氢能源颜色分类为何重要

目前有一场协同一致的舆论行动，试图让人们不再谈论氢能的颜色，而只关注制氢的排放强度。这是一个错误。以不同颜色加以区分的各类制氢路径，其特征截然不同。把它们统统归入「清洁氢」或「低碳氢」的名目之下，会掩盖某些至关重要的取舍与机会成本。我们需要就优先发展哪些路径作出明智抉择，而颜色的区分正是帮助我们做到这一点的有用工具。
我们每年生产和消费的氢气接近每年 1 亿吨，其中主要是用煤制造的「棕氢」和由化石天然气生产的「灰氢」。这是一个极其肮脏的过程，其排放量占全球温室气体排放总量的 2%。如果要扩大用氢规模以帮助我们实现净零目标——也许要达到每年 5 亿吨——这些生产方式都是不可持续的。两种领先的替代方案是：用可再生能源电解水制取的「绿氢」，以及采用碳捕集与封存（CCS）技术生产的灰氢或棕氢，即「蓝氢」。其他颜色还包括：用核电电解水制取的「粉氢」、来自地壳或地幔的天然「白氢」、不加约束地使用电网电力电解水制取的「黄氢」，以及通过甲烷热解这一工艺同时制取氢和固体碳的「青绿氢」。
我们常常参加一些会议或大会，会上至少总会有一个人主张我们不该谈论氢能的颜色。2023 年，国际能源署（IEA）发布报告，主张我们应当「摒弃基于颜色的术语用法」，转而在制定监管与认证体系时「使用制氢的排放强度」。伍德麦肯兹（Wood Mackenzie）在一篇题为「彩虹之上」（Over the rainbow）的最新帖文中认为：「随着低碳氢的势头不断积聚，行业不得不越过颜色标签去看问题。低碳氢的未来取决于政府能否建立起日益与所产氢的碳强度——而非颜色——相挂钩的法规、补贴及其他激励措施。」
我们认同国际能源署和伍德麦肯兹关于衡量制氢碳强度的严格标准至关重要的观点。然而，大多数监管与认证体系并未采用完整的全生命周期分析，而且其中许多还存在会低估排放量的漏洞。环境保护基金（Environmental Defense Fund）的科学家本周发表的研究指出，使用最广泛的生命周期评估框架未能处理三个关键因素：1）氢排放自身的增温效应；2）实测的真实世界甲烷排放强度；3）排放的近期增温影响。
即便这些问题得到全面解决，我们也不认同「越过」颜色标签的做法。制氢的不同路径有着截然不同的特征。把它们统统归入「清洁氢」或「低碳氢」的名目之下，会掩盖某些至关重要的取舍与机会成本。
氢能颜色之所以重要的四个理由如下：
1. 化石燃料依赖。棕氢、灰氢和蓝氢都会加深我们对化石燃料的依赖，而这正是我们需要摆脱的东西。绿氢则能降低这种依赖。在化石燃料储量丰富的国家（如澳大利亚、加拿大、挪威、英国、美国），蓝氢的前景被用来为开发新的化石燃料项目正名。相反，越来越多的国家和利益相关方强调，必须与全球 1.5°C 路径保持一致，加紧淘汰所有基于化石燃料的氢。
2. 技术风险。「不要颜色」的说法假定所有制氢路径同样可行、同样成熟。绿氢的生产建立在已经过验证、成熟可用的技术之上。绿氢产业规模化并不依赖任何重大技术突破，尽管它将受益于能带来更高效率、更多创新和规模经济的研究与开发。相形之下，蓝氢只是「技术上可行」，并未经过规模化验证，尤其是要让蓝氢称得上「清洁」所必需的把碳捕集与封存（CCS）捕集率提到 95% 以上、并把甲烷泄漏压到接近零的水平。在考虑支持哪条路径时，我们实际上是在能用的技术与或许能用的技术之间作选择。氢政策不应不顾风险地做到「技术中立」，而应基于一个全面且不断迭代的过程，评估技术成熟度，并优先选择那些经过验证的制氢路径。
3. 成本与补贴。棕氢、灰氢、蓝氢和绿氢的经济学存在根本差异，这对政府支持和补贴方案有着不同的影响。先从棕氢和灰氢说起。它们看上去像是成本最低的选项。但别忘了，我们对化石燃料行业的补贴规模极其庞大。国际货币基金组织（IMF）估计，2022 年全球化石燃料补贴达 7 万亿美元，占全球 GDP 的 7.1%。蓝氢的生产成本永远高于棕氢和灰氢，因此需要永久性的补贴或碳税才能维持可行性。实现高碳捕集与封存率尤其昂贵。
为与之竞争，绿氢产业需要补贴来站稳脚跟，特别是要激励能带来规模经济的大型项目，其中也包括电解槽的生产。然而最重要的成本是可再生能源电力，而它在大多数国家已经是新增发电的最低成本选项（见框注）。可再生能源电价预计还将进一步下降。
终有一天，绿氢会比蓝氢更便宜，进而会比棕氢和灰氢更便宜。挑战在于如何尽可能快地抵达这一临界点。补贴灰氢、扶持蓝氢会「挤出」绿氢，延缓这一不可避免的转型。许多政府正优先部署绿氢技术，而不是在化石燃料补贴上加倍下注。
4. 超越排放的可持续性。氢能颜色也是一个有用的抓手，可以指向特定制氢路径在气候影响之外的更广可持续性考量。灰氢和蓝氢有赖于化石天然气的开采，而开采伴随水和空气污染，因而带来健康危害。使用核电设施电力制取的粉氢，其安全风险是关键考量。绿氢也有其自身的考量，包括用水问题以及可再生能源与电解槽的供应链问题。
总而言之，任何声称「颜色不重要」的人，都是在有意设法把你的注意力从若干具有根本重要性的议题上引开。当氢能行业谈论基于排放计量的「公平竞争环境」时，他们既缺乏诚意（因为排放计量标准存在漏洞），也忽略了真正可持续性的诸多重要方面。
我们并非主张绿氢是唯一解方。在某些情形下，蓝氢或许可以作为过渡方案发挥作用——前提是蓝氢直接替代未经减排处理的棕氢或灰氢生产，且蓝氢项目的排放强度经过验证、接近于零（包括对上游甲烷排放的严格计量以及对碳捕集持久性的验证）。但这些都是例外。请记住，蓝氢成本高昂，且从未经过规模化验证。
绿氢组织（GH2）创始人、Fortescue 公司执行主席安德鲁·福雷斯特（Andrew Forrest）近日表示：「如果你想撬动资本……就必须对造成伤害的事情设置清晰而明显的抑制机制，对做好事的事情设置清晰的激励。」他的话说得很对。我们必须确保制氢的排放强度在 2030 年前趋近于零。但我们同样需要考虑化石燃料依赖、技术风险，设计明智的补贴，并在理解氢能各种颜色的基础上，对氢能为能源转型和可持续发展所作的贡献作出整体评估。