【牛津能源研究所】2024正确测量低碳氢的碳强度对降低监管风险的作用研究报告_41页_4mb

低碳氢气碳强度测量的挑战与政策风险分析
本文探讨了低碳氢气（low carbon hydrogen）碳强度准确测量的重要性，以及其在能源转型中的应用对政策制定、生产者和用户的影响。低碳氢气被视为减少重工业和交通等难以电力化的领域碳排放的关键手段，但其碳强度与电力化技术直接关联，且受多种因素制约，需明确测量方法和适用范围以规避政策风险。

关键问题

1. 低碳氢气的定义与碳强度
   低碳氢气定义为碳强度显著低于化石燃料衍生氢气（无CCS）的氢气。其碳强度取决于电能来源的碳强度、电解效率、生产路径及时间相关性（如小时、月度或年度）。不同国家对碳强度的界定存在差异，例如欧盟的“well-to-wheel”标准包含运输环节排放，而美国采用“well-to-gate”仅覆盖生产环节。需统一术语（如“clean”“renewable”和“low carbon”）和测量方法，避免地区规则差异导致的混淆，例如欧盟对“绿氢”（通过可再生能源生产）与“蓝氢”（含CCS的化石燃料氢气）的区分。

2. 碳强度测量方法的挑战

   • 系统边界与范围排放：需明确涵盖生产、运输、储存和终端应用的全流程排放（Scope 1-3）。例如，欧盟和英国使用不同边界定义，导致可比性不足。
   • 时间相关性：电能碳强度因电网发电特性动态变化，需用实际电网运行数据（如每小时发电组合）而非平均值。若仅依赖年度平均数据，可能低估碳强度波动，影响项目可行性。
   • 额外性：规定需使用额外低碳电能（如可再生能源），以免“以彼之道还施彼身”（robbing Peter to pay Paul），即电解槽消耗低碳电能的同时导致其他部门使用高碳电能。

3. 政策不确定性与市场风险

   • 政策门槛：不同地区对低碳氢气的碳强度标准差异显著，例如欧盟对可再生能源电能占比要求严格，而美国对碳强度阈值设定较低（≤4kgCO2e/kgH2）。不确定性导致企业难以长期规划。
   • 监管套利：宽松的额外性规则可能促使企业利用低碳电能配额，影响可再生能源需求。例如，美国IRA的45V税收抵免要求电解项目使用可再生能源电能，但若规则模糊可能导致市场扭曲。
   • 电网动态影响：电网碳强度随季节和时间波动，需综合分析小时级与年度级数据。如斯堪的纳维亚地区的电网碳强度降至10gCO2e/kWh，而捷克等国电网需更高比例可再生能源才能满足低碳氢气生产需求。

4. 优化路径与建议

   • 统一方法论：建议采用国际可比的测量框架（如IEA的九级碳强度分类），涵盖电能来源、电解效率和储存运输环节。需明确如何通过时间相关性、额外性和地理关联性（如本地电网匹配）降低碳强度。
   • 灵活政策设计：根据地区电网特点调整规则，例如放宽时间相关性要求可能增加可再生能源需求，但需平衡成本与减排效果。案例显示，若电解项目使用更高比例可再生能源，单位成本（LCOH）可显著下降。
   • 长期稳定性：政府需提供清晰的补贴标准和核查机制，减少企业因政策变化导致的不确定性。例如，欧盟对可再生能源氢气的认证规则（如RFNBOs）需明确边界条件，避免碳强度计算偏差。

结论
准确测量低碳氢气碳强度对实现碳中和目标至关重要，需通过统一术语、透明方法论和灵活政策设计降低监管风险。未来应优先考虑基于实际电网数据的动态评估，同时推动国际合作以建立适用于不同地区的标准化体系，确保低碳氢气在成本、排放效益和可持续性之间的平衡。