逐厂级的工业深度脱碳路径

时空优化，2024 至 2026 年。论文在 Nature Energy 第二轮审稿中。

问题

钢铁、合成氨和甲醇通常被归为“难减排”行业，而常见的分析把它们当成一个部门来处理：一个全国平均的清洁氢成本，一个全国统一的成本可行时点。但工厂经营者不做全国性的决策。他们做的是一个决策，在一个具体位置上，面对自己实际拿到的资源禀赋和电价，而相隔几百公里的两家工厂，答案可能天差地别。

我做了什么

一个厂级优化框架，覆盖 548 家工厂，其中钢铁 203 家、合成氨 158 家、甲醇 187 家，合计 2091 Mt CO2 排放。每家工厂都与 25 公里 × 25 公里分辨率的逐小时可再生能源资源逐一匹配，模型为该厂协同优化能源来源、电解槽容量、储能和电网购电。在供电优化之上，我对每家工厂做了技术路径筛选，把清洁氢与碳捕集、电弧炉路线逐一比较，因此输出的是每家工厂各自的最低成本技术选择，而不是一条行业层面的笼统建议。

我发现了什么

66% 的工厂可以完全依靠 200 公里范围内的离网可再生能源运行。允许一点电网接入带来的改变，比继续加装可再生能源更大：当约 8% 的电量来自电网时，这一比例升至 79%，平均制氢成本下降 29%。电网连接承担的，正是原本要靠储能去承担的那部分工作，而且便宜得多。

这项工作支撑的决策是：先从哪些工厂入手。最低成本路径在同一行业内部并不统一，一项在全国范围补贴单一技术的政策，会在一部分工厂上多付钱，同时让另一部分工厂拿不够。

边界

分析优化的是各厂的供电方案并筛选其技术路径，不包括新增负荷之后电力系统整体的响应、跨区域输氢，以及决定一家工厂何时真正具备改造窗口的资本更新周期。