[C-TechNow]能源业热点议题“清洁氢认证”如何取得

by Kang Heejong

Published 18 Mar.2024 09:30(KST)

Updated 08 Aug.2024 15:28(KST)

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生产1公斤氢排放温室气体不超4公斤
从开采到出货引入“井口到港口”概念
出售碳副产品计入额外减排正研究中
须获认证方可参与清洁氢能发电招标

清洁氢能认证标志

今年首次实施的清洁氢认证制度，正受到能源业界的高度关注。上月底在首尔韩国科学技术会馆举行的“清洁氢认证制”说明会上，吸引了400多名听众到场。

氢气过去一直按照生产方式，被称为绿色氢、灰氢、蓝氢等。清洁氢认证制度则不同，它以温室气体排放量为标准。若在生产或进口过程中排放的温室气体低于一定水平，即可被认证为“清洁氢”，政府将在行政和财政方面给予支持。

与清洁氢认证制度相关的法律和制度也已完善。继去年11月修订包含该制度依据的《氢能法》实施令之后，同年12月召开的第6次氢经济委员会会议上又表决通过了引入清洁氢认证制度的方案。产业通商资源部本月初在官报上刊登了关于清洁氢认证制度运营的公告，跨过了最后一道关口。

去年12月，政府还指定能源经济研究院为清洁氢认证运营机构，指定机械电气电子试验研究院（KTC）和化学融合试验研究院（KTR）为清洁氢认证试验评价机构，建立了推进体系。

清洁氢认证制度之所以备受瞩目，是因为今年上半年将实施清洁氢发电义务化制度（CHPS·Clean Hydrogen Production Standard）。根据CHPS，达到一定规模以上的发电企业必须以氢能发电方式生产部分电力。石油化工、燃气、发电企业正在筹备CHPS项目。由于要参与CHPS，首先必须获得清洁氢认证，因此预备发电企业的关注度必然很高。上月举行的清洁氢认证制说明会上，也有大批CHPS预备企业出席。

清洁氢，从井口到厂门是基准？

氢气在燃烧时不排放碳，因此被视为实现2050年碳中和的重要能源。然而还有一个关键点：氢本身是清洁原料，但在制氢过程中却需要碳。

利用太阳能、风能等可再生能源获得的电力对水进行电解（水电解）生产的绿色氢，几乎不排放碳。问题在于重整氢。像我国这样可再生能源并不充裕的国家，主要通过对天然气进行重整（reforming）来制氢。

目前广泛采用的是以天然气主要成分甲烷（CH4）与高温水蒸气反应，分离出氢气（H2）的蒸汽甲烷重整（SMR）技术。在这一过程中，会副产一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。在制备高温水蒸气的过程中也会排放碳。一般认为，生产1千克氢气要排放10千克二氧化碳，这也是重整氢通常被称为灰氢的原因。如果在制氢工艺中应用碳捕集、封存与利用（CCUS）技术，就能大幅减少温室气体排放量。迄今为止，这类氢被称为蓝氢。

清洁氢认证制度正是基于上述情况而设立，即通过技术措施等将温室气体排放量降低到一定水平以下，就认定为清洁氢，以期加快氢社会的到来。政府在经过多方讨论并反映国际趋势后，决定将生产1千克氢气时排放的温室气体量不超过4千克的情形，认证为清洁氢。一般预计绿色氢、蓝氢、生物氢、核能氢等将被纳入清洁氢的范畴。

问题出在下一步：那么4千克温室气体排放量的测量基准究竟从哪里到哪里？排放量核算范围大致分为“从井口到厂门”（Well-to-Gate）、“从井口到港口”（Well-to-Port）、“从井口到车轮”（Well-to-Wheel）。我国决定优先以“从井口到厂门”为基准。以重整氢为例，“从井口到厂门”是指从天然气开采（井口Well）到生产并出厂（厂门Gate）的阶段。

在我国，既有在国内对天然气进行重整制氢的情况，也有相当比例是从中东等海外地区进口制成的氢气。海外制氢后运往我国时，会将氢液化或合成为氨，再通过船舶运输。氢液化转换、氨合成、船运等环节也会排放不少二氧化碳。将这些环节纳入在内的概念，就是“从井口到港口”。

作为认证制度运营机构的能源经济研究院的副研究委员 Lee Hyejin 表示：“考虑到我国环保船舶技术开发等动向，决定暂时性地将船运环节的温室气体排放量排除在外。”这被视为是考虑到如果立刻扩展到“从井口到港口”的概念，能够获得清洁氢认证的主体并不多的现实。

“从井口到车轮”则是将从国内氢储存库到汽车、发电站等需求端运输过程中产生的温室气体也一并纳入，是最广泛的概念。从长远来看，清洁氢的概念预计会扩展到“从井口到车轮”。

此外，政府还决定，在清洁氢生产中若利用了废热，经可行性审查后，也可将相应部分从温室气体排放量中扣除。为氢运输进行的加压工艺，或设备制造过程中产生的排放量等，与制氢并无直接关系的活动，也将从排放量核算中剔除。

氢能企业偏好在海外制氢后转化为氨再进口的方式。氨的沸点为零下33度，相比氢气（零下253度）要高得多，更容易液化。氨的利用范围也很广，可转化为氢气作为原料使用，或与煤混合用于煤—氨混烧发电，也可作为化肥原料。只要让氢气（H2）与氮气（N2）发生化学反应，就能较为容易地生产氨（NH3）。

能源经济研究院决定，在清洁氢认证时，以在进口港测得的数值为基准，将6.45千克氨折算为1千克氢来适用。这是基于低位发热量（扣除燃烧气体中水蒸气的发热量）计算得出的结果：1千克氢可释放120兆焦（MJ）的热能，相当于氨（18.6MJ/千克）的6.45倍。

出售捕集碳，也认可为额外减排量

采用水电解方式生产清洁氢时，时间与空间相关性的概念成为争议焦点。就我国而言，决定将与电源的时间相关性限定为以1个月为单位，将空间相关性限定在同一电网（grid）内。比如，3月A风力发电场生产了100兆瓦时（MWh）电力，而同月同一制氢装置使用了120MWh电力，则仅认可其中100MWh为使用可再生能源。

相应地，若氢气生产企业通过直接购电协议（PPA）或可再生能源供应认证（REC）方式用电，也可以被认定为使用可再生能源制氢。

在制氢过程中捕集到的碳副产物如何处理，也是争议点之一。如果在储存或利用捕集碳的过程中再次排放温室气体，就会削弱清洁氢的意义。政府计划，对于将捕集碳对外出售的情形，若在购买企业中能够起到替代既有燃料或原料的效果，将其认定为减排效果。相反，若含碳副产物在最终使用及废弃过程中产生碳排放，则须计入排放量之中。其用意在于，尽可能抑制在处理捕集碳的过程中产生的新增碳排放。

作为生产清洁氢的方法之一，生物氢也被提及。畜禽粪便、污水污泥、餐厨垃圾、废木材等被微生物分解时，会产生甲烷、二氧化碳、硫化氢、氨等气体。从中去除杂质，仅提取纯甲烷后，就成为生物甲烷。对生物甲烷再进行一次重整，便得到生物氢。

政府计划，仅在利用除制氢外无其他利用途径的废弃物时，才予以认定为生物氢。若可通过堆肥、液态肥等其他方式加以利用，则难以获得生物氢的认定。

要获得清洁氢认证，需经过设备审查→认证书发放申请→现场审查的流程。设备审查是指企业提交申请书后，通过对现场设备进行审查，发放清洁氢设备确认书的过程。此后，企业附上物量证明文件申请发放认证书，再以6个月的现场数据（运行数据）为基础进行现场审查，最终发放认证书。