新 IRA 税收抵免的年度匹配要求可以启动具有经济竞争力的绿色氢气生产

_{由 Melany Vargas、Kara McNutt 和 Chris Seiple 撰写}

作为一种低碳燃料，氢可以在美国实现净零排放的过程中发挥关键作用，以支持难以电气化的能源需求部门的脱碳。 降低通货膨胀法案的 45V 生产税收抵免旨在激励低碳氢的部署，加速学习曲线并降低成本。

最低碳氢的最高税收抵免高达 3 美元/公斤。 然而，关于氢的碳强度 (CI) 测量方式的规则，以及抵消排放的机制的潜在许可，例如可再生能源信用 (REC)，仍在制定中。 这些规则目前由财政部制定，可能对电解或绿色氢项目的经济竞争力以及电网的 CI 和绝对排放产生重大影响。

因此，氢 CI 时间匹配成为近几个月工业界和政界非常热门的话题。 争论主要围绕依赖电网电力满足其全部或部分能源需求的电解槽展开。 一些组织希望看到绿色氢开发商通过将电解槽的电力消耗与每小时的可再生能源发电相匹配来证明他们正在消耗 100% 的可再生能源。 其他人则认为这些要求将限制绿色氢项目的经济性和部署。

鉴于对该主题的广泛观点，Wood Mackenzie 着手测试并网绿色制氢的影响。 我们研究了在允许 REC 的情况下对电网和氢生产的 CI 以及电解槽容量因素的影响与电解槽负载与相应的可再生能源发电配置文件相匹配的每小时匹配策略。

我们利用我们专有的电力市场和氢气平准化成本 (LCOH) 模型来分析这些对两个独特电力市场（ERCOT South 和 WECC Arizona）的影响。 在每个市场中，我们评估了向电网增加 250 兆瓦电解槽容量的影响，并假设氢部署与相应的可再生能源建设相匹配，以支持电解槽的负载和当地 REC 的产生。 然后将此分析与我们基于每个市场的每小时发电量、定价和排放数据进行比较。

经济影响显而易见

我们的分析发现，允许 REC 作为抵消机制的年度匹配方案可以导致净零 CI 和具有经济竞争力的绿色氢生产。 相反，每小时匹配要求（取决于其实施情况）可能会导致绿色氢气采用的经济性不利，方法是将运行时间限制在可再生资源可用的时间，最终降低电解槽的容量系数。 结果是，运营商必须将成本分摊到较小的氢气生产量上，从而需要更高的价格来收回每售出一公斤氢气的资本。

通过直接每小时匹配可再生能源，我们的分析表明，相对于允许运营商达到 46 的容量因子的年度匹配方案，电解槽容量因子范围为 72-68% 导致 LCOH 增加 175%-100% %。

在 WECC 亚利桑那州市场，结果是 LCOH（应用了 3 美元/公斤的税收抵免）从 2 年的约 2025 美元/公斤和 1.50 年的 2030 美元/公斤增加到每年约 4-5 美元/公斤每小时匹配场景。 这种程度的成本增加可能会延迟以与成本较低的蓝色或灰色氢气相当的成本生产绿色氢气的能力，最终阻碍经济竞争力以及并网和 100% 可再生绿色氢气作为低碳燃料的采用。

相反，年度匹配场景的建模表明，在允许 REC 抵消的年度匹配制度下，以 100% 容量因子运行的电解槽到 2 年可以实现低于 2025 美元/千克的经济效益，并在 1.50 年实现低于 2030 美元/千克的经济效益两个市场。 这一经济范围符合蓝氢平价，支持美国能源部到 2 年 2025 美元/千克和 1 年 2030 美元/千克的绿色氢 LCOH 目标。

CI 的含义更复杂

虽然年度匹配方案的经济效益更为有利，但需要考虑一系列排放和碳强度的权衡。 在年度配套情况下，电解槽依赖电网电力满足19-35%的电力需求。 尽管在某些时段电网必须从热能中汲取更多能量，但增量可再生能源发电也会在可再生资源高峰时段取代热能，从而导致电网 CI 下降。 2025 年，ERCOT 和 WECC 地区的电网 CI 分别减少了 0.2% 和 0.5%。

然而，CI 和绝对排放量之间存在权衡。 分析表明，尽管 CI 较低，但由于需求来源增加以及在可再生资源低时段期间热力装置的部署增加，ERCOT 和 WECC 市场的绝对排放量略有增加。 此外，随着电网变得更加环保，向 CI 增加可再生能源增量的好处变得越来越小，并且负载的增加在可再生资源低的时段内对热力机组产生更大的拉动。 由于这种现象，2025 年看到的 CI 收益在 2030 年变小，两个市场的绝对排放量略有增加。

由于这些发现，我们探索了敏感性来测试一些机制，以在年度匹配情景下减轻绝对电网排放和/或 CI 的增加。 分析发现，可再生能源的轻微过度建设，或在高峰热时段战略性地削减氢气生产，可能是在 2020 年代最大限度地减少这些意外排放影响的有效工具。

此外，年度匹配需要 REC 补偿来推动氢气生产的净零 CI。 在 ERCOT South，抵消前产生的绿色氢气的 CI 为 4.3 kgCO₂/千克高₂ 2025 年，3.4 千克二氧化碳₂/千克高₂ 2030 年。在亚利桑那州 WECC，抵消前的 CI 为 7.9 kgCO₂/千克高₂ 2025 年，4.7 千克二氧化碳₂/千克高₂ 2030 年。在这两种情况下，这些碳强度都低于估计的 10 kgCO₂/千克高₂ CI 估计灰色氢气生产，这可能会推动氢气采用目标行业的显着脱碳； 然而，这些碳强度也明显高于 100% 可再生绿色氢运营的零 CI。

另一个关键考虑因素是，该分析侧重于可再生资源潜力高的得克萨斯州和亚利桑那州。 这些市场和其他市场需要进行更多调查，以全面评估此处考虑的经济和排放权衡。 预计结果将因地区而异，并且随着氢气生产规模远远超过在一个地区增加 250 兆瓦电解槽，结果也可能会有所不同。

权衡取舍

在瞬息万变的美国电力市场背景下，政策制定者和监管机构在碳排放和绿色氢经济之间进行权衡时处于艰难的境地。 这一早期分析表明，在经济基础上，年度匹配可能是绿色氢产业支持新兴低碳氢产业早期采用和发展所需的催化剂。 在实现气候目标方面，绿色氢能需要与其他解决方案一起部署，因此越早采用，就能越早实现效益。 到 2030 年以后，随着风能、太阳能和储能发电资产的建设支持全美低碳电网，电解槽成本下降，每小时匹配可能成为支持 100% 可再生绿色氢气生产和电网脱碳的更合适机制串联。