对于中国不同制氢途径的成本和碳排放，目前的研究并未得到一致的结论。一是碳基原料制氢中天然气自热重整、天然气热解等新兴技术大多基于欧美国家，而针对中国等国家的研究非常有限，不利于深入认识各种制氢技术在中国的应用潜力。二是目前对制氢技术的研究基于不同的研究边界，如以碳基原料的开采、运输与气化制氢为边界，以碳基原料的气化、净化、CO变换和分离、提纯为边界等。本论文围绕中国现有及潜在的多种制氢途径，构建了统一的成本比较框架，并针对考虑碳成本的情况，对净零氢气生产途径的成本（以下简称“净零成本”）进行了系统性的比较分析。

     摘要：建设以可再生能源为中心的清洁、低碳、安全且高效的现代能源体系，是实现中国碳中和目标的重要支撑。构建了统一的氢气生产途径成本比较框架，并分析了在纳入碳成本的情况下，各类氢气生产途径的净零成本。结果表明: ①在当前技术水平下，未考虑碳排放成本时，灰氢、蓝氢和绿氢的生产成本分别为1.4~4.4 USD/kg H₂、2.0~4.9 USD/kg H₂和7.5~8.3 USD/kg H₂；②每生产1kg氢气，灰氢、蓝氢和绿氢的碳排放量分别为5~20kg CO₂eq、4~6 kg CO₂eq和1~3 kg CO₂eq，绿氢碳排放最低，展现出显著的低碳优势；③纳入碳成本后，当碳成本为12.57 USD/t CO₂e时，灰氢和蓝氢生产中煤制氢及加装CCS的煤制氢净零成本最低，绿氢净零成本最高，仅在电价低至弃电价格时具有成本竞争力；当碳成本升至37 USD/t CO₂e时，最低电价下的绿氢净零成本与蓝氢最高的净零成本相当，且随着碳成本进一步增加，绿氢中以风电为电源的电解水制氢技术展现出绝对的净零成本优势；当碳成本达到200 USD/t CO₂e时，灰氢中煤制氢失去成本优势，甲烷自热重整技术成本最低，此时绿氢较蓝氢技术最高净零成本低，具有显著成本竞争力。

     关键词：统一框架；氢气；生产途径；碳排放；净零成本；碳成本

     本文构建了统一的氢生产途径成本比较框架，并对在考虑碳排放成本的情况下，净零氢气生产途径的净零成本进行了系统性比较分析，主要结论如下:

     1）在现有技术水平下，灰氢中煤制氢成本最低（1.4 USD/kg H₂），而天然气裂解的灰氢成本最高。蓝氢生产因加入CCS装置使成本有所增加，其中加装CCS的煤制氢成本最低（2 USD/kg H₂），而ATR-CCS在天然气为原料的氢气生产中成本最低。绿氢的生产成本显著高于灰氢和蓝氢，在中国平均电价下为7.5~8.3 USD/kg H₂，是灰氢的1.70~5.93倍, 蓝氢的1.53~4.15倍。

     2）灰氢碳排放主要来源于生产过程中的直接排放，排放量为5~20 kg CO₂eq/kg H₂，其中NGD技术碳排放相对较低（5 kg CO₂eq/kg H₂）。相比之下，蓝氢通过CCS技术显著减少了碳排放，其中ATR-CCS的碳排放最低。绿氢生产过程无直接CO₂排放，其碳排放主要来自电力生产的间接排放，绿氢生产碳排放低于所有的灰氢和蓝氢途径，体现了绿氢的显著低碳优势。

     3）在纳入碳排放成本后，当碳成本为中国当前碳市场碳价格12.57 USD/t CO₂e时，煤制氢和加装CCS的煤制氢在灰氢和蓝氢生产中净零成本最低，绿氢净零成本最高，虽缩小了与灰氢和蓝氢的成本差距但幅度有限，只有电价低至弃电价格时绿氢才可能具备成本竞争力。当碳成本增至37 USD/t CO₂e时，最低电价下的绿氢与蓝氢最高成本净零成本相同，以该碳成本为临界值，继续增加碳成本，全国最低电价下以风电为电源的电解水制氢技术的绿氢具有绝对成本优势。当碳成本为200 USD/t CO₂e时，灰氢生产中煤制氢不再有生产成本优势，甲烷自热重整技术净零成本最低，同时最低电价下以风电为电源的电解水技术的绿氢较蓝氢最高技术成本低，具有显著成本竞争力。

     尽管本文构建了统一的框架并作出了若干假设，以此对各种生产途径进行比较分析，然而本文所得结论仅代表当前技术水平下的状况，随着技术成熟度的变化，结论的适用性可能会受到影响。在未来，蓝氢技术的发展主要取决于CCS技术的进步，而绿氢技术的突破则依赖于电解槽等关键技术的改进。鉴于不同技术的发展潜力各不相同，未来资本成本的下降幅度具有显著差异和不确定性。

     未来，相关企业应积极投入资金和人力，加快对绿氢技术的研发，着力提高电解槽效率和稳定性以降低绿氢生产成本，同时密切关注蓝氢技术中CCS技术的改进来降低碳捕获成本，对于ATR等具有发展潜力的技术也需加大研发力度以提升其成本竞争力。而政策制定者应当进一步健全碳定价机制，提高碳市场的有效性和稳定性，根据氢能产业实际发展状况合理调整碳价格，引导企业向低碳制氢技术转型。