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2018年9月7日，国际可再生能源机构（International Renewable Energy Agency，IRENA）发布题为《源自可再生电力的氢能：能源转型技术展望》（Hydrogen from Renewable Power: Technology Outlook for the Energy Transition）的报告，概述了氢技术的现状，探讨了工业、建筑和电力以及运输部门中可再生氢能的可能性以及实现这种潜力所需的政策。报告指出，基于可再生能源的氢能对于更深层的能源转型至关重要。

1 全球能源转型背景下的氢能

全球能源系统必须经历深刻变革才能实现《巴黎协定》中制定的目标，因此，基于可再生能源的低碳电力成为了首选的能源载体。电力在全球终端用户能源消费中的份额需要在2050年增加至40%（约占2015年能源消费的一半），才能实现《巴黎协定》中所设想的脱碳能源世界。然而，在运输、工业以及需要高位热能（high-grade heat）的部门，仅通过电气化可能很难实现整体脱碳。这一挑战可通过基于可再生能源的氢能来解决，使大量的可再生能源从电力部门流入终端用能部门。

2 利用氢能实现脱碳的关键部门

氢能是未来能源转型中的“缺失环节”——可再生电力用于生产氢气，而氢气可以向难以通过电气化脱碳的部门提供能量。这些部门包括：

（1）工业：氢能被广泛用于多个工业部门（精炼、氨生产、大宗化学品等），其中大部分来自天然气。基于可再生能源的氢能可以取代高排放设施中的化石燃料。

（2）建筑和电力部门：可以在现有的天然气网络中以一定的比例注入基于可再生能源的氢气，从而减少终端用能部门的天然气消耗和排放。氢气可以与高排放工业过程的二氧化碳结合，将100%的合成气输送到燃气网络中。

（3）运输部门：燃料电池电动汽车（FCEV）提供了一种低碳选择。当氢气由可再生能源生产并可以提供与传统汽车相当的驾驶性能时，FCEV将成为电池电动汽车（BEV）的补充。

3 从电力到氢能的关键挑战与实现措施

图1总结了氢能产业价值链各个环节面临的主要挑战，并提出了应对这些挑战的政策措施。

                                                                                               图1 从电力到氢能的关键挑战与实现措施

4 关键结论

（1）由可再生电力产生的氢能可以促进可变可再生能源（VRE）在能源系统中的整合。①电解槽是一种利用电力将水分解为氢气和氧气的装置。当使用可再生能源电力时，氢气就成为了可再生能源的载体。可再生电力产生的氢能可以提供灵活的负荷，并能够平衡电网服务（上行和下行频率调整），以最佳容量运行，满足工业和运输部门对氢气的需求以及燃气电网的注入。②下游部门（如燃气基础设施和氢气供应链）的内置存储容量可以作为长期吸收可变可再生能源的缓冲区，并可以进行季节性存储。③来自可再生电力的氢能可以创造一个新的下游市场。在部分或全部发电量以长期合同的形式销售给电解制氢运营商的情况下，来自可再生电力的氢能有潜力减轻发电企业受电力价格波动影响的风险。

（2）关键的氢能技术正在走向成熟，扩大规模可以降低其技术成本。①氢能行业在全球参与者过去几十年的经验上得到发展，建立了成熟的技术和流程。②质子交换膜（PEM）电解槽和燃料电池正在接近其技术成熟度与规模经济。全球已经有若干国家或地区（欧洲、日本、加利福尼亚州等）开始进行商业部署。能源公司、工业气体公司、车辆原始设备制造商和其他行业利益相关者已经建立了相关的倡导团体（如氢能理事会）。③起步工作可以集中在大规模应用上，以便在最低基础设施要求的基础上，迅速产生规模经济效益，并在可再生能源制氢行业成为领先的最佳选择。④电燃料（Electrofuels或e-fuels，指来源于可再生电力的液体燃料）可以替代化石燃料，而无需改变终端用能技术。电燃料可以作为生物燃料的补充燃料，对一些特定行业（如航空业）具有潜在的重要意义。

（3）旨在鼓励适当的私人投资的政策和监管框架至关重要，该框架需要考虑以下内容：①采用针对终端消费者的技术中立工具（例如排放量限制、工业可再生能源比例的授权），以刺激氢能需求并解决与碳泄露相关的问题。此外，需要财政支持工具（例如资本支出、补贴、退税和减免）来支付初始成本溢价。②在辅助服务市场中引入长期的燃气网络注入关税、收购或支付合同、电解槽运营商的参与、免除电网收费和税费的计划以及降低风险的工具，以鼓励市场的基础设施和氢能部署。