2021年5月，歐洲原子能論壇（Foratom）發(fā)布《核能制氫—脫碳歐洲的關(guān)鍵低碳技術(shù)》報告，論述了核能在制氫領(lǐng)域能夠發(fā)揮的作用，并為推進低碳制氫提出一系列政策建議。
論壇總干事伊夫·德巴澤耶表示，歐盟制訂了到2050年經(jīng)濟體實現(xiàn)凈零排放的宏大目標(biāo)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，歐盟需要對能源、工業(yè)、運輸和建筑行業(yè)進行大規(guī)模轉(zhuǎn)型。制氫是可以幫助歐洲實現(xiàn)這個目標(biāo)的技術(shù)之一，但目前面臨兩個挑戰(zhàn)：一是實現(xiàn)真正的低碳制氫，二是實現(xiàn)氫在能源密集型行業(yè)中的廣泛應(yīng)用。
政治環(huán)境
作為《歐洲綠色協(xié)議》的一部分，歐盟委員會2020年發(fā)布了《歐盟氫能戰(zhàn)略》。根據(jù)這項戰(zhàn)略，將在歐盟各地大規(guī)模部署制氫設(shè)施，為各行業(yè)提供清潔能源。因此，歐盟計劃為制氫項目提供重大支持，并重點關(guān)注可再生能源制氫項目。此戰(zhàn)略為制氫技術(shù)設(shè)立了一個低碳氫能類別。雖然目前還在就核能進行討論，但是核能肯定也會發(fā)揮重要作用。
目前的一種制氫方式是將過剩的可再生能源用于制氫，例如大量過剩的風(fēng)能和太陽能。但是，工業(yè)和運輸?shù)刃袠I(yè)的轉(zhuǎn)型，需要確保氫的大量穩(wěn)定供應(yīng)。鑒于可再生資源的間歇性以及未來對氫的巨大需求，使用可再生電力滿足制氫需求是否是最具成本效益的路徑？這一問題值得深思。
歐洲原子能論壇認(rèn)為，歐盟對制氫項目采取技術(shù)中立原則至關(guān)重要。歐盟的最終目標(biāo)是幫助所有行業(yè)脫碳，因此氫能戰(zhàn)略必須支持所有低碳項目，而不是強調(diào)制氫能使用哪種能源。這就是論壇支持根據(jù)碳排放強度對相關(guān)技術(shù)進行分類的原因。
使用核能進行低碳制氫
歐盟已建設(shè)一些制氫設(shè)施，但大部分使用的是化石燃料，并且沒有配套的碳捕集與封存設(shè)施。這意味著這些設(shè)施生產(chǎn)的氫不能被認(rèn)為是低碳的。同時，一些設(shè)施利用電解池制氫，即利用低碳電力對水進行電解。雖然電解槽制氫被認(rèn)為是一項成熟的技術(shù)，能夠替代化石燃料制氫。但這一技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。全球制氫電解槽產(chǎn)能目前僅為25兆瓦。
從經(jīng)濟角度來看，最理想情況是電解槽能夠連續(xù)運行，而不是間歇式運行。這就是需要保障穩(wěn)定低碳電力供應(yīng)的重要原因。雖然使用可再生能源也是一個可行方案，但核能可以持續(xù)提供電力，保障電解槽每周七天每天24小時連續(xù)運行。保障電解槽連續(xù)運行，目前兩種方案可供選擇。
第一，如果低碳電力供應(yīng)充足，可以將電解槽直接與電網(wǎng)相連。法國、瑞典和芬蘭等國采用這種方案制氫可以被認(rèn)為是低碳的，因為這些國家的核電份額很高。第二，直接將電解槽與核電廠相連。這一方案在技術(shù)上和經(jīng)濟上都是可行的，而且還帶來了額外的好處，即核電廠可以同時提供電解槽所需的電力和蒸汽。
歐洲正在推進多個核能制氫項目。例如，英國正在研究利用希舍姆核電廠在非用電高峰時期的發(fā)電量，采用傳統(tǒng)低溫電解方法制氫。
經(jīng)濟考慮
目前，以采用天然氣并配套碳捕集和封存設(shè)施的方式制氫，成本為每千克氫1.3至2歐元之間（這方面的挑戰(zhàn)是碳捕獲與封存設(shè)施的大規(guī)模部署）。相比之下，電解制氫成本為每千克為2.6至9.5歐元。這意味著，如果能將成本降低50%，低碳電力制氫將具備經(jīng)濟可行性。如果電解槽每年能運行3000至6000小時（相當(dāng)于每年125至250天），那么電解制氫將能夠更快實現(xiàn)盈利。事實上，正如前文所述的概念，如果電解槽能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)運行，則制氫成本會降低。
為向各行業(yè)提供廉價、充足的低碳氫，電解槽將需要能夠持續(xù)地獲得低碳電力供應(yīng)。然而，可再生能源具有間歇性，無法保證持續(xù)供電。核能在這方面可提供完美解決方案，因為核能既是低碳，又是可持續(xù)運行的。此外，將電解槽與核電廠直接相連，能夠降低電網(wǎng)和稅收等方面的支出。
主要政策建議
為推進低碳制氫技術(shù)的發(fā)展，論壇提出了下述七條建議。
第一，認(rèn)識到核能在《歐盟氫能戰(zhàn)略》中可以發(fā)揮的積極作用。
第二，應(yīng)基于能量來源的全生命周期碳排放強度對制氫技術(shù)進行分類。
第三，為確保清潔氫能項目以更具經(jīng)濟有競爭力的方式快速發(fā)展，應(yīng)更多地關(guān)注經(jīng)濟性和供應(yīng)可靠性，因為這兩個問題都是實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵所在。
第四，優(yōu)先評估包括平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）和制氫平準(zhǔn)化成本（LCOH）在內(nèi)的全部智能系統(tǒng)成本，核技術(shù)亦在此列。
第五，支持所有低碳制氫項目的創(chuàng)新和研發(fā)。
第六，研究以前在歐洲和國際層面獲得的核能制氫成果，并將這些成果反映在《歐盟氫能戰(zhàn)略》中。
第七，加強《歐盟能源技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃》（SET）行動、“歐洲地平線”（Horizon Europe）計劃和歐洲原子能共同體（Euratom）研發(fā)計劃在低碳制氫方面的協(xié)同。
論壇總干事伊夫·德巴澤耶表示，歐盟制訂了到2050年經(jīng)濟體實現(xiàn)凈零排放的宏大目標(biāo)。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，歐盟需要對能源、工業(yè)、運輸和建筑行業(yè)進行大規(guī)模轉(zhuǎn)型。制氫是可以幫助歐洲實現(xiàn)這個目標(biāo)的技術(shù)之一，但目前面臨兩個挑戰(zhàn)：一是實現(xiàn)真正的低碳制氫，二是實現(xiàn)氫在能源密集型行業(yè)中的廣泛應(yīng)用。
政治環(huán)境
作為《歐洲綠色協(xié)議》的一部分，歐盟委員會2020年發(fā)布了《歐盟氫能戰(zhàn)略》。根據(jù)這項戰(zhàn)略，將在歐盟各地大規(guī)模部署制氫設(shè)施，為各行業(yè)提供清潔能源。因此，歐盟計劃為制氫項目提供重大支持，并重點關(guān)注可再生能源制氫項目。此戰(zhàn)略為制氫技術(shù)設(shè)立了一個低碳氫能類別。雖然目前還在就核能進行討論，但是核能肯定也會發(fā)揮重要作用。
目前的一種制氫方式是將過剩的可再生能源用于制氫，例如大量過剩的風(fēng)能和太陽能。但是，工業(yè)和運輸?shù)刃袠I(yè)的轉(zhuǎn)型，需要確保氫的大量穩(wěn)定供應(yīng)。鑒于可再生資源的間歇性以及未來對氫的巨大需求，使用可再生電力滿足制氫需求是否是最具成本效益的路徑？這一問題值得深思。
歐洲原子能論壇認(rèn)為，歐盟對制氫項目采取技術(shù)中立原則至關(guān)重要。歐盟的最終目標(biāo)是幫助所有行業(yè)脫碳，因此氫能戰(zhàn)略必須支持所有低碳項目，而不是強調(diào)制氫能使用哪種能源。這就是論壇支持根據(jù)碳排放強度對相關(guān)技術(shù)進行分類的原因。
使用核能進行低碳制氫
歐盟已建設(shè)一些制氫設(shè)施，但大部分使用的是化石燃料，并且沒有配套的碳捕集與封存設(shè)施。這意味著這些設(shè)施生產(chǎn)的氫不能被認(rèn)為是低碳的。同時，一些設(shè)施利用電解池制氫，即利用低碳電力對水進行電解。雖然電解槽制氫被認(rèn)為是一項成熟的技術(shù)，能夠替代化石燃料制氫。但這一技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。全球制氫電解槽產(chǎn)能目前僅為25兆瓦。
從經(jīng)濟角度來看，最理想情況是電解槽能夠連續(xù)運行，而不是間歇式運行。這就是需要保障穩(wěn)定低碳電力供應(yīng)的重要原因。雖然使用可再生能源也是一個可行方案，但核能可以持續(xù)提供電力，保障電解槽每周七天每天24小時連續(xù)運行。保障電解槽連續(xù)運行，目前兩種方案可供選擇。
第一，如果低碳電力供應(yīng)充足，可以將電解槽直接與電網(wǎng)相連。法國、瑞典和芬蘭等國采用這種方案制氫可以被認(rèn)為是低碳的，因為這些國家的核電份額很高。第二，直接將電解槽與核電廠相連。這一方案在技術(shù)上和經(jīng)濟上都是可行的，而且還帶來了額外的好處，即核電廠可以同時提供電解槽所需的電力和蒸汽。
歐洲正在推進多個核能制氫項目。例如，英國正在研究利用希舍姆核電廠在非用電高峰時期的發(fā)電量，采用傳統(tǒng)低溫電解方法制氫。
經(jīng)濟考慮
目前，以采用天然氣并配套碳捕集和封存設(shè)施的方式制氫，成本為每千克氫1.3至2歐元之間（這方面的挑戰(zhàn)是碳捕獲與封存設(shè)施的大規(guī)模部署）。相比之下，電解制氫成本為每千克為2.6至9.5歐元。這意味著，如果能將成本降低50%，低碳電力制氫將具備經(jīng)濟可行性。如果電解槽每年能運行3000至6000小時（相當(dāng)于每年125至250天），那么電解制氫將能夠更快實現(xiàn)盈利。事實上，正如前文所述的概念，如果電解槽能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)運行，則制氫成本會降低。
為向各行業(yè)提供廉價、充足的低碳氫，電解槽將需要能夠持續(xù)地獲得低碳電力供應(yīng)。然而，可再生能源具有間歇性，無法保證持續(xù)供電。核能在這方面可提供完美解決方案，因為核能既是低碳，又是可持續(xù)運行的。此外，將電解槽與核電廠直接相連，能夠降低電網(wǎng)和稅收等方面的支出。
主要政策建議
為推進低碳制氫技術(shù)的發(fā)展，論壇提出了下述七條建議。
第一，認(rèn)識到核能在《歐盟氫能戰(zhàn)略》中可以發(fā)揮的積極作用。
第二，應(yīng)基于能量來源的全生命周期碳排放強度對制氫技術(shù)進行分類。
第三，為確保清潔氫能項目以更具經(jīng)濟有競爭力的方式快速發(fā)展，應(yīng)更多地關(guān)注經(jīng)濟性和供應(yīng)可靠性，因為這兩個問題都是實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵所在。
第四，優(yōu)先評估包括平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）和制氫平準(zhǔn)化成本（LCOH）在內(nèi)的全部智能系統(tǒng)成本，核技術(shù)亦在此列。
第五，支持所有低碳制氫項目的創(chuàng)新和研發(fā)。
第六，研究以前在歐洲和國際層面獲得的核能制氫成果，并將這些成果反映在《歐盟氫能戰(zhàn)略》中。
第七，加強《歐盟能源技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃》（SET）行動、“歐洲地平線”（Horizon Europe）計劃和歐洲原子能共同體（Euratom）研發(fā)計劃在低碳制氫方面的協(xié)同。
