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马格里布国家氢能战略的竞争力评估与资源权衡：基于TIMES情景分析的启示
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年07月01日 来源：International Journal of Hydrogen Energy 8.1
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本研究针对北非马格里布地区（摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚）在平衡氢能出口与国内脱碳目标的关键矛盾，通过TIMES-MAGe模型构建五种情景，量化评估电解能源（可再生能源vs电网）与水源（地表水vs海水淡化）配置对氢能经济性的影响。结果表明：出口导向策略虽可行，但将导致氢能成本激增（2050年达3.7-9.3 �/kg H2）、电价上涨70-220%，并加剧水资源竞争；区域内氢能贸易成本效益低于自给，现有天然气管道改造为最优跨境输送方案。研究为协调气候承诺与能源安全提供政策依据。
在全球加速能源转型的背景下，氢能作为高能量密度、零碳排放的能源载体，正成为各国实现碳中和的关键抓手。北非马格里布地区（摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚）凭借丰富的太阳能和风能资源，计划成为全球绿氢市场的重要参与者。然而，这些国家面临一个根本性矛盾：如何平衡日益增长的氢能出口需求与国内电力系统脱碳目标？现有研究表明，当前马格里布国家的氢能战略(NHS)过度侧重出口导向，可能导致可再生能源被大量挤占，反而延缓本土能源转型进程。更严峻的是，该地区本就面临极端水资源短缺（人均年可用水量低于500 m3），而每生产1 kg绿氢需消耗9-22.4升水，大规模制氢可能进一步加剧资源危机。
为系统评估这些挑战，研究人员采用能源系统优化模型TIMES-MAGe，首次对马格里布三国开展精细化建模。研究设置五种情景：从完全依赖电网供电的电解水制氢（S1），到100%可再生能源驱动电解与海水淡化（S4），再到允许混合能源配置的灵活方案（S5），全面对比本地消费与出口导向策略下的技术经济表现。模型覆盖2018-205年时间跨度，以48个时间切片捕捉风光发电的时序特性，并整合盐穴储氢、天然气管道改造等基础设施约束。
关键技术方法包括：1) 基于TIMES框架构建三国电力-氢能耦合系统模型，集成电解技术（碱性/质子交换膜/固体氧化物电解槽）、碳捕获型蒸汽甲烷重整(SMR+CCS)等多元制氢路径；2) 量化评估地表水与海水淡化(SWRO)方案的水-能关联效应；3) 通过欧洲氢能骨干网数据测算管道混输（最高40%氢掺混）、改造及新建成本；4) 结合各国国家自主贡献(NDCs)目标约束可再生能源部署。
氢能生产成本
模型显示，本地化策略下2050年绿氢成本为1.8-2.5 �/kg（突尼斯、摩洛哥），阿尔及利亚蓝氢(SMR+CCS)成本最低（1.7 �/kg）。但出口导向使成本飙升3-4倍，主因需超额建设可再生能源机组。完全可再生驱动的S4情景成本最高（突尼斯9.4 �/kg），反映欧盟绿氢认证的合规代价。
电力系统影响
出口策略导致三国电价上涨70-220%，因80%以上可再生能源电力被分配给电解槽，挤占电网脱碳资源。阿尔及利亚因维持化石发电，电价涨幅最低（70%），但背离气候承诺。
投资与水资源
突尼斯出口策略需投资2700亿欧元（占GDP68%），其中85%用于可再生能源扩容。海水淡化使制氢水耗增加300%，虽仅占各国水资源总量1.9-5%，但在农业用水占比超80%的背景下仍构成重大压力。
区域协同
模型优化显示：1) 跨国电力贸易优于氢能输送，突尼斯持续向阿尔及利亚出口电力；2) 仅当管道改造成本降低80%（至0.1 M�/km）时，摩洛哥至突尼斯的氢能贸易才具经济性；3) 质子交换膜电解(PEM)因操作灵活成为成本最优选择。
这项发表于《International Journal of Hydrogen Energy》的研究，首次揭示了马格里布氢能发展的三重悖论：出口创汇需求、国内脱碳目标与水资源安全难以同步实现。其核心启示在于：1) 现行出口导向战略需重新评估，避免形成"绿氢殖民地"现象；2) 海水淡化必须配合可再生能源供电，否则将加剧碳泄漏；3) 区域电力互联比氢能管道更具优先性。研究为北非国家制定《长期低碳发展战略》(LT-LEDS)提供了量化工具，对中东北非(MENA)地区乃至全球南方的能源转型具有示范意义。政策制定者需警惕，若出口收益未能反哺本国清洁能源建设，氢能繁荣反而可能锁定化石能源依赖。未来研究应拓展至氨等氢基衍生品，并探索污水处理等替代水源方案。
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