新 IRA 稅收抵免的年度匹配要求可以啟動具有經濟競爭力的綠色氫氣生產

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

作為一種低碳燃料，氫可以在美國實現淨零排放的過程中發揮關鍵作用，以支持難以電氣化的能源需求部門的脫碳。 降低通貨膨脹法案的 45V 生產稅收抵免旨在激勵低碳氫的部署，加速學習曲線並降低成本。

最低碳氫的最高稅收抵免高達 3 美元/公斤。 然而，關於氫的碳強度 (CI) 測量方式的規則，以及抵消排放的機制的潛在許可，例如可再生能源信用 (REC)，仍在製定中。 這些規則目前由財政部製定，可能對電解或綠色氫項目的經濟競爭力以及電網的 CI 和絕對排放產生重大影響。

因此，氫 CI 時間匹配成為近幾個月工業界和政界非常熱門的話題。 爭論主要圍繞依賴電網電力滿足其全部或部分能源需求的電解槽展開。 一些組織希望看到綠色氫開發商通過將電解槽的電力消耗與每小時的可再生能源發電相匹配來證明他們正在消耗 100% 的可再生能源。 其他人則認為這些要求將限制綠色氫項目的經濟性和部署。

鑑於對該主題的廣泛觀點，Wood Mackenzie 著手測試並網綠色制氫的影響。 我們研究了在允許 REC 的情況下對電網和氫生產的 CI 以及電解槽容量因素的影響與電解槽負載與相應的可再生能源發電配置文件相匹配的每小時匹配策略。

我們利用我們專有的電力市場和氫氣平準化成本 (LCOH) 模型來分析這些對兩個獨特電力市場（ERCOT South 和 WECC Arizona）的影響。 在每個市場中，我們評估了向電網增加 250 兆瓦電解槽容量的影響，並假設氫部署與相應的可再生能源建設相匹配，以支持電解槽的負載和當地 REC 的產生。 然後將此分析與我們基於每個市場的每小時發電量、定價和排放數據進行比較。

經濟影響顯而易見

我們的分析發現，允許 REC 作為抵消機制的年度匹配方案可以導致淨零 CI 和具有經濟競爭力的綠色氫生產。 相反，每小時匹配要求（取決於其實施情況）可能會導致綠色氫氣採用的經濟性不利，方法是將運行時間限制在可再生資源可用的時間，最終降低電解槽的容量係數。 結果是，運營商必須將成本分攤到較小的氫氣生產量上，從而需要更高的價格來收回每售出一公斤氫氣的資本。

通過直接每小時匹配可再生能源，我們的分析表明，相對於允許運營商達到 46 的容量因子的年度匹配方案，電解槽容量因子範圍為 72-68% 導致 LCOH 增加 175%-100% %。

在 WECC 亞利桑那州市場，結果是 LCOH（應用了 3 美元/公斤的稅收抵免）從 2 年的約 2025 美元/公斤和 1.50 年的 2030 美元/公斤增加到每年約 4-5 美元/公斤每小時匹配場景。 這種程度的成本增加可能會延遲以與成本較低的藍色或灰色氫氣相當的成本生產綠色氫氣的能力，最終阻礙經濟競爭力以及並網和 100% 可再生綠色氫氣作為低碳燃料的採用。

相反，年度匹配場景的建模表明，在允許 REC 抵消的年度匹配製度下，以 100% 容量因子運行的電解槽到 2 年可以實現低於 2025 美元/千克的經濟效益，並在 1.50 年實現低於 2030 美元/千克的經濟效益兩個市場。 這一經濟範圍符合藍氫平價，支持美國能源部到 2 年 2025 美元/千克和 1 年 2030 美元/千克的綠色氫 LCOH 目標。

CI 的含義更複雜

雖然年度匹配方案的經濟效益更為有利，但需要考慮一系列排放和碳強度的權衡。 在年度配套情況下，電解槽依賴電網電力滿足19-35%的電力需求。 儘管在某些時段電網必須從熱能中汲取更多能量，但增量可再生能源發電也會在可再生資源高峰時段取代熱能，從而導致電網 CI 下降。 2025 年，ERCOT 和 WECC 地區的電網 CI 分別減少了 0.2% 和 0.5%。

然而，CI 和絕對排放量之間存在權衡。 分析表明，儘管 CI 較低，但由於需求來源增加以及在可再生資源低時段期間熱力裝置的部署增加，ERCOT 和 WECC 市場的絕對排放量略有增加。 此外，隨著電網變得更加環保，向 CI 增加可再生能源增量的好處變得越來越小，並且負載的增加在可再生資源低的時段內對熱力機組產生更大的拉動。 由於這種現象，2025 年看到的 CI 收益在 2030 年變小，兩個市場的絕對排放量略有增加。

由於這些發現，我們探索了敏感性來測試一些機制，以在年度匹配情景下減輕絕對電網排放和/或 CI 的增加。 分析發現，可再生能源的輕微過度建設，或在高峰熱時段戰略性地削減氫氣生產，可能是在 2020 年代最大限度地減少這些意外排放影響的有效工具。

此外，年度匹配需要 REC 補償來推動氫氣生產的淨零 CI。 在 ERCOT South，抵消前產生的綠色氫氣的 CI 為 4.3 kgCO₂/千克高₂ 2025 年，3.4 千克二氧化碳₂/千克高₂ 2030 年。在亞利桑那州 WECC，抵消前的 CI 為 7.9 kgCO₂/千克高₂ 2025 年，4.7 千克二氧化碳₂/千克高₂ 2030 年。在這兩種情況下，這些碳強度都低於估計的 10 kgCO₂/千克高₂ CI 估計灰色氫氣生產，這可能會推動氫氣採用目標行業的顯著脫碳； 然而，這些碳強度也明顯高於 100% 可再生綠色氫運營的零 CI。

另一個關鍵考慮因素是，該分析側重於可再生資源潛力高的得克薩斯州和亞利桑那州。 這些市場和其他市場需要進行更多調查，以全面評估此處考慮的經濟和排放權衡。 預計結果將因地區而異，並且隨著氫氣生產規模遠遠超過在一個地區增加 250 兆瓦電解槽，結果也可能會有所不同。

權衡取捨

在瞬息萬變的美國電力市場背景下，政策制定者和監管機構在碳排放和綠色氫經濟之間進行權衡時處於艱難的境地。 這一早期分析表明，在經濟基礎上，年度匹配可能是綠色氫產業支持新興低碳氫產業早期採用和發展所需的催化劑。 在實現氣候目標方面，綠色氫能需要與其他解決方案一起部署，因此越早採用，就能越早實現效益。 到 2030 年以後，隨著風能、太陽能和儲能發電資產的建設支持全美低碳電網，電解槽成本下降，每小時匹配可能成為支持 100% 可再生綠色氫氣生產和電網脫碳的更合適機制串聯。