可用性以及中國(guó)在煤氣化方面具備豐富的經(jīng)驗(yàn)。據(jù)估計(jì)，中國(guó)煤氣化制氫的成本約為1.1~1.7美元/kgH2（7~11元/kgH2IEA氫技術(shù)路線具備成本降低的潛力，但整體的成本降低幅度相比電解水制氫技術(shù)可美元美元/kgH28642無CCUS天然氣有CCUS天然氣無CCUS煤炭有CCUS煤炭可再生能源電解水注：技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)假設(shè)由國(guó)際能源署（2021a）提供。燃料價(jià)格假設(shè)：天然氣24~48美元/MWh（152~312元/MWh）；煤炭）；）；），）；（2021李家全等2021）.天然氣制氫的氣體燃料成本對(duì)生產(chǎn)成本的影響最大，占總成本的70%以上，然后是資本支出。中國(guó)的天然氣價(jià)格遠(yuǎn)高于制氫成本普遍較低的中東、北美或俄羅斯等地區(qū)。在不結(jié)合CCUS技術(shù)時(shí)，中國(guó)的天然氣制氫成本估計(jì)為1.4~2.8美元/國(guó)，根據(jù)不同的電力來源，可再生能源電力制氫的成本為3.1~9.7美元/kgH2 隨著太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能發(fā)電成本的逐漸下降，由可再生能源電力驅(qū)動(dòng)的電解水制氫技術(shù)在未來將變得更具競(jìng)爭(zhēng)力。盡管在太陽(yáng)能和風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，氫氣的 須持續(xù)供應(yīng)可再生能源，以確保電解槽利用系數(shù)保持足夠高水平，從而攤銷資本工業(yè)副產(chǎn)氫的成本主要取決于富氫混合氣的價(jià)格或經(jīng)濟(jì)價(jià)值。假設(shè)焦?fàn)t煤氣價(jià)格），）（溫室氣體排放炭制氫的一半（17.8~21.6kgCO2/kgH2IEA，2019b；家全等，2021；張賢等，2021b）。然而，應(yīng)用CCUS可以顯著減少制氫過程的CO2排放量。捕集率為90%~95%的 若考慮制氫上游燃料和材料的間接溫室氣體排放（包括CO2、甲烷和氧化亞氮毫無疑問會(huì)增加制氫溫室氣體排放量。煤炭制氫上游的溫室氣體排放量取決于與煤炭開采工藝（露天開采、淺層開采）、運(yùn)輸距離和上游甲烷排放量。中國(guó)煤炭2021b；李家全等，2021這僅略微增加了未應(yīng)天然氣制氫的上游溫室氣體排放量因區(qū)域而異，取決于甲烷泄漏量和供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)。若考慮上游中國(guó)天然氣供應(yīng)相關(guān)的溫室氣體排放，天然氣制氫的碳足跡將增加“清潔氫”，其中系統(tǒng)邊界包括燃料（開采和運(yùn)輸）或電力供應(yīng)，以及氫氣生產(chǎn)過程（中國(guó)氫能聯(lián)盟，2020c）。應(yīng)用CCUS的煤炭或天然氣制氫氣都可以達(dá)到中國(guó)的“清潔氫”標(biāo)準(zhǔn)，但隨著時(shí)間的推移，可以設(shè)置更低排放水平門檻，以支持碳中和目標(biāo)和/或滿足潛在的國(guó)際出口市場(chǎng)減少上游排放并確保以高捕集率捕集所有工藝排放CO2，對(duì)于滿足更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)可能產(chǎn)生高生命周期排放，生物質(zhì)上游排放量的高可變性取決于原料類型、來源電解水制氫的溫室氣體排放強(qiáng)度（僅CO2）取決于投入電力的溫室氣體排放強(qiáng)度。如果將制造和建造生產(chǎn)資產(chǎn)產(chǎn)生的排放包括在內(nèi)，可再生能源電力制氫可產(chǎn)生 近零碳排放，因?yàn)檫@些排放通常不在化石燃料制氫路線生命周期溫室氣體排放的術(shù)的煤制氫技術(shù)（王彥哲等，2021），這是因?yàn)槟壳爸袊?guó)近70%的電力來自燃煤電廠，發(fā)電過程存在轉(zhuǎn)換損失，致使使用煤電制氫，相比直接使用天然氣或煤炭因此，需要對(duì)電網(wǎng)電力進(jìn)一步脫碳或使用專用可再生能源電力制氫，以實(shí)現(xiàn)氫氣生命周期的近零排放。除可以促進(jìn)減排外，采用可再生能源電力制氫還有其他好處，即基于可再生能源電力的制氫耗水量比煤氣化制氫少4~9倍。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)對(duì)于自焦?fàn)t煤氣回收副產(chǎn)氫工藝，如果采用電網(wǎng)電力進(jìn)行氫氣純化，會(huì)產(chǎn)生2.0kgCO2/kgH2。將副產(chǎn)氫用于其他用途，意味著必須用替代能源來滿足原利用氫氣工 藝的高等級(jí)熱量需求。替代能源必須是低排放的，以確保與直接使用副產(chǎn)氫相比，將副產(chǎn)氫用于其他用途可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性減排。因此，決定將副產(chǎn)氫用于現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)供熱或其他應(yīng)用，需要對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行全面審視，并取決于行業(yè)類型和低排放熱天然氣制氫煤制氫電解水制氫副產(chǎn)氣?**間接排放取決于替代的制熱方案直接排放焦?fàn)t煤氣可再生能源電力天然氣制氫煤制氫電解水制氫副產(chǎn)氣?**間接排放取決于替代的制熱方案直接排放焦?fàn)t煤氣可再生能源電力中國(guó)“清潔氫”中國(guó)“低碳?xì)洹睒?biāo)準(zhǔn)接排放包括全球天然氣供應(yīng)非甲烷平均排放水平（6.2kgCO2eq/GJ）和中國(guó)天然氣供應(yīng)相關(guān)的上下游甲烷排放（6.CO2eq/GJ）。電網(wǎng)電力碳強(qiáng)度為610gCO2/kWh。煤制氫和天然氣數(shù)據(jù)來源：IEA（2019aTheFuture），?氫能和CCUS之間存在顯著的協(xié)同作用，它們的部署可實(shí)現(xiàn)互利共贏和相互促?氫和CCUS在工業(yè)集群中的共同定位可以支持規(guī)模經(jīng)濟(jì)，并降低運(yùn)輸和儲(chǔ)氫及CO2所需的基礎(chǔ)設(shè)施成本?；A(chǔ)設(shè)施的可用低排放氫規(guī)模成為焦點(diǎn)。中國(guó)現(xiàn)有的氫氣供應(yīng)和需求大部分位于工業(yè)中心，近收入來源，并有助于縮小與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的盈利差距。中國(guó)目前和新興的CO2利用市場(chǎng)包括EOR、燃料和化學(xué)品生產(chǎn)及建筑材料制造。然而，CO2利用并不總是與減排理念相符。對(duì)于配備CCUS的制氫裝置來說，要將其視為低排放，?生物質(zhì)制氫結(jié)合CCUS會(huì)形成負(fù)排放，用于抵消能源系統(tǒng)其他在技術(shù)上難以直接減排或是減排成本太高部分的排放。生物源CO2可作為一種碳中和原料用于合成燃料。如今，基于生物質(zhì)的氫氣生產(chǎn)路線處于早期發(fā)展階段，需要進(jìn)行創(chuàng)新和早期示范，以了解其在中國(guó)的成本和潛力，并仔細(xì)考慮對(duì)可持續(xù)生物質(zhì)供業(yè)部門現(xiàn)有的制氫設(shè)施進(jìn)行脫碳是一種具有成本效益（有時(shí)是唯一）的技術(shù)選擇。在中短期內(nèi)，其也可能是具有低成本煤炭和CO2封存能力地區(qū)，新增低排放氫氣 產(chǎn)能最具競(jìng)爭(zhēng)力的選擇。在其他太陽(yáng)能和風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，電解水制氫可能用途的收入，有助于推動(dòng)對(duì)現(xiàn)有以及未來氫氣工廠CO2捕集技術(shù)的投資。煤炭和天然氣制氫為CCUS的低成本發(fā)展提供了機(jī)會(huì)，這可以成為在其他部門部署從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，兩者之間還有其他幾種協(xié)同方式可實(shí)施。捕集的CO2可用于將氫氣轉(zhuǎn)化為合成運(yùn)輸燃料，用于航空等直接使用氫氣較困難的領(lǐng)域。CCUS還可以應(yīng)放氫和CO2的需求和供應(yīng)位于同一地點(diǎn)。這可以通過提高基礎(chǔ)設(shè)施效率和減少基對(duì)中國(guó)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)氫產(chǎn)能脫碳，可以帶來一些優(yōu)勢(shì)和機(jī)遇。它可以讓現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施和供應(yīng)鏈繼續(xù)運(yùn)行，維持就業(yè)并吸引新的投資。例如，產(chǎn)業(yè)集群有望擴(kuò)大氫氣供應(yīng)以滿足新的需求，包括交通運(yùn)輸。具有共享基礎(chǔ)設(shè)施的產(chǎn)業(yè)集群還可以支持小型工業(yè)制氫裝置配備CCUS，這對(duì)于專用氫氣和（或CO2）運(yùn)輸和儲(chǔ)存基礎(chǔ)設(shè)施來說可能不切實(shí)際或不經(jīng)濟(jì)。氫氣和CO2基礎(chǔ)設(shè)施的可用性也可能吸引外部面臨脫碳需求的產(chǎn)業(yè)，從而為該地區(qū)提中國(guó)在發(fā)展氫集群和CCUS樞紐方面處于特別有利的地位：中國(guó)現(xiàn)有的氫氣需求來源與幾乎所有的專用氫氣和管道基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)集中在工業(yè)集群中，。氨工業(yè)主要分布在河南、山東、山西等省，甲醇工業(yè)主要分布在內(nèi)蒙古、山東、寧夏、陜西和河南。煉油廠主要集中在中國(guó)沿海和一些內(nèi)陸油田附近現(xiàn)有的氫氣需求和供應(yīng)源位于潛在的CO2封存場(chǎng)地附近，63%的氨廠、甲醇廠和來源，包括東部沿海省份（如山東和遼寧以及黑龍江、內(nèi)蒙古、寧夏、河南、位于海岸的產(chǎn)業(yè)集群擁有港口設(shè)施，可以通過船舶進(jìn)行國(guó)際氫貿(mào)易，使用氫和合成燃料作為海運(yùn)和內(nèi)陸航運(yùn)燃料，以及進(jìn)行CO2的海上封存。中國(guó)第一個(gè)海上CO2捕集成本與排放源CO2濃度密切相關(guān)廠和生物乙醇廠是低成本CCUS應(yīng)用領(lǐng)域的代表，全球平均捕集成濃度（燃煤鍋爐約為12-14%，燃?xì)忮仩t約為4-6%采用燃燒前捕集技術(shù)的煤氣化工藝排放廢氣的CO2濃度也相對(duì)較高（酸氣脫除單元排放CO2濃度超過能力的60%）、生物乙醇合成（如美國(guó)伊利諾伊州的ADM工廠）直接空氣捕集電力生產(chǎn)水泥生產(chǎn)鋼鐵生產(chǎn)僅壓縮SMR制氫環(huán)氧乙炔生產(chǎn)乙醇生產(chǎn)合成氨生產(chǎn)煤制化學(xué)品天然氣處理0100200300400500美元/tCO2低CO2濃度高CO2濃度數(shù)據(jù)來源：IEA（2020c），CCUSinCleanEne泛部署。中國(guó)每年會(huì)在各種商業(yè)用途中消耗大量CO2。2015年，中國(guó)消耗了約），部分用于化肥行業(yè)的尿素生產(chǎn)，少量用于CO2-EOR、食 排放量更高的工藝，或在利用的同時(shí)將捕集的CO2永久封存在產(chǎn)品（如建筑材料）中時(shí)，即可獲得氣候效益。不過，氣候效益的量化可能很復(fù)雜，需要全面的生命利用CO2提高石油采收率項(xiàng)目集中在北美（IEA,2019c）。2010-2017年，中國(guó)CO2-EOR純的地質(zhì)封存將占計(jì)劃CO2捕集能力的50%以上），但預(yù)計(jì)EOR將在中國(guó)CCUS技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮作用。例如，中國(guó)至少有三個(gè)正在開發(fā)的商業(yè)化規(guī)模部分CO2都儲(chǔ)存在儲(chǔ)層中。不過，要將CO2-EOR技術(shù)視為真正的氣候緩解措施，CO2必須來自人為排放源，如發(fā)電站，天然氣處理廠或大氣。此外，可能需要進(jìn)一步加強(qiáng)場(chǎng)地特征評(píng)估，排放與地下儲(chǔ)層監(jiān)測(cè)，并調(diào)整棄井關(guān)閉工藝（IEA，熟油田總數(shù)的70%）的評(píng)估表明，陸上CO2-EOR技術(shù)可采出約77億桶原油（11），2015）。這些潛力集中在中國(guó)西北（新疆）、中部（甘肅、寧夏、陜西）和東北決于油田質(zhì)量（如采油率、原油粘度、殘余油飽和度We氣盆地：松遼盆地（中國(guó)東北部）、環(huán)渤海地區(qū)（中國(guó)東部）、渤海盆地（北京南部）、鄂爾多斯盆地（中國(guó)中北部）、南黃海盆地（山東東部沿海）、準(zhǔn)噶爾新型利用途徑-將CO2轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品 技術(shù)的新型CO2利用途徑仍處于早期開發(fā)階段，但已在早期發(fā)展目前，多數(shù)CO2利用途徑都無法與傳統(tǒng) CO2中的碳元素可用于將氫轉(zhuǎn)化為與氣態(tài)或液態(tài)化石燃料一樣易于處理和使用的燃料，包括甲烷、甲醇、汽油和航空燃料。CO2基燃料可以在難以直接使用電力或氫氣的行業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用，例如航空領(lǐng)域。CO2基合成燃料的生產(chǎn)是高度能源密集型的，其氣候變化減緩效果與CO2來源和氫氣碳強(qiáng)度密切相關(guān)。隨時(shí)間推移，碳排放限制將更為嚴(yán)格，CO2基燃料生產(chǎn)所用的CO21000噸/年的利用可再生能源生產(chǎn)液體燃料示反應(yīng)制備甲醇。該技術(shù)能夠在燃料生產(chǎn)中使用可再生能源電力，并通過在電處于低位或下降時(shí)降低負(fù)荷和在供給處于高位或提升時(shí)消納多余電力，為電該項(xiàng)目采用了由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)的兩項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)：1）采用新型電催化劑，大規(guī)模、低成本的電解水制氫；2）采用新型高效ZnO-ZrO2固溶體本項(xiàng)目采用堿性電解技術(shù)生產(chǎn)氫氣。雖然堿性電解槽在工業(yè)部門早已實(shí)現(xiàn)kWh/立方米H2（低位熱值效率為60~65%）。該項(xiàng)目使用的電解槽容量為1000立方米/小時(shí)（30MW），且使用新型催化劑將能耗降低到4.0~4.2kWh/立方米H2（低位熱值效率為72-76%）。這是目前世界上報(bào)道的轉(zhuǎn)化效率最高的大型該項(xiàng)目總投資約1.4億元人民幣（2200萬美元）。其中，約5000萬元人民幣CO2中的碳元素還可作為化石燃料碳元素替代品，用于生產(chǎn)塑料和中間化學(xué)品，如甲醇、烯烴和芳烴，它們是石化行業(yè)的主要組成部分。一些化學(xué)品需要碳元素形成結(jié)構(gòu)并使其具備某些性能，而氫和能源需求CO2基甲醇可加工成各種烯烴和芳烴。相比而言，其他轉(zhuǎn)化途徑仍處于開發(fā)的早據(jù)估計(jì)，到2050年，中國(guó)制備燃料和化學(xué)品的CO2利用量將達(dá)到0.96~1.38響。僅在有利的定價(jià)假設(shè)下，利用從制氫廠捕集的CO2生產(chǎn)甲醇才可盈利。在全生物可降解塑料：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所的研究人員開發(fā)了一種CO2基CO2基塑料和材料生產(chǎn)線：江蘇中科金龍環(huán)保新材料有限公司設(shè)計(jì)并核心技術(shù)來自中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所等單位，主要生產(chǎn)產(chǎn)品是各類CO2基塑CO2還可以與礦物或廢棄物（如鋼渣）反應(yīng)形成碳酸鹽，用作高價(jià)值的建筑材料。與制備燃料和化學(xué)品相比，該轉(zhuǎn)化途徑的能源強(qiáng)度通常較低，并且可以將CO2永 集與封存（BECCS）技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其余通過直接空氣捕目前，生物質(zhì)能在中國(guó)是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源，占2020年終端能源消費(fèi)量的4%（IEA，2021a）。近年來，中國(guó)一直在快速開發(fā)其龐大的垃圾發(fā)電項(xiàng)目組成，約占全球新增裝機(jī)總量的60%。中國(guó)國(guó)家可再生能源中心預(yù)除的重要途徑。用于制氫的生物質(zhì)原材料范圍很廣，包括秸稈和林業(yè)殘余物、紙漿和紙張、生物精煉廢物、城市固體廢物和畜禽糞便。2020年中國(guó)以廢棄物和殘余物（玉米秸稈、稻草、麥秸、林業(yè)廢棄物和動(dòng)物糞便）形式收集的生物質(zhì)資源這相當(dāng)于2020年中國(guó)一次能源消費(fèi)總量的7~12%。上述生物質(zhì)資源完全用于和造紙廢料以及生物精煉，中國(guó)生物質(zhì)制氫中國(guó)在生物質(zhì)利用技術(shù)研發(fā)和示范方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是在生物質(zhì)發(fā)電和生物質(zhì)制乙醇領(lǐng)域。2019年，黑龍江省集賢縣與金通靈科技集團(tuán)股份有限公司括林業(yè)和農(nóng)業(yè)廢棄物和糞便），生產(chǎn)2億立方米H2（雙鴨山人民政府迄今為止，中國(guó)在CCUS研發(fā)活動(dòng)主要集中在常規(guī)電力和煤化工領(lǐng)域，雖然16廢棄物和殘留物的利用率既受到收集技術(shù)可行性的影響，也受到將殘留物用于其他非能源目的（如保持土壤有機(jī)碳含量）17按生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氣的平均效率（低位熱值5018下限按基于結(jié)合化學(xué)循環(huán)的玉米秸稈熱解制氫生命周期評(píng)估結(jié)果設(shè)置（玉米秸稈中只有約30%的初始碳可再生能源電解水制氫降低制氫設(shè)施成本低碳?xì)浠剂现茪涮济芗蜌涞统杀綜O捕集及改造機(jī)會(huì)CO移除可結(jié)合生產(chǎn)化學(xué)品及燃料化石燃料低排放制氫可移除CO低成本捕集CCUS創(chuàng)造CCUS部署新需求降低CO設(shè)施成本共享CO運(yùn)輸與封存設(shè)施降低制氫設(shè)施成本工業(yè)集群可再生能源電解水制氫降低制氫設(shè)施成本低碳?xì)浠剂现茪涮济芗蜌涞统杀綜O捕集及改造機(jī)會(huì)CO移除可結(jié)合生產(chǎn)化學(xué)品及燃料化石燃料低排放制氫可移除CO低成本捕集CCUS創(chuàng)造CCUS部署新需求降低CO設(shè)施成本共享CO運(yùn)輸與封存設(shè)施降低制氫設(shè)施成本工業(yè)集群潛在氫需求中心潛在氫需求中心生物質(zhì)制氫降低制氫設(shè)施成本制氫和CCUS都屬于跨領(lǐng)域技術(shù)，與許多能源系統(tǒng)的子部門具有相互作用關(guān)系。此外，兩種技術(shù)還具有一些共同的創(chuàng)新需求，例如擴(kuò)大示范規(guī)模和形成商業(yè)化規(guī)模下的工業(yè)過程集成。因此，對(duì)于中國(guó)政府來說，這是一個(gè)恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，實(shí)施相支持，例如直接資助初始項(xiàng)目、運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼或監(jiān)管要求，以鼓勵(lì)現(xiàn)有氫氣設(shè)施進(jìn)行的及時(shí)推出。所有省份和地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃需要考慮排放源和潛在封存場(chǎng)地的位置。圍繞產(chǎn)業(yè)集群進(jìn)行早期規(guī)劃可產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)，并為共享運(yùn)輸和封存基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)造機(jī)會(huì)，因此初步規(guī)劃可以側(cè)重于發(fā)展這些樞紐。政府在協(xié)調(diào)和規(guī)劃所有潛在利益相關(guān)者（排放者、土地所有者和封存開發(fā)商）之間以及跨省的投資方面發(fā)根據(jù)覆蓋了所有類型清潔能源投資的中國(guó)《關(guān)于建立綠色金融體系的指導(dǎo)意見》，公私合營(yíng)模式可能適用于運(yùn)營(yíng)CO2管理基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，運(yùn)輸服務(wù)運(yùn)營(yíng)商模式可以很好的適用于CO2管道運(yùn)輸。此外，調(diào)整現(xiàn)有基礎(chǔ)封存資源，并將勘探結(jié)果提供給潛在的開發(fā)商和研究氫氣基礎(chǔ)設(shè)施：發(fā)展氫氣、氨和氫基合成燃料需更新現(xiàn)有的供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施，并開發(fā)新的生產(chǎn)和分銷設(shè)施，如專用加氫站和終端以月中國(guó)發(fā)布的最新基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃綱要》，可能會(huì)擴(kuò)展到低排放燃料的供應(yīng)領(lǐng)域。此外，基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃還需要注重統(tǒng)籌，以促進(jìn)制氫低排放氫市場(chǎng)開發(fā)和融資：可以促進(jìn)建立和擴(kuò)大低排放氫市場(chǎng)的政策工具多種多樣。市場(chǎng)拉動(dòng)措施，如標(biāo)簽、公共采購(gòu)和銷售稅退稅，有助于提高低排放氫的需求。若對(duì)石油精煉、鋼鐵和合成氨行業(yè)的低排放氫消費(fèi)比例或近零排放產(chǎn)品比例實(shí)行強(qiáng)制性配額，可助力形成工業(yè)領(lǐng)域低排放氫的需求（配額隨著時(shí)間的推移增加）。以新的在“城市群”競(jìng)賽政策中，可以納入氫氣碳強(qiáng)度上限并制定具有雄心的時(shí)間表，以及低排放氫的獎(jiǎng)勵(lì)分?jǐn)?shù)。中國(guó)近期啟動(dòng)的國(guó)家碳排放權(quán)交易體系政府還可以通過引入法規(guī)樹立強(qiáng)有力的標(biāo)桿，以優(yōu)化生命周期排放。支持國(guó)際社會(huì)制定氫氣制取、運(yùn)輸和分配碳排放核算的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和方法，這是確保制氫滿足凈零目標(biāo)要求的關(guān)鍵。政府還可以通過可持續(xù)債務(wù)和過渡金融市場(chǎng)，幫