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氢能社会的首要条件是得有便宜和足够的“氢”。中国“双碳”目标的提出地极大的促进了全国可再生能源行业的发展，然而可再生能源的波动性带来了电能无法及时消纳的问题。另一方面，我国天然气使用量也在与日俱增。将波动的可再生电能结合成熟度高的蒸汽甲烷重整结合起来制成氢能既可解决电能消纳问题，又可以解决水电解制氢技术由于存在成本高、效率低的缺点难以大规模地消纳可再生电力的问题（电解水仅占到全球氢能生产的4%）。

研究小组基于高效电热转化和能量梯级利用的原理提出了电气化技术与蒸汽甲烷重整技术相结合的电气化甲烷重整工艺（E-SMR）。E-SMR可以在解决蒸汽甲烷重整中CO₂排放和烟气热损失问题，同时实现高品质的可再生电力消纳。研究采用化学平衡法和质能守恒法对新工艺进行了模拟，从能源、环境和经济等方面进行了分析，结论得出新工艺在制氢过程中拥有出色的性能与经济性。研究对比了E-SMR与电解水制氢技术在各个方面的优劣，如表1所示。

表1 E-SMR技术与先进电解水技术性能与经济性对比

研究给出了新工艺在燃气供应链中的应用场景如图1所示。E-SMR在燃气供应端使用天然气和剩余可再生电力生产氢气。将氢气掺混到天然气管道制成富氢天然气，经由天然气管网可实现大规模的氢能输送。捕集的CO₂在燃气供应端可用于驱油开采。富氢天然气通过天然气管道到达城市燃气站。在燃气站内布置E-SMR设备，将部分富氢天然气转化为氢气提供给加氢站、合成氨厂等氢气用户。将剩余氢气混入城市燃气管网供应高富氢燃气，捕集的CO₂可以进行地下封存或满足工业应用。E-SMR可大大降低用户侧燃气碳排放，满足用户端对燃气需求上升的需求。

图1  E-SMR在燃气供应链中的应用示意图

研究分析了E-SMR的应用对包括我国、美国、欧盟、日本等典型国家和地区的可再生能源的消纳规模和贡献，结果表明均可以实现大规模的可再生能源消纳和廉价的氢能生产。以我国为例，通过E-SMR工艺将我国2020年消费的天然气制成20%掺氢天然气可以实现2256亿kWh的可再生电能消纳。E-SMR可以为各个国家地区提供一条高效、低碳和经济的制氢技术路线。

本工作以研究论文“Energy, environment, and economic analyses on a novel hydrogen production method by electrified steam methane reforming with renewable energy accommodation”投稿国际著名能源期刊Energy Conversion and Management并被接收发表（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890422003090），论文第一作者为博士生宋虎潮。希望读者批评指正。