本书共分9章。第1章分析我国重点行业的脱碳途径、电-氢-碳协同发展的主要特征、绿氢作为绿电必要补充的重要作用,以及碳中和过程中绿电和绿氢的潜在需求。第2章提出电-氢-碳协同的新能源基地开发思路与模式,分析电、氢、碳三者内在关联。第3章分析电制氢负荷波动对新能源的适应能力和调节能力,权衡制氢设备运行工况与电-氢协同开发的经济效益,优化风/光配比、电/氢配比和储能加装需求,研究绿电与绿氢生产协同的模式。第4章分析绿电制氢叠加制氨环节,对新能源波动的适应能力和调节能力,以及对储能、储氢配置需求及其经济性的影响,研究绿电与绿氨生产协同的模式。第5章分析绿电制氢叠加制甲醇环节,对新能源波动的适应能力和调节能力,以及对储能、储氢配置需求及其经济性的影响,同时分析火电加装CCS提供碳源的电-氢/氨-碳协同可行性,研究绿电与绿醇生产协同的模式。第6章分析绿电、绿氢、绿氨及绿醇产业链进一步延伸,参与其他产业清洁发展的可行性,尤其是在冶金（电解铝、电炉炼钢、氢炼钢）、化工等高载能行业中的应用方式及发展前景。第7章以中国北部为典型案例,分析电-氢-碳协同发展应用潜力、新能源基地开发需求及产业联动效益,展望全球推广应用前景。第8章针对电-氢-碳产业协同发展,提出相应的政策及市场机制建议。第9章总结主要研究结论。

实现全球碳中和的宏伟目标，核心是推动能源转型，构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系，关键是加速新能源大规模布局与高质量发展，目前全球已进入新能源倍增式快速发展新阶段。新能源集约化基地化开发具有规模大、见效快等显著优势，将发挥更大作用。随着新能源开发不断向沙漠、戈壁、荒漠等偏远地区深入，大型新能源基地并网、送出、消纳等方面的挑战日益突出，亟需通过关键技术和开发模式创新，以及政策和市场机制综合发力，妥善配置灵活调节资源，保障能源电力安全可靠供应和新能源充分消纳。全球能源互联网发展合作组织以推动能源清洁低碳转型、加快全球新能源高质量发展为目标，针对偏远、水电资源不足地区的新能源基地大规模开发利用面临的问题与挑战，结合碳中和过程中绿电、绿氢与其他产业的联动发展，提出了电氢碳协同的新能源基地开发思路与开发模式。一方面充分利用绿电规模化制氢（氨/醇）的负荷灵活性，配套储电/储氢（氨）、氢（氨）发电以及火电富氧燃烧、掺氢（氨）发电，为新能源基地提供全时间尺度零碳/低碳灵活调节资源，提高基地发电出力稳定性和可控性，保障电力安全可靠供应。另一方面利用氢的能源、原料、介质三重属性，通过绿电绿氢就地与外送消纳并举、上下游产业共同发力，推动绿电、绿氢在传统冶金、化工等高载能、高碳排放产业和新兴氢基化工产业中的应用，大幅提高新能源消纳能力。通过统筹能源和产业发展，推动清洁能源在生产侧、消费侧的双重替代，促进绿色新兴产业和绿色生产力发展，实现能源、经济、社会、环境协调可持续发展。本书共7章，由刘泽洪总体策划、组织编写及统稿。第1章从宏观角度阐述电氢碳协同发展的必要性，由刘泽洪、孟婧、冯骅等编写。第2章分析提出电氢碳协同的新能源基地开发思路，由刘泽洪、梁才浩、倪煜等编写。第3章分析电氢碳协同关键技术现状和发展趋势，由侯金鸣、张瑾轩、孟婧、张赟、文亚等编写。第4章对电氢碳协同的新能源基地开发模式进行生产模拟仿真分析，对不同时期的经济性进行分析展望，由刘泽洪、孟婧、张瑾轩、张泽栋等编写。第5章以中国北部地区以及海湾国家、北非地区、中南美洲、大洋洲的典型国家为例，分析电氢碳协同发展模式的应用前景，由孟婧、余潇潇、汪洋子、高超等编写。第6章分析提出相关政策及市场机制建议，由岳锋利、李荣等编写。第7章为结语，由宋福龙、刘怀远等编写。本书在成稿过程中，得到了全球能源互联网发展合作组织伍萱、李宝森、周原冰、陈葛松、李隽、张义斌、肖晋宇、管秀鹏等的大力支持，在此一并感谢。受数据资料和研究编写时间所限，内容难免存在不足，欢迎读者批评指正。

全球能源互联网发展合作组织（简称合作组织）,是由致力于推动世界能源可持续发展的相关企业、组织、机构和个人等自愿组成的国际组织。注册地设在北京。合作组织的宗旨是推动构建全球能源互联网,以清洁和绿色方式满足全球电力需求,推动实现联合国人人享有可持续能源和应对气候变化目标,服务人类社会可持续发展。合作组织将积极推广全球能源互联网理念,组织制定全球能源互联网发展规划,建立技术标准体系,开展联合技术创新、重大问题研究和国际交流合作,推动工程项目实施,提供咨询服务,引领全球能源互联网发展。

前言

1 电氢碳协同发展是实现碳中和的必然要求 1
1.1　碳中和与新型能源体系 2
1.2　碳中和对绿电和绿氢的需求 7
1.3　电氢碳协同发展的必要性 10

2 电氢碳协同的新能源基地开发思路 15
2.1　大力开发新能源基地 16
2.2　差异化新能源基地开发 20
2.3 电氢碳协同的新能源基地开发思路 23

3 电氢碳协同发展的关键技术 27
3.1　电制氢技术 28
3.2　电制氨技术 36
3.3　电制甲醇技术 45
3.4　富氧燃烧碳捕集技术 51
3.5　绿电及绿氢在高载能产业中的应用 55

4 电氢碳协同的新能源基地开发模式分析 63
4.1　电氢碳协同的新能源基地开发模式 64
4.2　研究模型与数据基础 66
4.3　外送电力模式 71
4.4 生产绿色氢基产品模式 73
4.5　外送电力及生产氢基产品并举模式 82
4.6　敏感性分析 92
4.7 应用路径 97

5 全球重点地区应用展望 101
5.1　中国北部地区 102
5.2　海湾国家 111
5.3 北非地区 120
5.4　中南美洲 129
5.5　澳大利亚 136

6 相关政策与市场机制 147
6.1　相关政策 148
6.2　市场机制 151

7 结语 155