价格变动提振了核氢的前景

几乎所有的清洁能源转型方案都将氢气作为我们未来的关键角色。随着地缘政治对天然气价格的影响，加速了核电生产氢气的经济性，核电的机会之大令人惊叹。

上图。像苏格兰Grangemouth炼油厂这样的巨大工业中心可以成为当地生产的核氢的一个有吸引力的市场。

今天，全世界每年产生约9000万吨氢气，但在未来几十年内，实现净零排放的动力预计将看到对这种气体的需求激增。根据国际能源署(IEA)最近的分析，在对化石燃料替代品的需求推动下，到2050年氢气的需求可能达到5亿吨或更多。

今天生产的绝大多数氢气都来自天然气的蒸汽重整，这使得今天市场上的大多数氢气基本上都是化石燃料。然而，低碳的替代品--由可再生能源驱动的电解产生的所谓绿色氢气或由核动力电解产生的粉红氢气--是非常昂贵的。

至少是这样。随着乌克兰冲突的地缘政治影响将全球天然气价格推高，并使人们加倍关注低碳替代品和能源供应安全，核动力氢气的机会比以往任何时候都大。

甚至在乌克兰的崩溃和北溪天然气管道遭到破坏等事件之前，国际原子能机构2021年的一份报告就已经得出结论，如果 "天然气价格上升到每百万英热单位(BTU)20美元以上，最佳的氢气生产方法是由核电和可再生能源混合驱动的电解。"

但最近，经合组织核能机构(NEA)的一项分析，题为 "核电在氢能经济中的作用：成本和竞争力 "的结论是，鉴于目前天然气价格的波动和总体政策的雄心，如果有正确的举措，核电在氢能经济中的前景是一个重要的机会。

核电成本机会

经合组织核能机构(NEA)的报告强调，改变成本差异是出现有竞争力的核电制氢的关键因素。当然，在冲突之前，甲烷的蒸汽转化是比较便宜的，但现在这种情况不仅已经逆转，而且在可预见的未来可能仍然如此。

根据经合组织核能机构(NEA)的说法，随着水分解技术的不断改进和成熟，化石燃料的蒸汽重整和水电解之间的竞争差距预计将在2025年前缩小。然而，考虑到目前的市场动态，这一经济差距可能会比之前的预期更早被弥补。

尽管经合组织核能机构(NEA)认为 "到2035年，世界上大多数地方将难以实现低于每公斤 2.5美元/公斤氢气的大规模电解氢生产"，但他们指出了天然气价格的极端波动性。假设天然气价格为每兆瓦时100美元，实际上低于2022年第二季度世界某些地区的价格，他们的结论是，通过蒸汽甲烷重整生产氢气的成本预计将大幅增加。NEA的分析结论是："通过蒸汽甲烷重整与碳捕获、利用和储存(CCUS)的制氢成本估计为每公斤氢气 5.87美元，或比最具竞争力的方案贵65%"。尽管在这一分析中，成本最低的方案被确定为海上风电，但他们指出，氢气市场可能会变得越来越分散，区域资源的可用性将在很大程度上决定主要生产技术和氢气的最终成本。

此外，由于核电是可调度的和大规模的，有额外的机会与工业联合定位相关。这种方法将最大限度地减少氢气储存、运输和分配的基础设施成本。事实上，该报告估计，对于一个500兆瓦的系统来说，以核为基础的价值链的基础设施成本约为每公斤氢气0.16美元，该系统正在满足一个大规模工业综合体可能预期的持续需求。当在类似的应用中考虑可变输出的可再生能源生产时，NEA估计这些额外的成本约为每公斤氢气 0.77美元。因此，综合考虑整个价值链和生产成本，核电作为一种有竞争力的解决方案脱颖而出。

事实上，NEA说，"在给定的电解器规模下，以核为基础的氢气价值链的较大容量和连续生产，使所有基础设施的部署具有成本效益。"

将政策落实到位

尽管市场基本面是积极的，长期前景是明确的，但如果核电要实现其潜力，还有一些挑战必须解决。技术、政策和监管障碍仍然是实现氢经济长期发展的主要障碍。它需要雄心勃勃的政策举措来支持氢气部署，并在短期内让利益相关者参与进来。

NEA说，研究、开发和示范计划的成功，强大和持续的政治承诺，以及利益相关者制定和同意关于氢气处理和交易的技术和监管框架的能力，是未来氢气部署的关键。

NEA概述了为实现粉红氢气的工业规模而必须采取行动的若干政策建议。例如，他们认为，作为直接的第一步，必须证明大规模、低碳的水电解是现有碳密集型制氢技术的可行替代品。他们进一步指出，需要雄心勃勃的示范举措来回答大规模低碳氢气生产厂和价值链提出的经济、工程和监管问题，无论这些系统是基于可再生能源、目前的第三代轻水反应堆还是两者的结合。

NEA还建议制定政策框架，允许广泛的低碳氢气生产。为了实现这一目标，他们建议制定参考净零路径，强调迅速扩大低碳氢气生产的重要性。"限制能源生产低碳氢气将在短期内限制部署，并在长期内导致额外的系统成本，"NEA指出。

另一项建议是确保通过估计储存、转化、运输和分配的成本来考虑氢气生产和交付的全部成本，这 "可以代表氢气交付的可观额外成本"。他们指出，必须考虑到整个价值链的要求，以评估一个项目的整体商业案例，并设计具有成本效益的基础设施。

最后，NEA建议，在中期，应增加研究和开发，以提高氢气生产的效率，因为 "甲烷热解或水热化学循环，可能与第四代反应堆技术相结合，是有希望的低碳选择，可以减少氢气生产的一次能源需求。"

关于核氢的行动

鉴于机会的规模，全世界对核制氢的兴趣已经越来越大。例如，在英国，最近有报道称，化工巨头INEOS正在与劳斯莱斯公司进行探索性会谈，SMR技术可以生产出使苏格兰巨大的Grangemouth炼油厂脱碳所需的氢气。沿着NEA建议的路线，也有积极的政策发展。今年，德国北莱茵-威斯特法伦州政府确认提供77万欧元的资金，支持在科隆的INEOS工厂建设一个100兆瓦的水电解厂以生产绿色氢气的可行性研究报告。INEOS之前已经透露了在全欧洲进行20亿欧元的绿色氢气项目的计划。同时，美国总统乔-拜登最近签署的具有里程碑意义的《减少通货膨胀法》为清洁氢气生产拨款95亿美元，美国能源部的评估表明，核能有可能生产全国总需求的15%。

NEA最新研究的核心结论是，核能可以大规模地生产低碳氢气，而且成本具有竞争力。但从根本上说，未来氢能经济的巨大规模代表了核电的巨大机会。电解过程通常需要大约50千瓦时的电力来生产1公斤的气体。考虑到目前约9000万吨的氢气生产，仅此一项的脱碳就需要每年4500太瓦时的低碳电力。国际能源署预测，到2030年，每年将有约8000万吨的氢气通过电解生产。这意味着额外的电力需求为4050太瓦时，或大约1.5倍。

是目前整个欧洲年需求量的1.5倍。将这种氢气生产规模扩大到5亿吨，不可避免地意味着将专用清洁能源的生产增加几个数量级。这些数字清楚地表明了机会的规模和挑战的艰巨性。

在其对全球核能力的最新预测中，IAEA已经将其高方案比一年前增加了10%，并且在2021年，该机构自十年前日本福岛第一核电站灾难以来首次修订了其年度预测。在其高度发展方案中，IAEA现在预计到2050年世界核发电能力将增加一倍以上，达到873 GWe，而目前的水平约为390 GWe。正如IAEA总干事格罗西所说："我们正处于世界向更安全、更稳定和更实惠的未来能源过渡的决定性时刻"。核能产生的氢气可能是这种清洁能源未来的一个重要组成部分。”