研究报告 OCTOBER 2022 从燃料氢全生命周期温室气体排 放视角看中国燃料电池汽车示范 城市群建设 周圆融 （国际清洁交通委员会) 张真、黎妍（中国电动汽车百人会） www.theicct.org communications@theicct.org twitter @theicct BEIJING | BERLIN | SAN FRANCISCO | S ÃO PA U LO | WA S H I N G T O N 鸣谢 我们在此诚挚感谢专家咨询团队（张永伟、陈建华、郝春晓、刘斌、王贺武、刘岱宗）为本次研究所做 出的贡献，感谢课题组成员（苗乃乾、云沚婷、张蕾蕾、李希成、张家斌、孙琪深等）对背景材料的收集 与整理，感谢中国汽车技术研究中心有限公司、上海燃料电池汽车商业化促进中心、佛山环境与能源研 究院等机构单位提供的帮助，同时感谢Chelsea Baldino、何卉、牛天林、Nikita Pavlenko和Felipe Rodríguez对本报告进行审阅并提供建设性意见。本报告中的内容仅代表作者的观点和立场。最后感 谢王若素协助对报告进行翻译。本报告涉及的示范城市群及牵头城市的信息主要来源各示范城市群 的示范目标与实施方案等公开信息、合作伙伴提供的素材、课题组的实际调研，因为统计口径和时效 性问题，可能会出现信息错误或数据偏差，如若发现此类问题，欢迎指正。 Edited by Gary Gardner International Council on Clean Transportation 1500 K Street NW, Suite 650 Washington, DC 20005 communications@theicct.org | www.theicct.org | @TheICCT © 2022 International Council on Clean Transportation 执行摘要 交通运输领域在中国温室气体排放中的占比约10%，目前中国政府正在积极推 广燃料电池汽车（FCV）和低碳燃料氢，以助力交通运输部门脱碳。2020年， 中国财政部等五部委联合启动了开展燃料电池汽车示范应用的通知并征集符 合条件的示范城市群。在2021年至2022年间，共选定了京津冀、上海、广东、 河南和河北五个城市群开展示范，牵头城市分别是北京市、上海市、佛山市、郑 州市和张家口市。在此次示范项目下，每个城市群可获得最高18.7亿元人民币（ 约3亿美元）的资金，以支持燃料电池汽车和燃料氢市场的发展。 在该示范项目中，燃料氢的碳强度（CI）是主要评价标准之一。针对燃料氢的碳 强度要求分为准入要求和奖励要求。准入要求是指示范城市群项目下使用的 燃料氢的碳强度需要低于15 kgCO2/kgH2（相当于125 gCO2/MJ），才能够 符合获得资金的资格。奖励要求是指示范城市群项目使用的燃料氢的碳强度 需要低于5 kgCO2/kgH2（相当于41.7 gCO2/MJ），符合该要求的燃料氢视 为清洁氢，可以获得额外的奖励。显然，该规则的目的是鼓励低碳氢的生产和 使用，但当前的设计方案仍然存在一定的不足。首先，官方发布的文件缺乏碳 排放量计算方法的规定细则和指导，比如文件中没有具体定义碳排放的评估边 界；据相关管理部门的工作人员表示，示范项目对燃料氢碳强度要求仅考虑制 氢环节中的排放，也就意味着未考虑上游和下游的碳排放。此外，示范项目下 的两项碳强度要求的严格程度是否足以推动低碳氢在中国实现规模化可持续 发展也有待进一步研究。 在本研究中，我们对11种制氢方式的碳强度进行了评估，并将评估结果与示范 城市群项目中规定的两项碳强度要求进行了比较。根据示范城市群项目的排 放边界，我们估算了制氢环节中所产生的二氧化碳（CO2）排放量；同时也计 算了这些燃料氢的全生命周期（well-to-wheel “油井到车轮”）温室气体排 放，以便更全面地了解燃料氢的气候影响。图ES1中展示了本次研究的分析结 果。在11种制氢方式中，在准入要求方面，只有煤气化制氢在生产阶段的碳排 放超过了15 kgCO2/kgH2，不符合示范项目的准入要求。在奖励要求方面， 有四种制氢方式符合获得额外奖励的要求： （1）天然气制氢结合碳捕集与封 存（CCS）技术、 （2）填埋气制氢、 （3）100%可再生电力水电解制氢以及（4） 平均电网水电解制氢。虽然从制氢环节来看，平均电网水电解制氢达到了奖励 要求，但从全生命周期温室气体排放角度来看，该制氢方式的碳强度是11种制 氢方式中最高的，其温室气体排放量甚至比柴油还要高出很多。相比其它制氢 方式，平均电网水电解制氢对整个减排目标并未起到更加积极的作用。长远来 看，中国可再生电力在电力结构的占比正逐年攀升，电网水电解制氢的碳排放 也会随之逐渐降低。然而，可再生电力的发展是一个循序渐进的过程，需要经 过长时的建设与发展，因此也决定了电网水电解制氢势必存在高碳排放的中间 过渡期。目前仅考虑制氢环节的碳排放，旨在鼓励实现水电解技术的规模化推 广和应用，但未来，也需要考量对社会带来的气候影响，以及燃料氢对交通部 门脱碳的实际意义。 i ICCT 研究报告 | 从燃料氢全生命周期温室气体排放视角看中国燃料电池汽车示范城市群建设 WUAZvMmRoNmNqOoNqNoRnM7N8Q6MtRrRpNoNiNqRrQiNqRtM8OmNoOxNrQzQwMsPqQ 400 300 制氢环节二氧化碳排放 准入要求 生命周期温室气体排放 奖励要求 gCO2当量/MJ 200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500 填埋气 SMR 天然气 SMR + CCS 可再生电力 水电解制氢 （绿氢） 液态天然气 裂解副产氢 焦炉煤气 副产氢 氯碱 副产氢 天然气 SMR 甲醇裂解 煤制氢 + CCS 平均电网 水电解制氢 煤气化 制氢 工业副产氢 图ES1.中国11种燃料氢制氢过程的二氧化碳排放和全生命周期温室气体排放，采用GWP100值。平均电网水电解制氢是基于全国电网平均构成情况，工业副产氢采用系统扩展法进 行评估。 基于本次研究的分析结果，我们为中国在国家层面以及地方政府层面提供以下 政策建议，希望这些建议可以为发展低碳氢市场提供一些思路。这些思路可以 在示范城市群项目中采纳应用，也可以用于后续的各项燃料氢相关政策参考。 1. 为燃料氢设定相对严格的碳强度要求。具体可以通过以下方式实现： （1） 扩大排放评估边界，涵盖燃料氢全生命周期“油井到车轮”的温室气体排 放； （2）加强碳强度要求, 可以参考欧美经验。例如，在欧盟的目标中， 交通运输部门使用的燃料氢需满足全生命周期温室气体减排70%的要 求，该要求相当于28 gCO2当量 /MJ或3.5 kgCO2当量 /kgH2的排放量。欧 盟的这个要求比中国示范城市群项目下设定的清洁氢奖励要求限值或中 国T/CAB 0078-2020标准中的“清洁氢”碳强度限值都更为严格。通 过参考欧盟经验，中国可以制定更为严格并且符合中国实情的碳强度要 求。虽然在发展初期中国很难设定像欧盟那样激进的目标，但中国仍然 有必要对燃料氢实施更加严格的碳强度要求，以确保燃料氢能够相对于 使用化石燃料更加低碳环保，实现交通部门温室气体减排的目标。 2. 要求水电解制氢提供绿电证书且不鼓励使用煤炭作为制氢原料。对于 使用电网进行水电解制氢的生产企业，应要求其提供购买与电网使用量 相匹配的绿电证书。煤制氢具有重大的气候风险，不鼓励使用煤炭作为 制氢原料则符合向清洁燃料过渡转型的国家目标。 3. 为燃料氢建立强有力的碳核算、认证和审核体系。构建一套具有详细排 放核算指南的体系是确保合规和避免虚假申报造成潜在气候风险的关 键。此外，还需要针对水电解制氢制定强有力的认证和审核方案，以确保 ii ICCT 研究报告 | 从燃料氢全生命周期温室气体排放视角看中国燃料电池汽车示范城市群建设 汽油 柴油 所使用的可再生电力是额外发电生产的，避免挪用当前已在使用的可再 生能源。对于可再生能源，电力作为载体，其效率高于燃料氢作为载体。 从能源的整体效率和消纳而言，只有保证制氢的绿电具有额外性，可再 生能源水电解制氢才具备促进可再生能源消纳的意义。 4. 为低碳氢提供更大力度的财政支持。在示范城市项目下，用于燃料电池 汽车环节的资金奖励是用于制氢环节的7.5倍。建议提供更多的财政激 励用来扩大发展从全生命周期角度真正低碳的制氢方式，例如可再生电 力水电解制氢（绿氢）。 5. 放宽对绿氢生产区域的限制。中国现行法规规定必须在化工园区生产氢 气。这样的法规阻碍了低碳氢的规模化发展，因为在实际生产中，各地的 化工园区和可再生能源资源在空间上的分布并不一定重叠。 6. 探索更多氢能产业的非财政补贴扶持政策。目前中国在氢能主要以补 贴、税收优惠等财政补贴为主，此类模式往往能在产业发展初期发挥较 好的激励作用，但从长期来看难以具备持续性。未来，需要在路权、通行 便利等方面提高消费者的使用体验，以及通过配置营运指标、公共部门 采购以及更新置换等强制性手段扩大需求，适当放宽在氢能产业用地、 流程审批等方面的限制，丰富氢能的非财政补贴激励政策，促使相对单 一的补贴为主的政策体系转向多元化。 iii ICCT 研究报告 | 从燃料氢全生命周期温室气体排放视角看中国燃料电池汽车示范城市群建设 目录 执行摘要.................................................................................................... i 背景...........................................................................................................1 中国氢能发展概况............................................................................................... 1 燃料电池汽车示范城市群项目........................................................................... 1 中国燃料氢的温室气体排放.......................................................................8 制氢方式.........................