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研討|達(dá)到綠氫標(biāo)準(zhǔn)一定需要完全離網(wǎng)嗎?

綠氫標(biāo)準(zhǔn)下,有多種電力來源方案,該如何選擇

2023年,歐盟出臺了《可再生能源指令》的補(bǔ)充條款,針對電解水制綠氫等非生物來源的可再生燃料(RFNBO)制定了標(biāo)準(zhǔn)。同時,美國在制定《通脹削減法案》低碳氫能稅收減免激勵政策時,關(guān)于有關(guān)綠氫如何定義也在討論修訂過程中。事實上,在歐美綠氫標(biāo)準(zhǔn)制定的過程中,就有關(guān)“能否采用網(wǎng)電”、“何種情景下能夠使用網(wǎng)電”誕生了多種討論意見,并持續(xù)在討論。能景研究認(rèn)為,有關(guān)能否采用網(wǎng)電的觀點立場可大致分為2類,一類是希望盡量完全使用離網(wǎng)的可再生電力,另一類認(rèn)為只要碳排放達(dá)標(biāo)就可以合理使用一部分網(wǎng)電。能景研究剖析了相關(guān)進(jìn)展,希望能夠?qū)π袠I(yè)有所啟發(fā)。此外,能景研究近期將與合作伙伴們啟動聯(lián)合研究,“探究電解水制氫 技術(shù)更可靠、成本更可行的路徑方案”,有興趣的朋友歡迎聯(lián)絡(luò)我們。

01 歐盟運輸領(lǐng)域綠氫標(biāo)準(zhǔn):“可再生電力為核心”,使用網(wǎng)電有嚴(yán)格限制

歐盟《可再生能源指令》現(xiàn)階段出臺的“可再生氫標(biāo)準(zhǔn)”僅針對運輸燃料,該標(biāo)準(zhǔn)下,非生物來源的可再生氫需要同時滿足2個要求:一是全生命周期碳排放要求,相對于交通運輸領(lǐng)域傳統(tǒng)化石燃料,可再生氫的減排量需要達(dá)到70%,即可再生氫全生命周期碳排放最高約28.2gCO2eq/MJ。二是制氫的電力來源要求,要滿足地理匹配、時間匹配等多種要求,督促盡量使用本地、新建的風(fēng)電/光伏等可再生電力。詳見下文。

其對電力來源的要求,歐盟該標(biāo)準(zhǔn)基本圍繞如何使用可再生電力展開,并設(shè)定了2個場景:第一是制氫完全使用離網(wǎng)的可再生電力。該場景要求離網(wǎng)制氫或并網(wǎng)但不從電網(wǎng)下電。而且要滿足可再生電場投運不得早于電解槽36個月等條件。第二是制氫可以使用來自電網(wǎng)的電力,但也做了很大的限制,只允許3種情況:(1)網(wǎng)電足夠綠。電網(wǎng)中可再生能源電力的平均比例至少為90%,或者電網(wǎng)的電力排放強(qiáng)度低于18 gCO2eq/MJ。(2)使用類似谷電。在電網(wǎng)電力交易不平衡期間(imbalance settlement period,定義見歐盟2019/943號法規(guī))使用電網(wǎng)電力制氫,減少電網(wǎng)對其他電力調(diào)度手段的需求。(3)可再生電力購買協(xié)議(PPA)。在2030年1月1日之前要滿足“月度匹配”,即在1個月時間內(nèi),氫氣生產(chǎn)商的PPA購電量必須超過或等于氫氣生產(chǎn)所用的電量;2030年1月1日后開始執(zhí)行“小時匹配”,即將購電-用電匹配時間限制到1小時內(nèi)。

能景研究認(rèn)為,當(dāng)前,在仍需使用電網(wǎng)的數(shù)種場景中第(3)種方案即PPA方案(月度匹配)最具可操作性。“月度匹配”規(guī)定下,制氫站即使在風(fēng)/光出力不足時仍有穩(wěn)定的網(wǎng)電供應(yīng),無需如“小時匹配”或“離網(wǎng)制氫”下因小時或分鐘級的風(fēng)/光波動而頻繁啟停或待機(jī),從而保障設(shè)備利用率與壽命。其他方案則是技術(shù)進(jìn)一步成熟后的適用選擇。其中,“離網(wǎng)制氫”或“小時匹配級PPA方案(2030年后)”,需要搭配較大規(guī)模儲能或其他支撐技術(shù)來適應(yīng)風(fēng)/光波動,現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)性較弱;“網(wǎng)電足夠綠”僅少部分地區(qū)可以滿足;“谷電制氫”尚缺乏成熟度的電力來源證明配套體系。

02 其他討論:以“碳排放量”為核心,適量引入網(wǎng)電或亦能夠保障“綠色”

針對以上標(biāo)準(zhǔn)和要求,也有部分企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)提出其他觀點,認(rèn)為在現(xiàn)階段應(yīng)按照考慮“碳排放量”的基礎(chǔ)上,降低對電力來源要求,從而能實現(xiàn)更穩(wěn)定的電力供應(yīng)和更合理的綠氫價格。能景研究總結(jié)歸納該類建議有2種,一是放松PPA方案的時間匹配限制,二是不通過PPA方案而直接使用有限比例的網(wǎng)電。

一是“年度匹配”級的PPA方案。如美國正在制定的《通脹削減法案》低碳?xì)淠芏愂諟p免激勵政策,計劃在2028年之前采用“年度匹配”規(guī)定。“年度匹配”相對歐盟“月度匹配”進(jìn)一步放松了時間限制,即在1年時間內(nèi),氫氣生產(chǎn)商的PPA購電量必須超過或等于氫氣生產(chǎn)所用的電量。“年度匹配”更易形成便宜的綠氫成本。如在可再生能源發(fā)電量高的季節(jié)購買低價綠電,保障全年網(wǎng)電使用。這樣匹配的同時,還能實現(xiàn)更低的制氫成本。“年度匹配”也或許面臨著相對高的碳排。相對“月度匹配”,實際制氫碳排放或會升高。比如因為年平均電價低,則網(wǎng)電使用量有可能更多。柏林工業(yè)大學(xué)的Zeyen等人發(fā)表在Environmental Research Letters上的一篇模擬研究文章顯示,以荷蘭電網(wǎng)為例,預(yù)計電網(wǎng)中可再生電力份額達(dá)到49%時,在假定的5種氫消納情境下,“年度匹配”碳排放均超過“月度匹配”。

二是有限比例網(wǎng)電方案(不通過PPA或綠證)。如規(guī)定不低于90%的電量來自直接連接的風(fēng)/光電站,不超過10%的電量來自電網(wǎng)。該情景類似等價于歐盟標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定的“網(wǎng)電足夠綠”情景,即網(wǎng)電中90%以上為可再生電力。也類似于中國內(nèi)蒙古規(guī)定的風(fēng)光制氫一體化項目允許10%電量下網(wǎng),其余電量由風(fēng)電/光伏直供電提供。該方案以網(wǎng)電作支撐,可以保障電解槽利用率與經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)風(fēng)/光電站輸出電量進(jìn)入波動低谷時,可由電網(wǎng)繼續(xù)提供電力支撐,維持電解槽低功率運行或熱待機(jī),減少需要長時間準(zhǔn)備的冷啟動需求。德國漢諾威大學(xué)的Jonathan Brandt 等人對歐盟10%網(wǎng)電情景進(jìn)行了模擬測算,以歐盟2023年的平均網(wǎng)電電價水平,與沒有網(wǎng)電的情景相比較,有10%網(wǎng)電支持時電解槽年利用小時數(shù)提升了6%左右,制氫成本降低了約10%。使用有限比例的網(wǎng)電下,碳排放處于可控范圍。據(jù)德國漢諾威大學(xué)的Jonathan Brandt 等人的測算結(jié)果,以歐盟2023年的平均網(wǎng)電電價水平與碳排水平,使用10%的網(wǎng)電制氫,碳排放低于3kgCO2/kgH2,仍能夠滿足歐盟制定的碳排放標(biāo)準(zhǔn)。

能景研究認(rèn)為,使用網(wǎng)電支持綠氫生產(chǎn),是現(xiàn)階段保障風(fēng)光波動下穩(wěn)定、連續(xù)制氫的重要路徑。應(yīng)在技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)性更好的情況下,考慮碳排放的情況,在合適的地區(qū)設(shè)定合理標(biāo)準(zhǔn)、分年度和分階段提高綠氫標(biāo)準(zhǔn),逐漸推動綠氫項目可再生能源利用比例,從而實現(xiàn)真正的可持續(xù)綠色發(fā)展。

能景研究近期將與合作伙伴們啟動聯(lián)合研究“探究電解水制氫 技術(shù)更可靠、成本更可行 的路徑方案”

題目為暫定,敬請關(guān)注。有興趣的朋友可以聯(lián)絡(luò)我們。

END

       原文標(biāo)題 : 研討|達(dá)到綠氫標(biāo)準(zhǔn)一定需要完全離網(wǎng)嗎?

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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