《降低通货膨胀法案》中清洁氢气生产的激励措施（英）

鼓励清洁的氢生产的通货膨胀还原法 阿兰·伯格曼Krupnick,亚伦 报告22-132022年11月 关于作者 艾伦Krupnick是未来资源的高级研究员，也是石油和 天然气部门，减少该部门和工业部门的温室气体排放，以及 成本效益分析。特别是，克鲁普尼克最近的研究重点是绿色公众采购、脱碳氢和税收抵免，以及发展绿色市场 天然气。他的投资组合还包括指导所涵盖的信息议程的价值通过我们与NASA的VALUES计划，降低哮喘风险的估值， 估计统计寿命的价值，以及监管改革的问题。 亚伦伯格曼是未来资源组织的研究员。在加入RFF之前，他是能源信息管理局宏观经济和排放负责人 （EIA），管理EIA在这些领域的建模。在EIA工作之前，伯格曼在在能源部政策办公室工作了十多年，从事广泛的工作 气候和环境政策。伯格曼曾在白宫工作 科学和技术政策办公室，管理四年期能源审查处理甲烷测量组合，并在环境委员会 质量，致力于碳监管。伯格曼进入联邦政府 2009年担任美国科学技术政策协会的科学技术政策研究员在从事高能物理学工作后，科学的进步。 发器 关于复位触 未来资源（RFF）是一家独立的非营利研究机构华盛顿。其使命是改善环境、能源和自然资源 通过公正的经济研究和政策参与做出决策。RFF是致力于成为最广泛信任的研究见解和政策来源 带来健康环境和繁荣经济的解决方案。 此处表达的观点是个别作者的观点，可能与那些不同其他RFF专家，其官员或董事。 分享我们的工作 我们的作品可在署名下共享和改编- 非商业性-禁止衍生品4.0国际（CCBY-NC-ND4.0）许可证。你可以以任何媒介或格式复制和重新分发我们的材料;你必须给适当的信用，提供许可证的链接，并指出是否进行了更改，并且您不得应用其他限制。您可以以任何合理的方式这样做方式，但不得以任何方式暗示许可方认可您或您的使用。你 不得将材料用于商业目的。如果重新混合、转换或构建在材料上，您不得分发修改后的材料。欲了解更多信息，访问https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/. 内容 1.介绍1 2.制氢的背景2 2.1.生产氢的碳氢化合物2 2.2.生产氢的水4 3.税收抵免爱尔兰共和军的变化4 3.1.氢的税收抵免4 3.2.碳封存的税收抵免6 3.3.隐含的碳排放价格6 3.4.生命周期温室气体排放9 4.制氢的成本和排放11 4.1.制氢的成本12 4.2.排放氢生产14 5.IRA税收抵免对氢成本的影响15 5.1.PTC与ITC的价值15 5.2.PTC(列车自动控制系统)的影响16 5.3.不正当的动机和45问税收抵免19 6.敏感性20 6.1.排放速率敏感性20 6.2.燃料价格的敏感性22 7.氢经济28 1.介绍 清洁氢可以成为脱碳的关键组成部分，特别是在工业领域 扇形。除了目前在化学品和炼油中的使用之外，氢还具有潜在的新用途。并扩大了在工艺热能、钢铁、发电等方面的用途 和运输。然而，目前的制氢技术产量显著碳排放，几乎没有经济激励措施扩展的使用 氢到新的领域。但这种情况已经开始改变，美国国会最近对未来的氢经济下大赌注。去年的基础设施、投资 就业法案（IIJA）包含95亿美元的氢能资金，包括80亿美元氢中心.今年的《降低通货膨胀法》（IRA）包含两项规定 这将补贴清洁制氢。第一个是一个新的税收抵免(部分税法的45V），其中信用额的价值基于生命周期排放。二是现有碳抵免额大幅增加 扣押（税法第45Q条），用于“蓝色”氢. 这些税收抵免中的每一个都可以减少清洁氢和 碳密集型替代品。为了更好地了解这些的成本效益 政策方面，这种价格差异可以转化为隐性碳价格。正如我们将要做的看，如此获得的值明显高于许多社会估计 碳的成本，因此可能显得不经济。但是，这些税收抵免的目标不仅是为了纠正碳价格的不足，也是为了帮助部署 新兴的氢技术。这种部署可能会产生溢出效应，传播知识并可能在未来降低成本，这是额外的 外部性虽然难以量化，但可能证明更高的隐含碳是合理的价格。 这些税收抵免根据制氢的形式产生不同的影响。 基于化石燃料的生产通常使用天然气（尽管可以使用其他 燃料，我们将在后面讨论）。该过程产生的温室气体排放来自从天然气（或其他）中提取氢气时释放的二氧化碳 碳氢化合物）。要成为清洁的氢气，必须捕获这些排放物。另一方面手工，电解，利用电力从水中生产氢气，产生 没有直接的温室气体排放。然而，电解消耗大量的如果电力导致高成本和高生命周期排放的电力 在批发市场上购买。但是，通过使用较低的 通过直接连接到发电机或仅通过生产来成本电力当电价低氢。 这两种形式的制氢都可能有资格获得45V税收抵免，但他们必须证明低生命周期排放才能做到这一点，其规模为信用取决于排放水平。就以化石燃料为基础的生产而言，除了直接排放之外，生命周期排放的最大组成部分是 上游甲烷泄漏;对于电解，它是与电力相关的排放 生产。财政部将不得不发布一项关于如何计算的规定这些生命周期排放，将对可获得的补贴产生重大影响氢气生产商和各种形式的氢气生产的竞争力。 与45V税收抵免相反，只有氢气生产商使用碳捕获， 利用和储存（CCUS）有资格获得45Q税收抵免。该税收抵免是 无论生命周期排放如何，都可以使用，正如我们将看到的，可能更有价值比45V税收抵免。生产者不得同时获得两种税收抵免。 我们将分析这些税收抵免对制氢成本的影响国家可再生能源实验室的一套制氢模型 （NREL）。我们将看到45Q税收抵免足以制造某些形式的化石基于燃料的氢气生产与当前的高排放生产竞争 在平准化成本的基础上。电网电力的高成本和相关排放，另一方面，使电解难以竞争。然而，电解槽 来源更清洁，更便宜的电力有资格获得高水平的45V税收抵免并与基于化石燃料的氢气生产竞争。从长远来看，成本 预计电解槽将减少，网格的碳密集度应该降低，使电解槽竞争更广泛。 在本报告中，我们将回顾各种形式的制氢以及 《降低通货膨胀法》制定的税法。我们将计算隐性碳价格 并讨论生命周期排放量的计算。接下来，使用NREL模型，我们将讨论税收抵免对氢能平准化和边际成本的影响 生产，并了解它们如何依赖于上游甲烷泄漏率和电力生产的碳强度。我们还将详细研究如何相对各种生产形式的竞争力取决于天然气和电力 价格。最后，我们讨论了更广泛的氢经济。 2.制氢的背景 制氢的两种主要方式使用碳氢化合物（即化石燃料或生物质）作为原料或通过电解使用电力分解水。生产使用碳氢化合物使用一系列化学反应来释放氢气，其中剩余的碳原子通常以二氧化碳的形式释放。电解，在另一方面，没有直接的温室气体排放，但需要大量的电力。 2.1.生产氢的碳氢化合物 全球大多数氢气鼻中隔黏膜下切除术后蒸汽甲烷重整()这瀑布归入第一类。SMR采用天然气的主要成分甲烷，以及 在蒸汽存在下加热以产生一氧化碳和氢气的混合物： 42 CHHO公司3h2 除了消耗天然气作为原料外，该反应还需要热量可以通过燃烧额外的天然气来生产。要生产额外的氢，重整反应通常之后是水-气变换反应， 将一氧化碳转化为二氧化碳和额外的氢气： 公司H2O有限公司 2H2 该反应是放热的（即产生能量），与SMR反应相反，这是吸热(即使用能量)。 另一种使用天然气的制氢技术是自热重整 （ATR），将甲烷与氧气混合以产生热量、氢气和碳一氧化碳通过部分氧化反应: 2ch4O22.4h2 该反应产生的热量可以驱动上述蒸汽甲烷重整反应。然后，产生的气体通过水-气变换反应运行以产生更多 氢。与SMR相比，ATR的一个优点是它不需要额外的天然气，由于部分氧化反应提供热量。ATR尚未广泛商业化。 氢气也可以通过气化从煤或生物质中生产，这 将燃料转化为主要由一氧化碳和氢气混合的混合物，其中一些 残留的甲烷和二氧化碳，通常称为“合成气”。1进一步water-gas-shift反应产生额外的氢气。气化器复杂、昂贵且最终 产生的二氧化碳排放量比SMR或ATR更多。 除了直接排放外，这些形式的制氢还有生命周期上游燃料生产、加工和分配产生的温室气体排放。其中包括上游天然气和煤炭生产中甲烷的释放 以及运输以及与使用的任何电力相关的排放。 降低这些技术排放的一个直接方法是捕获 二氧化碳，来自相对纯净的过程排放流或来自整个工厂，导致大约55-70%以上的碳捕获 分别为90%。但是，运行捕获需要额外的能量设备，部分减轻了减排量。 有各种各样的新兴技术生产氢的碳氢化合物,我们将不在此讨论。 1https://netl.doe.gov/research/Coal/energy-systems/gasification/gasifipedia/intro-to- 气化 2.2.生产氢的水 生产氢气的另一种主要方法是通过电解，其中电力用于将水中的氢气与氧气分离： 2h2O电2h2O2 虽然今天很少有氢气以这种方式生产，因为它有大量的电力消耗大，成本高，电解具有不直接生产的优点 温室气体的排放。的三个主要的电解技术今天使用是碱性电解，质子交换膜（PEM）电解和固体 氧化物电解。这些技术在催化剂、溶液的使用和 其他方面，同时具有相同的净化学反应。重要的是，固体氧化物电解尚未商业化，需要高温和， 因此，热源。其他技术，如光电化学水分裂,正在开发中。2 虽然电解产生的直接温室气体排放为零，但生命周期如果消耗的电力具有高碳强度，则排放量可能很大。在短期内，上游排放可以通过使用零排放电力来减少。从长远来看，我们预计电网的碳强度将下降。这 拜登政府设定了到2035年实现零碳电网的目标。 3.税收抵免爱尔兰共和军的变化 IRA中氢的两个重要税收抵免是新的税收抵免氢气生产和现有碳信用额的增加 封存。我们将在本节中详细讨论这些条款中的每一个它们对制氢的影响。 3.1.氢的税收抵免 IRA创建了一个新的税收抵免（26USC45V–45V）来补贴生产“清洁”氢气。氢气生产商可以选择其中之一 获得相当于每公斤氢气指定美元价值的信用额度 （生产税收抵免;PTC）或等于其指定部分的税收抵免 资本支出（投资税收抵免;国际贸易中心）。这些值取决于生命周期与制氢相关的温室气体排放以及是否或 氢气生产商不符合现行工资和学徒制 2https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-photoelectrochemical- 水分解 要求该法案。3表1列出了合规生产者的值。如果生产者不符合这些要求的，信用额度减少五倍。 由于这些项目也可能有资格获得免税债券，如果项目收到这种融资，ITC和PTC的信贷金额都会减少。 表1.45V氢投资税收抵免和生产税收抵免的价值 生命周期排放(公斤有限公司eH/公斤) 22 ITC百分比 PTCH值(2022美元/公斤2) 4–2.5 6% 0.60 2.5–1.5 7.5% 0.75 1.5–0.45 10% 1.00 0.45–0 30% 3.00 对于PTC，税收抵免在设施放置后10年内获得 投入使用。2032年之后开始建设的设施不符合条件，但进行了修改 到2023年之前投入使用的设施才有资格。任何设施都不能同时采用45V和碳捕获和封存税收抵免。但是，可以同时服用 45V税收抵免和大多数其他清洁能源发电税收抵免。 IRA还包含让纳税人将税收抵免货币化的重要条款，允许各种免税实体收到付款而不是税收抵免，以及允许所有纳税人在前五年收到此类PTC付款。4 此外，对于所有纳税人来说，抵免额可以转让以换取现金，这允许与引入外部交易成本相比，交易成本更低的货币化 有税收偏好的投资者（即积极的税单）。与许多其他税收抵免不同比尔，国内内容或能源社区的发展没有奖金。 3现行的工资要求是设施的建设和任何 随后的改建或修理必须至少向工人支付当地现行工资。劳工部长根据《戴维斯-培根法案》确定的类似活动。跟关于学徒制，IRA要求学徒提供高达15%的 劳动时间，取决于施工的第一年。