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一些國家正在尋求利用核能以具有成本競爭力的龐大規(guī)模生產(chǎn)低碳氫。

　　預(yù)計氫將在實現(xiàn)氣候變化目標(biāo)方面發(fā)揮核心作用，同時有助于確?？煽康娜蚯鍧嵞茉垂?yīng)。但是，目前幾乎所有的氫生產(chǎn)都使用化石燃料，因此迫切需要通過核能和可再生能源轉(zhuǎn)向清潔生產(chǎn)。這個前景充滿挑戰(zhàn)，我們需要建立一個新的工業(yè)基地和供應(yīng)鏈。中國于2022年3月發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)，指出氫能將在助力中國能源領(lǐng)域脫碳中發(fā)揮重要作用。

　　目前，氫被用于各種工業(yè)過程，從生產(chǎn)合成燃料和石化產(chǎn)品到制造半導(dǎo)體和為燃料電池電動汽車提供動力。為了減少每年生產(chǎn)超過7000萬噸氫對環(huán)境的影響，中國等一些國家正在尋找可再生能源，如太陽能、風(fēng)能以及核能，作為化石燃料的替代品。

　　為了加速新興氫經(jīng)濟的綠色化，國際原子能機構(gòu)(原子能機構(gòu))在4月份發(fā)起了一項倡議，為利用核能制氫的商業(yè)部署制定路線圖。該倡議將決策者、設(shè)計者、項目經(jīng)理和營運者聚集在一起，分享國家戰(zhàn)略和技術(shù)的最新進展，并確定利用核能制氫的不同技術(shù)的技術(shù)準備情況。該倡議將最終形成一份路線圖指導(dǎo)文件，為各國提供評估、規(guī)劃和制定氫能項目發(fā)展戰(zhàn)略的工具。

　　氫是宇宙中最豐富的化學(xué)元素，是一種能量載體，當(dāng)與純氧燃燒時，只釋放水蒸氣和熱量。它可以大量儲存，比燃燒化石燃料更節(jié)能。因此，在二氧化碳排放量高的行業(yè)，如鋼鐵和化工生產(chǎn)、水泥制造和長途運輸，它是化石燃料的潛在替代品。這些行業(yè)部門被稱為“難以減排”的部門，約占全球二氧化碳排放量的30%。難以脫碳的原因在于缺乏技術(shù)，或者有技術(shù)，但不經(jīng)濟。

　　原子能機構(gòu)核工程師兼該項目的聯(lián)合負責(zé)人Alina Constantin說：“今天，各行各業(yè)所需的絕大多數(shù)氫均系使用化石燃料技術(shù)(主要是天然氣)制造，但核能有潛力以可持續(xù)、低碳和具有成本效益的方式提供制氫所需的電力和熱量。然而，如果核能要在清潔能源轉(zhuǎn)型的氫生產(chǎn)中發(fā)揮作用，則需要在未來十年解決涉及技術(shù)、經(jīng)濟、安全和許可以及政策支持和利益相關(guān)方參與的若干挑戰(zhàn)，證明其可行性并允許轉(zhuǎn)向商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。”

　　全球能源危機，化石燃料價格大幅上漲，全球供應(yīng)更不穩(wěn)固。利用核能清潔制氫在歷史上面臨成本障礙，但這種情況正在改變。

　　最近，原子能機構(gòu)“能源系統(tǒng)模擬框架”(FRAMES)的一項模擬分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天然氣價格上升到每百萬英國熱量單位(BTUs)20美元的價格以上時，最佳的制氫方法是由核能和可再生能源混合驅(qū)動的電解法。原子能機構(gòu)非電力應(yīng)用技術(shù)負責(zé)人和該分析的主要作者Francesco Ganda說：“分析還發(fā)現(xiàn)，由高溫氣冷堆(HTGRs)等先進技術(shù)的熱量驅(qū)動制氫在這些價格情況下具有很強的競爭力。高溫氣冷堆正在幾個國家進行開發(fā)，其原型已經(jīng)在中國和日本運行。”

　　2021年12月，中國宣布山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功。這是在石島灣核電站部署的兩座小型模塊堆(SMRs)中的第一座。

　　據(jù)中核集團科技質(zhì)量與信息化部主任錢天林稱，高溫氣冷堆具有安全性好、出口溫度高等優(yōu)勢，其高溫及高安全性的特點與適合大規(guī)模制氫的熱化學(xué)循環(huán)制氫技術(shù)十分匹配。

　　世界各地對清潔氫的興趣越來越大，尤其是對使用核能制氫。今年4月，約有28個國家和4個國際組織參加了在維也納啟動的原子能機構(gòu)路線圖倡議，討論其核能制氫計劃或項目。這些計劃包括利用現(xiàn)有反應(yīng)堆制氫的示范，以及利用先進反應(yīng)堆(如SMRs)來提高效率和擴大生產(chǎn)規(guī)模的計劃。

　　印度政府今年宣布了一項商業(yè)氫氣路線圖，重點是可再生能源制氫和生物質(zhì)制氫。但是由于對氫的需求預(yù)計到21世紀30年代中期將增加五倍，因此印度正在進行研究和調(diào)查，以開發(fā)一個商業(yè)案例，將核能納入該國生產(chǎn)低碳氫的系統(tǒng)中。

　　愛達荷州國家實驗室的Richard Boardman在會上說：“氫是美國工業(yè)部門脫碳計劃的一個主要組成部分，該部門占二氧化碳排放量的三分之一。最近的美國聯(lián)邦立法已經(jīng)為區(qū)域清潔氫中心、清潔氫電解計劃和清潔氫制造和回收倡議劃撥了95億美元的資金。”美國能源部的評估表明，氫需求量可能比目前的數(shù)量增加10倍，核能可能會生產(chǎn)這一總需求的15%。

　　代表歐洲核工業(yè)的貿(mào)易協(xié)會，歐洲原子工業(yè)公會(FORATOM)的政策主任Andrei Goicea說：“未來的氫經(jīng)濟也是歐盟的一個熱門話題。然而，雖然一些國家正在推動使用低碳技術(shù)生產(chǎn)電解氫，但歐盟的投資準則將核能列為過渡技術(shù)，這可能會阻礙核能的發(fā)展。”

　　加拿大核實驗室的Ian Castillo說：“核能制氫成功的關(guān)鍵是找到合適的機會，將強大的商業(yè)案例和現(xiàn)有或新的具有巨大脫碳潛力應(yīng)用的核電廠的核電和熱能相結(jié)合。只要有可能，就應(yīng)該利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，如天然氣管道和改裝后的燃煤電廠場址。”

　　原子能機構(gòu)的氫相關(guān)活動

　　原子能機構(gòu)通過包括協(xié)調(diào)研究項目(CRPs)和技術(shù)會議在內(nèi)的舉措向?qū)渖a(chǎn)感興趣的國家提供支持。原子能機構(gòu)還開發(fā)了氫生產(chǎn)經(jīng)濟性評價程序(HEEP)，這是一個用于評估通過核能進行大規(guī)模氫生產(chǎn)的經(jīng)濟性的工具。原子能機構(gòu)還領(lǐng)導(dǎo)了一個關(guān)于審查核能制氫的技術(shù)經(jīng)濟性的CRP，并正在完成一個關(guān)于評定核能制氫近期部署的技術(shù)和經(jīng)濟方面的后續(xù)CRP。