隨著新能源和先進技術的不斷使用，能源供應、需求和分布都在不斷演化。可實際上，世界上大多數能源基礎設施都有很大“慣性”——這些慣性需要數年或數十年才能扭轉——長期來看，這將影響未來幾十年的能源經濟。

核電廠也在不斷發展，并通過技術進步正在實現更多功能。先進核電廠將作為電力系統的一部分，而這個系統與建設在運核電時曾經存在的那個，差異很大。另一項正在取得技術進步的是氫氣的聯產技術，而且，隨著能源經濟的變化，產氫在全球范圍內聲名鵲起，并獲得政策支持。

隨著市場迅速整合風能和太陽能在內的可再生能源，電力供需平衡的維持越來越困難。從能源需求看，每天的需求都在波動，早上短暫下降，人們傍晚下班回家時達到頂峰。一般來說，核電廠會滿功率運行，但理論上能夠以更高的靈活性運行。靈活性使核電廠能夠動態響應季節性需求的變化以及日內市場價格的變化。

在實際工作中，核能多功能應用，包括制氫和高溫供熱，最近已經納入國際原子能機構(IAEA)的計劃。2018年，IAEA聲稱：“經合組織(OECD)核能署(NEA)、歐洲原子能機構(Euratom)和第四代核能系統國際論壇(GIF)都對核能非電應用所關注的下一代先進和創新性核反應堆表示了興趣”。在IAEA工作的 Ibrahim Khamis說，推動核能聯產的動力，包括但不限于：改善經濟性、滿足能源密集型非電產品的需求、確保工業綜合體的能源供應、適應電力需求的季節性波動以及將中小型電網與可接入的大型電網相匹配等。

核能在發電制氫聯產中的優勢

每年全世界大約消耗5000萬噸氫氣。核電廠和制氫系統相容的很好，相比傳統的制氫能源使，核能更具經濟優勢。核電廠可以提供制氫所需的熱量和電力，而且不產生任何碳排放。生產的氫氣將作為儲存能源，將電力的生產與消耗脫鉤。儲存的氫氣可以作為發電機的燃料，也可以用于其他工業用途。

2017年的一項研究中，制氫就已經被視為一種能源儲存技術(Coleman、Bragg-Sitton和Dufek，2017年)。麻省理工學院能源倡議(MITEI)的研究員Jesse Jenkins和阿貢國家實驗室的同事們曾考慮將可再生資源與靈活的核電廠進行匹配。在Applied Energy的一篇論文中，Jenkins 提出：“以較低功率運營核電廠，盡可能多地利用風能和太陽能，更有意義”。在這個模式下，核能系統靈活運營，通過整合可再生能源減少了二氧化碳排放。靈活模式下，通過減少乏燃料量、提高系統質量和降低客戶用能成本來提高反應堆所有者的收益。

根據發表在《可持續發展》雜志上的一篇論文(Noussan、Raimondi、Scita和Hafner，2021年)，與燃燒化石燃料的碳排放相比，開發氫氣儲存系統可以減少發電產生的排放。他們認為，通過在交通運輸行業采用集成的氫燃料電池，并利用能源儲存來降低發電峰值，可以減少二氧化碳排放，因為除了能量，燃燒氫只會產生水。

然而，全生命周期內氫燃料電池的碳排放取決于基本能源和制氫工藝。在制氫時使用水也可能會對環境產生重大影響。但是，當氫氣與燃料電池中的氧氣反應從而發電時，會產生水并且可以送回原始水源。

有毒金屬(如鈀)會用在制氫所需的電極和催化劑里。因此，必須對報廢燃料電池的處置進行徹底的監督，從而降低對環境的不利影響。近年來，鈀的回收和再處理一直是研究重點，目的就是要減少它對環境的負面影響。

如果核能成為產氫的主要能源，它需要產生最小的排放，并對環境的影響最小。

核能在發電制氫聯產中的挑戰

核能聯產面臨著重大挑戰，其中包括核能市場和熱能市場之間的差異。為了更好的適合產氫，核電廠的設計需要進行改變，從而引發具體的問題和關注，包括在廠址、規劃時間、建設和財務風險等方面，此外，還有工業電廠的示范，專用于產氫的反應堆許可。

核能發電是可行的，在經濟上也是可以接受的;然而，任何反應堆都要接受反應堆物理學引發的一系列運行的限制，這些限制不同于傳統煤炭或天然氣發電廠中的技術限制。例如，在燃料循環中，如果核反應堆的最低穩定性能發生改變，此時若不加載核燃料棒，生產能力不能快速的提高或降低。

在高功率下，有多余的能源可用，在很大程度上，降低產能被認為對電廠不利。如果電廠靈活運行以適應需求側的管理，可用的剩余能源就將受到影響。

結論

相比其他能源，核能產氫潛在好處顯著，可能導致氫在未來全球能源經濟中的份額越來越大。然而，核能產氫的工藝在技術上還是不確定的，仍然需要努力進行全面研究和強有力的發展。安全問題和氫氣的儲存和輸送是促進氫能產業繁榮的關鍵。

在評估綠色氫氣的成本時，例如對于使用低碳電力電解水制氫(可能的替代方案是，使用甲烷，通過蒸汽轉化和碳捕獲，制造所謂的“藍色”氫氣)，分析中必須考慮電解器的成本和效率、堆槽的更換、氫氣的壓縮和儲存、氫氣運輸的成本、以及氫氣配送的效率。

對于脫碳世界中氫的未來，最終問題之一是，對于用于運輸、化肥、工業和其他用途的氫氣，相比替代手段，利用電解器產氫的成本。

通過對氫在全壽期成本的準確計算，會使人們能夠識別和評價不同的商業模式，比如在飛機、垃圾車、公共汽車和其他電動汽車無法完成的運輸中使用氫燃料；比較電解器制氫成本與蒸汽甲烷制氫成本；評估分布式制氫與集中制氫的成本和效益;測算在電力成本低時制氫的策略的有效性。