編者按：“雙碳”背景下，隨著科技水平不斷進步和能源行業快速發展，分布式能源已成為引領能源領域發展的重要趨勢之一。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聯合主辦。會上，

環保基金會北京代表處的技術創新主任冉澤做了主題為《氫氣的氣候影響及氫能可持續發展》的報告。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

冉澤：感謝段總、感謝各位專家、各位領導。

之前談氫都是從發展的角度來談，我們作為一個環保機構，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。現在已經處于大發展的前期，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從氫能產業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。國際上的一些說法和國內通常說的好像有點區別，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該發電的那一部分，我們還是建議，可再生首先要用來發電，新增的去做，而不應該和可再生的電力，電力很不寶貴，不應該和它去競爭。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，我們去種一些生物，然后再去做一些原料，這個也是有它的負面效應的。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，它有一個氫增效應的原理是什么呢?氫氣會和大氣中的氫氧基、羥基去反應生成H和水，羥基它其實也是可以和甲烷去反應，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反應完了，和羥基反應完了。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，還通過一系列復雜的反應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業上緊箍咒，其實倒也不是如此。只是說你這個氫發電也好，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業大發展的前夜反而是我們現在這個行業最開始要重視的這個問題，如果這個產業都發展起來了，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，我們要分析一下，它的增溫效應到底有多大?根據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。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，在下面才是真正的降溫效應。

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完了，它主要現在在前期。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，但是短期之內它會有增溫效應。

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，我們現在很多它的敘事邏輯其實是不嚴謹的。

由于氫氣排放有間接溫室效應，所以我們就要去對它進行控制，但是現在的難點是什么呢?它排放的是未知的。我們沒有手段去監測氫氣的排放到底是什么多少，現在往往有一些變色膠帶，一泄露就變色，或者是在一個室內的頂部監測濃度，濃度過了一定的預值之后它就報警。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。

今年年初，美國的一家公司，它的監測設備有一個新的進展。這個國內還沒有人進行研究，包括我們跟清華大學聊這件事，如果國內有有識之士，其實應該加緊這方面的研究。露天環境下，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化的設備，但是目前出沒出，后續的報告我沒看到，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。歐洲有企業已經同步跟進了，國內目前據我了解，氫氣泄露相關的都是PPM級別的，而且往往是和濃度相關的。真正去測監測量的，目前還沒有，可以說可能這個意識目前還很少，所以這個設備更是如此。再多說一句，甲烷監測相關的這些設備也主要是發達國家的設備，雖然現在我們的行動方案有了，我們為什么沒有提量化目標，是因為底數還不清楚，底數不清楚是因為我們的監測還沒有，在做的過程之中。而監測設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。所以這些監測設備和減排其實是很相關的。

我們去監測哪些設施呢?從生產、上游到下游全都需要去監測，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。如果一年起停兩三次，那這個確實可以忽略不計。事實上，現在很多時候它是起停的次數比較多，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，你還得在起停的環節要減少。

另外，就是儲運環節，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字。

應用環節，就是各種石化企業和加氫站相關的。

我們提到氫氣排放，現狀如何呢?雖然缺乏一些監測設備，但是有一些文獻也已經有一些成果，這是所有環節梳理，所有的環節都有一個氫氣排放率的這么一個數值統計。從生產到最終的利用，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，液氫裝卸的環節，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測領域要下很大的工夫。

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測，從太空中，衛星中各種各樣的監測，這是美國等國家特別重視的一點。國內就是我們要執行，可再生能源去減排，去替代，但是監測這方面強調的少。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容屬于不同的方向。所以在監測的范圍，我們確實還有許多工作需要去做的。監測如果這些數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，其實氫它的能源轉化效率很低。我們也做了一個統計，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域。重工業、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，基礎設施要進行更換。

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。

氣候影響總結就是在生產環節，剛才提到了，我就不再重復了，大家也能看到。為了確保氫的可持續性，在生產環節我們要確保使用氫的最大效率，管理環節就是排放，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，轉換環節越多，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上已經發了這么一個倡議，叫“氫能安全氣候有益與可持續發展國際合作倡議”。我把關鍵的信息讀一下，這個發起單位是什么呢?是生態環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氫能分布，這個實際上就是氫能聯盟，它的牌子比較多，還有申能、隆基氫能，隆基現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，現在做的很大。包括海德氫能，這也是清華背景的一個企業。還有國氫，這也屬于氫能聯盟系統的，中歐也是氫能聯盟系統的。所以這是12家企業已經發起的氫能安全氣候有益與可持續發展倡議，這個倡議的內容是什么呢?

第一點，共享氫能產業鏈條重大安全和氣候風險管控經驗;第二點，推動氫能全產業鏈關鍵核心技術等等，鼓勵氫氣排放監測以及氫能相關設備等先進技術研發，共謀氫能領域國際標準化體系建設。這個我要提一下，現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，國內是氫能聯盟，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。歐盟的碳邊界調節機制有氫，這個其實引人深思，現狀來看，歐盟氫的進口和出口基本上可以忽略不計，但是歐盟在設計碳邊境調節機制的時候，俗稱碳關稅機制的時候，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，而我們現在23年了，國內其實好多人還不太重視這個事，中國最大的優勢就是可再生，裝機很高，現在屬于一個過剩的階段。我們就不去發電了，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。考慮到當時我們發展可再生產業，光伏產業，先是出口歐洲，出口一些經濟成分比較高的地區，不妨我們生產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這些企業有前瞻性，美國是有這個前瞻性的，美國的氫能戰略就直接提到，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，在氫能貿易基礎設施建設，關鍵氫能裝備研發等領域的國際合作，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開始做起來了，而且我們看國內的標準，今年國家能源局發布的相關能源標準制定，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，這個產業小的時候沒人管，產業大了之后各方面要考慮的就會多起來。

謝謝大家!