美国国家清洁氢战略和路线图（英文版）.pdf

Table of Contents Executive Summary … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. . 1 Legislative Language … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… … 3 Foreword … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 5 Introduction … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6 A: National Decarbonization Goals … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. … … … … … … 10 H2@Scale Enabler for Deep Decarbonization … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … … … … … … … 12 Hydrogen Production and Use in the United States … … … … … … … …… … … … … … … … … … … … … … 14 Opportunities for Clean Hydrogen to Support Net-Zero …… … … … … … … … … … … … … … … … … 17 Challenges to Achieving the Benefits of Clean Hydrogen …… … … … … … … … … … … … … … … … … 24 B: Strategies to Enable the Benefits of Clean Hydrogen … …… … … … … … … … … … … … … … … … … 27 Strategy 1: Target Strategic, High-Impact Uses of Clean Hydrogen … … … … … … … … … … … … … … … 29 Clean hydrogen in industrial applications … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 29 Clean hydrogen in transportation … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. … … … … … … … … … … … … … … … 32 Power sector applications … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. … … … … … … … … … … … … 34 Carbon Intensity of Hydrogen Production … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 36 Strategy 2: Reduce the Cost of Clean Hydrogen … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 39 Hydrogen Production Through Water Splitting … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 40 Hydrogen Production from Fossil Fuels with Carbon Capture and Storage . … … … … … … … … … … … 42 Hydrogen Production from Biomass and Waste Feedstocks … … … … … … … … …. … … … … … … … … … … 45 Other System Costs … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 45 Strategy 3: Focus on Regional Networks … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 48 Regional production potential … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 50 Regional storage potential … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … 52 Regional end-use potential … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 54 Supporting Each Strategy … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 56 C: Guiding Principles and National Actions … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 58 Guiding Principles … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … …. . … … … 58 Actions Supporting the U.S. National Clean Hydrogen Strategy and Roadmap … … … … … … … 61 Actions and Milestones for the Near, Mid, and Long-term … … … … … … … … … … … … …. … … … … … … 68 Phases of Clean Hydrogen Development … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … … … … … 73 Collaboration and Coordination … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 77 Conclusion … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. … … … 80 Acknowledgments … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … … … … 81 Glossary of Acronyms … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. … … … … … … … … 82 References … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 83 Appendix A … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. … … … 95 1 U.S. Department of Energy Executive Summary Given its potential to help address the climate crisis, enhance energy security and resilience, and create economic value, interest in producing and using clean hydrogen is intensifying both in the United States and abroad. Zero- and low-carbon hydrogen is a key part of a comprehensive portfolio of solutions to achieve a sustainable and equitable clean energy future. The United States is stepping up to accelerate progress through historic investments in clean hydrogen production, midstream infrastructure, and strategically targeted research, development, demonstration, and deployment (RDD (b) (i) clean hydrogen production and use from natural gas, coal, renewable energy sources, nuclear energy, and biomass; and (ii) identifying potential barriers, pathways, and opportunities, including Federal policy needs, to transition to a clean hydrogen economy; (c) identifying— (i) economic opportunities for the production, processing, transport, storage, and use of clean hydrogen that exist in the major shale natural gas-producing regions of the United States; (ii) economic opportunities for the production, processing, transport, storage, and use of clean hydrogen that exist for merchant nuclear power plants operating in deregulated markets; and (iii) environmental risks associated with potential deployment of clean hydrogen technologies in those regions, and ways to mitigate those risks; (d) approaches, including sub-strategies, that reflect geographic diversity across the country, to advance clean hydrogen based on resources, industry sectors, environmental benefits, and economic impacts in regional economies; (e) identifying opportunities to use, and barriers to using, existing infrastructure, including all components of the natural gas infrastructure system, the carbon dioxide pipeline infrastructure system, end-use local distribution networks, end- use power generators, LNG terminals, and other users of natural gas, for clean hydrogen deployment; (f) identifying the needs for and barriers and pathways to developing clean hydrogen hubs (including, where appropriate, clean hydrogen hubs coupled with carbon capture, utilization, and storage hubs) that— (i) are regionally dispersed across the United States and can leverage natural gas to the maximum extent practicable; (ii) can demonstrate the efficient production, processing, delivery, and use of clean hydrogen; (iii) include transportation corridors and modes of transportation, including transportation of clean hydrogen by pipeline and rail and through ports; and (iv) where appropriate, could serve as joint clean hydrogen and carbon capture, utilization, and storage hubs; (g) prioritizing activities that improve the ability of the Department to develop tools to model, analyze, and optimize single-input, multiple- output integrated hybrid energy systems and multiple-input, multiple-output integrated hybrid energy systems that maximize efficiency in providing hydrogen, high-value heat, electricity, and chemical synthesis services; 3U.S. Department of Energy (h) identifying the appropriate points of interaction between and among Federal agencies involved in the production, processing, delivery, storage, and use of clean hydrogen and clarifying the responsibilities of those Federal agencies, and potential regulatory obstacles and recommendations for modifications, in order to support the deployment of clean hydrogen; and (i) identifying geographic zones or regions in which clean hydrogen technologies could efficiently and economically be introduced in order to transition existing infrastructure to rely on clean hydrogen, in support of decarbonizing all relevant sectors of the economy. (B) REPORTS TO CONGRESS.— (1) IN GENERAL.—Not later than 180 days after the date of enactment of the Infrastructure Investment and Jobs Act, the Secretary shall submit to Congress the clean hydrogen strategy and roadmap developed under subsection (a). (2) UPDATES.—The Secretary shall submit to Congress updates to the clean hydrogen strategy and roadmap under paragraph (1) not less frequently than once every 3 years after the date on which the Secretary initially submits the report and roadmap.” 4