绿色氢认证 - 欧盟的最新努力和发展

1 绿色氢认证：欧盟最近的努力和发展 中德能源伙伴关系 印记 《绿色氢能认证：欧盟近期努力和发展》报告在德国联邦经济事务和气候行动部（BMWK）、国家发展和改革委员会（NDRC）和中华人民共和国国家能源局（NEA）的中德能源伙伴关系框架内发布。德国国际合作机构（GIZ）在BMWK的委托下实施该项目。中德能源伙伴关系为两国能源转型的监管、经济和技术交流提供了一个平台。 作为一家德国联邦企业，德国国际合作机构支持德国政府实现其国际合作促进可持续发展的目标。 发表的 受德国联邦经济事务和气候保护部（BMWK）委托的中德能源伙伴关系 北京市朝阳区亮马河南大街14号塔源外交办公楼1-15100600 c/o 德国国际合作机构（GIZ）有限公司 TorstenFritscheKothenerStr。210963年柏林 项目管理 马克西米利安Ryssel 德国国际合作机构（GIZ）有限公司 作者 纳奥米•格里克博士斯蒂芬·托马斯伍珀塔尔气候、环境和能源研究所 设计 埃德尔曼。因此(BMWK佣金) 图像 自插图/封面快门1909277101/P22快门1786937360/P25 2022年6月北京© 本报告全文受版权保护。所载资料是根据良好科学实践的原则，尽我们所知和所信汇编的。作者认为本报告中的信息是正确、完整和最新的，但对任何明示或暗示的错误不承担任何责任。对本出版物中链接的外部网站内容的责任始终由其各自的发布者承担 。本文档中的陈述不一定反映客户的意见。GIZ对这些地图的完全最新、正确或完整不承担任何责任。对于因使用它们而造成的任何直接或间接损害，不承担任何责任。 2 内容 的缩写列表4 1.背景5 2.“绿色”氢认证的一般可持续性方面7 3.欧盟氢能认证的监管框架和努力10 4.可能更全面的认证标准17 5.展望：基于氢的合成燃料的其他方面22 6.建议23附件27 参考文献29 的缩写列表 bcm十亿立方米 中文的能量中国能源投资集团 CCS碳捕获和存储 DAC直接空气捕捉 DNSH„不造成重大损害” EJExajoule 欧盟欧盟 GJ阿省 温室气体温室气体 咕保证原产地 MMt几百万吨 兆瓦时/千瓦时 PPA电力购买协议 光伏太阳能光电板 PtXPower-to-X燃料 红色二世可再生能源指令（EU）2018/2001，指令2009/28/EC（REDI）的重制 红色三世计划修订可再生能源指令REDII的欧盟指令（目前处于提案阶段） RES-E可再生能源发电 RFNBOs可再生燃料的非生物的起源 研发研究和开发 TWh兆瓦时 0078-2020T/出租车中国氢能联盟提出的低碳氢、清洁氢和可再生氢行业标准与评价 1.背景 1.1这项研究的目标 氢已经在化学和石化行业使用了很长时间，但今天它构成了在气候中和的长期情景下实现经济脱碳的重大战略的基础。将氢气生产、运输和储存过程转变为低温室气体排放，并将其扩展到许多新的用途，将有助于减少二氧化碳排放。特别是由可再生能源产生的电力产生的“绿色”氢，以及来自绿色氢的其他非生物来源的可再生燃料（RFNBO），对于长期依赖气体和液体燃料的部门，如海运和航空，以及能源和工业部门，都非常重要。 然而，今天，氢气几乎完全由天然气和煤炭供应。即使通过绿色电力电解产生，各自平衡的系统边界也需要基于油井到罐的方法 ，并包括氢气生命周期的所有步骤和各种其他因素。假设在许多国家，国内生产的“绿色”氢和其他衍生物将无法满足需求，导致大量进口和国际贸易，我们还需要仔细考虑对出口国的环境和社会影响，特别是在气候变化加剧的情况下对供水的影响。 目前，存在不同的定义和认证方案来评估氢和衍生产品的可持续性 功率到X（PtX）燃料，包括或多或少的氢气生产和供应链阶段。对于现在开始发展的“绿色”氢国际贸易来说，如果主要的潜在进口国和出口国能够就符合其他可持续性标准的低碳氢联合认证系统达成一致，那将是有益的。就这一问题继续交流有助于制定统一的认证标准制度，作为可行的评估工具。 在此背景下，该研究旨在概述： 与扩展“绿色”氢认证相关的一般可持续性方面 更具体地说，欧盟（EU）层面关于用于认证目的的绿色氢和PtX定义的现状和当前发展，包括对氢的市场发展和可持续性的影响，授权法案已于5月23日发布理查德·道金斯6月17日,协商过程关闭th2022. 可能更全面的认证标准 基于氢的合成燃料需要考虑的其他方面。 根据调查结果，提出了一些建议。这项研究的结果可以作为后续研讨会的基础。 1.2氢在中国 作为简要背景，这里提供了一些关于中国氢能情况和计划的事实 。中国每年生产3300万吨氢气，是目前世界上最大的氢气生产国 （GIZ，2022年）。大部分氢气来自化石能源（60%的煤，25%的天然气）和其他来源，或作为工业试验副产品（14%）。在当前的经济形势下，电解水是使用最少的生产手段（仅占1%）。目前，该国依赖许多关键材料的进口口岸。国内生产的产品需要进一步发展。中国氢能 能源联盟预计，到2030年，中国的氢需求将达到每年3500万百万吨，到2050年将达到60百万吨（Earley2021）。2022年3月 ，国家发展和改革委员会（NDRC）发布了首个氢能综合战略，即《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》。氢被认为在能源部门的发展以及实现2030年和2060年的汽车峰值和中和目标方面发挥着关键作用。中国计划发展氢经济，并建立一个融合的氢供应链，同时也包括 运输，以及在储能和工业中的应用，由各自的创新、氢能基础设施、示范项目和改进的政策和标准提供支持。到2025年，可再生氢产量将达到每年100.000至200.000吨（3.3-6.7太瓦时，相当于1.3吉瓦的电解能力）（GIZ2022）。 目前尚不存在识别绿色或低碳氢的官方标准或政策。但在2020年12月，大型国有能源公司CHNEnergy和氢相关协会和公司发布了自愿性行业标准T/CAB0078—2020 这与国家政策无关。“低碳氢、清洁氢和可再生氢的标准和评估”将每千克氢能的温室气体排放量分为三类，并认识到需要考虑整个生命周期。主要标准是温室气体强度限制以及能源是否来自可再生能源（Earley2021）（见表1）。 不含CCS的天然气氢气将能够达到低碳氢的温室气体强度限制，而含有CCS的天然气中的蓝色氢将有资格成为清洁氢。 表1：T/CAB0078-2020中低碳、清洁和可再生氢气的分类标准,低碳氢、清洁氢和可再生氢的标准和评价。2020年12月29日发布（基于Earley2021） 氢的分类 低碳 清洁 可再生 温室气体(kgCO强度极限2情商/kgH2)≤ 14.51 4.9 4.9 温室气体强度极限转化为公斤有限公司2情商/GJ 120ca。 ca。40 ca。40 能源是来自可再生来源 没有 没有 是的 3.一般的可持续性方面certifica- 加强对“绿色”氢 可持续氢的一般方面介绍在下文中，这些方面正在文献中讨论，可以考虑用于旨在确保绿色和公平燃料生产的国家或国际认证计划。它们涉及国家和国际层面，将为下一章奠定基础。 随着氢能市场的快速发展，为建设氢能经济和广泛的政府间氢能合作而实施的行业转型计划已经启动，世界各地正在规划巨大的氢生产能力，这条新能源道路将真正确保可持续发展至关重要。 在这项研究中，我们专注于绿色氢，但生命周期评估的原则和可持续性的其他方面对于所有其他形式的低碳氢都很重要，特别是来自具有碳捕获和储存功能的化石燃料的蓝色氢。低汽车发电的额外性也适用于可能由核电生产的氢气。 3.1GHG–全供应链评估：开发、建设、运营和运输 为了确保对温室气体减排产生积极影响，认证必须关注氢气生产和供应整个价值链的排放情况。通常，正在考虑四个基本步骤（Heinemann和Mendelevitch，2021年，Jensterle等人2019年 /GJETC2020年）：（1）技术的开发和生产，包括可再生能源生产厂、电解、海水淡化厂和其他技术，以防生产氢气衍生物， （2）形成制氢厂的不同组件的建设和互连（工程和建设）工作 ），（3）制氢厂的运营（如果要出口衍生物，则精炼衍生物） ，以及（4）将氢气或衍生产品运输到应用和储存点。面对不同的运输方式选择（管道、航运、公路），以及出口国和进口国之间的巨大差异，特别是供应链的最后一个要素可以负责供应使用的湿气的温室气体排放量所占的非常高的比例。 除非这四个步骤都使用零碳能源，否则氢不可能是零碳的，而只是低碳的。因此，需要为低碳氢设定温室气体强度限制。 图1：氢气生产和供应的价值链 技术 开发和生产 RES-E 电解技术 Sae海水淡化 项目开发与建设 安装RES-E和电解海水淡化的安装 电网、管道 的操作氢代植物 氢 运输 船,管道 基于海涅曼和门德列维奇的自己的图形（2021） 3.1额外的可再生能源满足电力需求 电力是零排放或低汽车制氢的主要投入。它不仅用于电解，而且用于海水淡化、生产氢气衍生物以及价值链上的其他步骤。如果氢气有助于降低温室气体强度，那么所有这些步骤中使用的电力都需要在没有温室气体排放的情况下产生。 因此，必须确保整个制氢过程的电力来自附加的可再生能源容量或超过系统总需求的可再生发电，而无需电解。否则，可再生氢可能会耗尽其他用途所需的现有可再生容量。 当从电网采购电力时，避免额外温室气体排放的物理精确方法是仅在系统中可再生能源（或其他低碳发电厂）的总发电量超过总负载而不电解的时间段内运行制氢。否则，电解的边际电力需求将从天然气或燃煤发电厂产生，导致产生的氢气产生高的额外温室气体排放。 因此，对于认证，必须决定如何减少可再生能源的额外性。最严格的办法是只接受超过需求的可再生电力发电量作为额外数量。 在全系统100%+可再生能源的情况下无需电解。包括超过区域需求100%且无法输送到遥远需求中心的可再生电力也可能是合理的。 然而，这种可再生能源发电过剩的阶段只有在可再生能源发电量达到至少50%至60%之后才会出现，并且最初可能只覆盖一年中的几个小时，这将大大降低绿色氢生产的成本效益。 因此，该标准还可以允许对额外性进行经济或政治定义，例如，在任何时候都远离100%可再生能源份额的系统中专门用于电解的可再生能源容量。可以在可再生能源支持系统中建立政治联系，拍卖政府确定的最大容量。如果为了提供电解用电而将取消和拍卖的容量增加一定数量，这可以被视为基线政策的补充。氢生产商将建立经济联系，确保电解槽的额外可再生能源容量，例如，通过可再生能源电力系统一般支持系统之外的购买力协议。 3.1水、土地、生物多样性、社会经济影响和原材料 甚至绿色氢的生产和供应也可能对其他领域的可持续性产生负面影响，因此这些方面也应按照绿色或清洁和可持续氢认证体系的标准加以补充至关重要。海涅曼和门德-列维奇（2021）强调了以下字段。 用水和供应：需要水作为电解的原料。IRENA（2021）估计，未来的全球氢需求将增长到74EJ（今天的8.4EJ），得出相应的用水量将增加到每年250亿立方米。在大多数情况下，将使用海水淡化厂的水。虽然化学计量学需要9公斤水才能产生1公斤氢气（IEA2019） ，但电解槽需要高质量的水，这需要 水处理和更多的原水。这里的输入估计为18公斤氢的30到1公斤（Blanco2021）。其中的一部分可以再循环。然而，在价值链的其他步骤中，特别是电力生产，例如清洁或冷却光伏电池板，也需要水。布兰科计算出高达19kgH的额外2O/kgH2PV和2.1kgH2O/kgH2为风。尽管有人认为，与其他用水相比，例如农业 （每年2770亿立方米）、工业（768亿立方米）和市政当局（464亿立方米）相比，全球由此产生的用水需求量仍然相对较小 ，但必须考虑到，对于为产生可再生电力提供良好条件的潜在出口国（或地区），水资源压力通常可能是一个严重的问题。这些地区制氢的额外用水需求 可能导致对稀缺水资源的竞争，再