近期，廣州能源所能源戰略與碳資產研究中心博士畢業生鄭勵行（現為研究所聯合培養博士后，合作導師汪鵬研究員）作為第一作者在《工程熱物理學報》上發表的《基于全生命周期評價的中國制氫路線能效、碳排放及經濟性研究》原創性研究成果獲評2024年優秀論文。論文深入探討了中國當下煤氣化制氫、天然氣重整制氫、丙烷脫氫、風電制氫及光伏制氫等重要的制氫路線的技術經濟指標，通過對“原料→制氫→氫氣”過程中大量的技術參數的搜集與對比，建立了中國關鍵制氫路線的全生命周期數據清單，使不同制氫路線能效分析具有可比性，增加了丙烷脫氫的制氫路線評估，豐富了制氫路線全生命周期評估方法。

本研究以全生命周期評價（LCA）方法，深入分析了五種制氫技術路線：煤氣化制氫、天然氣重整制氫、丙烷脫氫制氫、風電制氫和光伏制氫。研究從能效、能量轉換效率、碳排放、成本等多維度進行了評估，旨在為我國氫能產業的未來發展提供數據支持和理論指導。通過全面對比，研究揭示了不同制氫技術在各個指標上的表現差異，尤其是在節能減排和經濟性方面，為中國氫能技術選擇和政策制定提供了新的視角。

圖 1 本研究所包含制氫技術路線及系統評價邊界

研究結果表明，不同制氫路線在能源消耗和碳排放方面存在顯著差異。若不將可再生能源視作能源投入，風電和光伏制氫的能耗和碳排放最低，尤其是風電制氫，其能耗僅為天然氣重整制氫的1.6%，碳排放為煤氣化制氫的1.7%。這意味著，可再生能源制氫不僅在減少碳排放方面具有重要優勢，同時也具有顯著的節能潛力。盡管風電和光伏制氫在節能減排方面具備競爭力，然而當前它們的制氫成本較高，主要受到電力價格的影響。

圖2 不同制氫路線綜合比較

從經濟性角度來看，煤氣化制氫是目前成本最低的技術路線，其制氫成本約為7-12 CNY/kg (H₂)，主要受煤炭價格和電價的影響。相比之下，天然氣重整制氫的成本在14-19CNY/kg (H₂)之間，且受到天然氣價格和電價波動的影響較大。而丙烷脫氫的成本范圍為8-15CNY/kg (H₂)，其成本主要由LPG價格和電價決定。盡管可再生能源制氫成本較高，但隨著技術的不斷進步和規模化應用，風電和光伏制氫的成本有望逐步下降，從而使其成為未來我國大規模制氫的主要技術路線。

研究通過對不同制氫技術的全生命周期評估，揭示了各技術路線的優劣勢，尤其是在能源效率、碳排放和成本控制方面的差異，為政策制定者提供了科學的數據支持。其次，研究強調了可再生能源制氫的長遠發展潛力，雖然目前其成本較高，但隨著技術突破和風電、光伏等資源的進一步開發，可再生能源制氫將在未來成為大規模制氫的重要方式，助力我國實現低碳轉型和碳中和目標。

此外，本研究還明確了不同地區能源資源的差異對制氫成本的影響。研究表明，煤氣化制氫在資源豐富的地區（如內蒙古、山東等）具有較高的經濟性，而在能源消費型地區（如廣東）則缺乏經濟性，反映出區域能源結構差異對制氫技術選擇的重要性。風電和光伏制氫的成本受電力價格的影響較大，在資源較豐富的地區，隨著可再生能源技術的成熟和規模化應用，風電和光伏制氫有望實現成本下降，從而促進其在大規模制氫中的應用。