2021-05-17 08:17:55 中国石化报

灰氢是通过化石燃料(例如煤炭)燃烧产生的氢气。这种类型的氢气约占当今全球氢气产量的95%。灰氢还包括在电解水制氢的过程中，使用的电力由化石燃料产生(存在碳排放)。绿氢是利用可再生能源(例如太阳能或风能)发电后通过电解工序制氢，其碳排放可以达到净零。蓝氢也由化石燃料产生，主要来源是天然气。与绿氢相比，蓝氢电力需求较低，且配套了碳捕集与封存(CCS)技术。由于CCS技术需要相对罕见的地质条件，因此在全球范围内蓝氢比绿氢更难获取。

在炼油或氨生产中，约有80%的专用氢气生产(氢气也作为其他过程的副产品产生)用作原料。天然气制氢最常用的方法是蒸汽甲烷重整，从重整过程中释放出高浓度的二氧化碳，而从天然气燃烧中排放出浓度较低的二氧化碳。将碳捕集、利用与封存应用于蒸汽甲烷重整工艺流程，是制备蓝氢的方法，其二氧化碳排放量比灰氢少50%~60%(从产生的每千克氢约10千克二氧化碳到每千克氢约5千克二氧化碳)。

当前，蓝氢的生产成本随着二氧化碳储率的增加而上升。碳捕集使灰氢的成本每千克增加0.25美元 ，这意味着减排成本约为每吨二氧化碳50美元，相当于2020年美国环境保护署使用碳的全球社会成本估算值。此外，从废气中捕集二氧化碳，将使每千克氢气的生产成本增加0.40美元，每吨碳减排成本将超100美元。

随着碳捕集设备成本下降和基础设施扩大、从蒸汽甲烷重整到自热重整的转变(过程和燃烧排放结合在一起)，蓝氢的成本可能会降低。据预测，到2030年，自热重整产生的蓝氢将捕集高达95%的二氧化碳排放，每千克氢气的成本为1.25美元，仅比低排放的每千克氢气高0.20美元，超过如今的低端蒸汽甲烷重整成本。

绿氢的生产成本明显高于蓝氢，尽管蓝氢的固定成本高于绿氢。氢气具有相似的能源效率，生产成本的差异是两个因素造成的：首先，电力的能源成本远高于天然气。以能源为基础，天然气每百万英热单位为3.5美元，相当于电力每兆瓦时12美元，相比之下，补贴前的风能和太阳能成本为每兆瓦时30~40美元。其次，由于绿氢的生产受到零碳能源可用性的限制，它只能在很短的时间内运行。因此，尽管每兆瓦绿氢容量的投资成本低于蓝氢，但低利用率使绿氢的每千克氢气的资本成本高于蓝氢。

降低绿氢成本取决于更低的电力成本和更低的资本成本。在最佳位置上，太阳能和陆上风电的成本可能会在2030年降为每兆瓦时25美元左右，到2050年降至每兆瓦时15美元。利用率的提高受到风能和太阳能容量因素的限制，但在发电情况互补的地方结合风能和太阳能，或电池储存，可以帮助生产更多的绿氢。尽管核能将提供连续的能源，但因为太昂贵而没有价格优势。每千克氢的成本也会随着电解槽成本的降低而降低，这可以通过扩大生产规模和自动化而降低。到2050年，电解槽的成本预计下降90%，如果实现，生产绿氢的成本将低于灰氢。

(资料来源：地球能量局)