01氢能概述

氢不是能源而是一种能量载体，它与电力在许多方面都有着相似之处：二者皆是通过运用多种技术生产出来的、用途广泛的能量。

无论是氢能还是电能在使用过程中都不会产生任何温室气体，如在燃料电池中使用氢能不会产生除水以外的排放物。但是在使用化石燃料生产这两种能量的过程中，上游碳强度较高。如果能够将碳捕集、利用与封存技术（CCUS）应用于化石燃料发电厂，或是将诸如核能和可再生能源等低碳能源作为初始能源应用于生产过程中，就能避开这一缺陷。

电能与氢能之间的关键性区别在于，前者仅由电子组成，而后者则是一种由分子构成的化学能。当下化石燃料在全球范围内的运输使这一区别至关重要，因为分子的能量可存储且稳定输送。除此之外，氢的分子性质使其能够与其他元素结合以制备可用于工业的氢基燃料。在能源储量方面，以石油、天然气和煤炭为主导的全球分子能源市场规模是电力市场的九倍。因此，尽管运用电气化手段减少某些能源使用过程中的碳排放量已成为一种趋势，低碳氢显然将成为能源转型升级中的重要组成部分。

该制氢过程的碳排放量几乎是使用天然气的甲烷蒸汽转化法（SMR）的两倍，制成每吨氢气的同时会产生19吨二氧化碳。因此若要降低碳排放量，需要采用CCUS技术。

水电解技术制氢目前仅占专用氢产量的0.1%，且主要面向有高纯度氢气需求的小众市场。然而，由于预期基础技术成本的降低以及电解氢作为脱碳减排的驱动力在能源转型中发挥的潜在作用，电解法制氢的势头正在上升。该方法将水电解，生成氢气和氧气，每9升水可电解产生1千克氢气，效率约为60%至80%。

电解法制氢的碳排放强度取决于电源的碳强度，因此电解槽能够产生低碳氢。

如果电力系统本身是低碳的，则可以通过电解槽并网来产生低碳氢，或者通过与专用低碳电力来源（如核能或可再生能源）配对的电解槽来实现。专用电解槽方法具有更大的操作弹性，可根据系统需求和市场在发电与制氢之间切换，因此可解决高发电量时可能出现的可再生电力生产过量的问题。

电解法制氢的成本主要由资本成本、输入电价、实际转换效率和年度负荷决定，其中资本成本会随着电解技术和设备生产规模的变化而改变。随着电解槽运行时间增加，资本成本对最终生产成本（即制氢的平准化成本）的影响会减少，电价的影响则会增加。因此，最佳运行条件应为稳定的高负荷因子（依靠充足稳定的电力提供）和低电价。如下方IEA图表所示，与当今主流生产方法相比，使用可再生能源电解制氢的相对成本较高，这是由于电解槽的资本成本较高，且与可调度的基荷能源能源相比，可再生能源提供的容量因子相对较低。

02核能对氢市场发展的贡献