欧洲原子能论坛发布发布《核能制氢—脱碳欧洲的关键低碳技术》报告

2021年5月，欧洲原子能论坛(Foratom)发布《核能制氢—脱碳欧洲的关键低碳技术》报告，论述了核能在制氢领域能够发挥的作用，并为推进低碳制氢提出一系列政策建议。

论坛总干事伊夫·德巴泽耶表示，欧盟制订了到2050年经济体实现净零排放的宏大目标。为了实现这一目标，欧盟需要对能源、工业、运输和建筑行业进行大规模转型。制氢是可以帮助欧洲实现这个目标的技术之一，但目前面临两个挑战：一是实现真正的低碳制氢，二是实现氢在能源密集型行业中的广泛应用。

政治环境

作为《欧洲绿色协议》的一部分，欧盟委员会2020年发布了《欧盟氢能战略》。根据这项战略，将在欧盟各地大规模部署制氢设施，为各行业提供清洁能源。因此，欧盟计划为制氢项目提供重大支持，并重点关注可再生能源制氢项目。此战略为制氢技术设立了一个低碳氢能类别。虽然目前还在就核能进行讨论，但是核能肯定也会发挥重要作用。

目前的一种制氢方式是将过剩的可再生能源用于制氢，例如大量过剩的风能和太阳能。但是，工业和运输等行业的转型，需要确保氢的大量稳定供应。鉴于可再生资源的间歇性以及未来对氢的巨大需求，使用可再生电力满足制氢需求是否是最具成本效益的路径?这一问题值得深思。

欧洲原子能论坛认为，欧盟对制氢项目采取技术中立原则至关重要。欧盟的最终目标是帮助所有行业脱碳，因此氢能战略必须支持所有低碳项目，而不是强调制氢能使用哪种能源。这就是论坛支持根据碳排放强度对相关技术进行分类的原因。

使用核能进行低碳制氢

欧盟已建设一些制氢设施，但大部分使用的是化石燃料，并且没有配套的碳捕集与封存设施。这意味着这些设施生产的氢不能被认为是低碳的。同时，一些设施利用电解池制氢，即利用低碳电力对水进行电解。虽然电解槽制氢被认为是一项成熟的技术，能够替代化石燃料制氢。但这一技术的大规模应用还面临严峻挑战。全球制氢电解槽产能目前仅为25兆瓦。

从经济角度来看，最理想情况是电解槽能够连续运行，而不是间歇式运行。这就是需要保障稳定低碳电力供应的重要原因。虽然使用可再生能源也是一个可行方案，但核能可以持续提供电力，保障电解槽每周七天每天24小时连续运行。保障电解槽连续运行，目前两种方案可供选择。

第一，如果低碳电力供应充足，可以将电解槽直接与电网相连。法国、瑞典和芬兰等国采用这种方案制氢可以被认为是低碳的，因为这些国家的核电份额很高。第二，直接将电解槽与核电厂相连。这一方案在技术上和经济上都是可行的，而且还带来了额外的好处，即核电厂可以同时提供电解槽所需的电力和蒸汽。

欧洲正在推进多个核能制氢项目。例如，英国正在研究利用希舍姆核电厂在非用电高峰时期的发电量，采用传统低温电解方法制氢。

经济考虑

目前，以采用天然气并配套碳捕集和封存设施的方式制氢，成本为每千克氢1.3至2欧元之间(这方面的挑战是碳捕获与封存设施的大规模部署)。相比之下，电解制氢成本为每千克为2.6至9.5欧元。这意味着，如果能将成本降低50%，低碳电力制氢将具备经济可行性。如果电解槽每年能运行3000至6000小时(相当于每年125至250天)，那么电解制氢将能够更快实现盈利。事实上，正如前文所述的概念，如果电解槽能够实现持续运行，则制氢成本会降低。

为向各行业提供廉价、充足的低碳氢，电解槽将需要能够持续地获得低碳电力供应。然而，可再生能源具有间歇性，无法保证持续供电。核能在这方面可提供完美解决方案，因为核能既是低碳，又是可持续运行的。此外，将电解槽与核电厂直接相连，能够降低电网和税收等方面的支出。

主要政策建议

为推进低碳制氢技术的发展，论坛提出了下述七条建议。

第一，认识到核能在《欧盟氢能战略》中可以发挥的积极作用。

第二，应基于能量来源的全生命周期碳排放强度对制氢技术进行分类。

第三，为确保清洁氢能项目以更具经济有竞争力的方式快速发展，应更多地关注经济性和供应可靠性，因为这两个问题都是实现工业化应用的关键所在。

第四，优先评估包括平准化度电成本(LCOE)和制氢平准化成本(LCOH)在内的全部智能系统成本，核技术亦在此列。

第五，支持所有低碳制氢项目的创新和研发。

第六，研究以前在欧洲和国际层面获得的核能制氢成果，并将这些成果反映在《欧盟氢能战略》中。

第七，加强《欧盟能源技术战略规划》(SET)行动、“欧洲地平线”(Horizon Europe)计划和欧洲原子能共同体(Euratom)研发计划在低碳制氢方面的协同。

(中核战略规划研究总院 伍浩松 戴定)