近期，广州能源所能源战略与碳资产研究中心博士毕业生郑励行（现为研究所联合培养博士后，合作导师汪鹏研究员）作为第一作者在《工程热物理学报》上发表的《基于全生命周期评价的中国制氢路线能效、碳排放及经济性研究》原创性研究成果获评2024年优秀论文。论文深入探讨了中国当下煤气化制氢、天然气重整制氢、丙烷脱氢、风电制氢及光伏制氢等重要的制氢路线的技术经济指标，通过对“原料→制氢→氢气”过程中大量的技术参数的搜集与对比，建立了中国关键制氢路线的全生命周期数据清单，使不同制氢路线能效分析具有可比性，增加了丙烷脱氢的制氢路线评估，丰富了制氢路线全生命周期评估方法。

本研究以全生命周期评价（LCA）方法，深入分析了五种制氢技术路线：煤气化制氢、天然气重整制氢、丙烷脱氢制氢、风电制氢和光伏制氢。研究从能效、能量转换效率、碳排放、成本等多维度进行了评估，旨在为我国氢能产业的未来发展提供数据支持和理论指导。通过全面对比，研究揭示了不同制氢技术在各个指标上的表现差异，尤其是在节能减排和经济性方面，为中国氢能技术选择和政策制定提供了新的视角。

图 1 本研究所包含制氢技术路线及系统评价边界

研究结果表明，不同制氢路线在能源消耗和碳排放方面存在显著差异。若不将可再生能源视作能源投入，风电和光伏制氢的能耗和碳排放最低，尤其是风电制氢，其能耗仅为天然气重整制氢的1.6%，碳排放为煤气化制氢的1.7%。这意味着，可再生能源制氢不仅在减少碳排放方面具有重要优势，同时也具有显著的节能潜力。尽管风电和光伏制氢在节能减排方面具备竞争力，然而当前它们的制氢成本较高，主要受到电力价格的影响。

图2 不同制氢路线综合比较

从经济性角度来看，煤气化制氢是目前成本最低的技术路线，其制氢成本约为7-12 CNY/kg (H₂)，主要受煤炭价格和电价的影响。相比之下，天然气重整制氢的成本在14-19CNY/kg (H₂)之间，且受到天然气价格和电价波动的影响较大。而丙烷脱氢的成本范围为8-15CNY/kg (H₂)，其成本主要由LPG价格和电价决定。尽管可再生能源制氢成本较高，但随着技术的不断进步和规模化应用，风电和光伏制氢的成本有望逐步下降，从而使其成为未来我国大规模制氢的主要技术路线。

研究通过对不同制氢技术的全生命周期评估，揭示了各技术路线的优劣势，尤其是在能源效率、碳排放和成本控制方面的差异，为政策制定者提供了科学的数据支持。其次，研究强调了可再生能源制氢的长远发展潜力，虽然目前其成本较高，但随着技术突破和风电、光伏等资源的进一步开发，可再生能源制氢将在未来成为大规模制氢的重要方式，助力我国实现低碳转型和碳中和目标。

此外，本研究还明确了不同地区能源资源的差异对制氢成本的影响。研究表明，煤气化制氢在资源丰富的地区（如内蒙古、山东等）具有较高的经济性，而在能源消费型地区（如广东）则缺乏经济性，反映出区域能源结构差异对制氢技术选择的重要性。风电和光伏制氢的成本受电力价格的影响较大，在资源较丰富的地区，随着可再生能源技术的成熟和规模化应用，风电和光伏制氢有望实现成本下降，从而促进其在大规模制氢中的应用。