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绿氨:绿氢2.0,能源巨头新宠

2022-11-02 10:50:28

随着氢能产业的加速发展,另一个处于种子阶段的绿氨产业(由绿氢和氮气制成)也在蓬勃发展中。


在氢能大幅增长之前,氨通常与化肥紧密关联。如今,已经开发出了更多氨的用途:它可以成为一种无碳燃料;同时,氨和氢之间也可以相互转化。另外,在进行“绿氨×绿氢“的结合时,可以大幅减少对化石能源的依赖,从而真正实现绿色低碳。将绿氨与绿氢联合使用,可以使每千克氢气的利润率提高到近50%,经济效益十分显著。


当采用可再生能源制绿氨+氨运输体系+分布式氨裂解制氢时,终端用氢成本优势就显现出来了,按绿电价格0.1元/kWh计算,合成氨、运输、再还原成氢气供应给氢燃料汽车等用户侧,每公斤氢气成本为18.13元,有16元利润空间,成本优势巨大。



氨×氢:能源巨头投资新宠


随着俄乌冲突和能源危机的不断升级,国际能源产业越来越关注绿氨所具备的潜力。


2021年,挪威Yara国际公司是全球最巨大氨生产商,正式宣布与挪威可再生能源巨头Statkraft以及可再生能源投资公司AkerHorizons进行合作,计划在挪威建立欧洲大规模绿色氨项目。


2022年,埃克森美孚与三家绿色能源科技公司签署了战略合作协议,在挪威斯拉根的港口开展研究,并启动了绿氨和绿氢的生产项目。该项目旨在将斯拉根港打造成为一个绿氨和绿氢生产销售的核心枢纽。


2022年,三菱公司在美国德克萨斯州建立了世界最巨大氨气生产设施之一,并计划与壳牌合作,共同开展氨生产项目。


2022年,德国能源巨头尤尼珀公司和意昂集团宣布,相继和加拿大恒风公司合作,计划每年从加拿大进口100万吨绿氨。目前,加拿大恒风公司正在积极推进绿氨绿氢项目,预计于2025年初投产。


近年来,全球范围内越来越多的资本大规模地涌入绿色氨氢项目。氢和氨相互依存,吸引了许多大型能源企业进军绿氨绿氢领域,预示着全球即将进入全新的“绿氨=绿氢2.0”时代。



氨×氢:中国寻技术突破


中国在氨能源研究方面起步较晚,目前在实际应用中仍存在氨燃烧速度慢、合成氨消耗能大等问题。但是,作为氨大的生产消费国,中国正在积极推进氢氨联动技术,并争取在国际产业创新领域取得领先地位。


福州大学的研发团队在2021年率先实现了新型低温“氨分解制氢”催化剂产业化,这一举措探索了以氨为氢能载体的新模式,颠覆了传统的高压储氢方式,为“氨-氢”绿色能源产业的发展打下了坚实的基础。


2022年,宁夏区内外的氨氢产业企业、院校和科研机构将共同组建宁夏氨氢产业联盟。


国家能源局在2022年提出,应积极探索使用绿氢、甲醇、氨能等新型能源替代传统的化石能源的方式和途径。


各大企业正积极投资氨氢联动项目,致力于在实践中突破技术难题。截至2023年2月,中国已规划近50个绿色氨项目,其中不乏国家能源集团、国电投、中国能建等国家队企业的身影,也有中国天楹、远景科技集团等民营企业加入其中。



氨×氢:成国家战略


中国的邻国日本和韩国已经公布了重要的氨和氢应用计划。


2021年,日本发布了第六版能源战略计划,计划到2030年,利用氢和氨所生产出的电能将占据日本能源消耗的1%。同年,韩国宣布成立氢氨发电示范促进领导小组,并将2022年定为氢氨发电元年。


日韩采用氨氢联动技术扩大清洁能源的利用的野心,侧面反映该产业的备受追捧的现状。



氨:氢的最强辅助


氢能正在高速发展中,但各国针对氢气运输的设想和规划却不尽相同。欧盟和沙特都计划投资大量资金来推进氢能发展。南欧和北欧之间的一条绿色氢能通道已经开始建设,旨在探索使用管道和主要海底电缆运输氢能源。而沙特目前正在谋求向全球出口氢能源,尚未有明确的氢气运输规划。


中国则已制定了氨氢体系来进行氢气运输,使用液氨作为氢气运输的媒介,然后采用分布式氨裂解技术制氢,将氢气还原并分配到用户端。这样一来,通过液氨转运,降低终端用氢成本和氨制氢成本,能够让更加便宜的氢气流入市场,加快氢能商业化的进程。


由于氨气在辅助氢能发展中具有经济性优势,许多企业选择采用氨气进行辅助生产。吉电股份投资了60亿来建设风光制绿氢合成氨一体化示范项目。该项目采用了“绿氨消纳绿氢”的模式,旨在解决氢能产业输运的瓶颈问题。此外,该项目还规划了合成氨负荷与新能源发电智慧协同的方案,以实现能源的灵活消纳。


氨不仅可以用作氢气运输的中介,还可以直接作为燃料使用。它有着储运方便、零碳排放、高热效率等优点,有望成为重要的氢基燃料,为氢能利用带来更多的机会。


自去年年底以来,中国使用氨作为燃料的项目显著增多。其中,用于发电和供热的项目数量更多,规模也更加庞大。


中国船舶集团旗下的一艘氨燃料动力运输船获得了国际认证,这是中国首艘通过认证的氨燃料动力运输船。


皖能集团和合肥能源研究院合作研发的纯氨燃烧器已经取得了显著的成果,其功率已经达到了8.3MW,成功实现了300MW火电机组的一次性点火,并稳定运行了超过两个小时。


福大紫金氢能正在推进3KW氨制氢燃料电池以及氨制氢加氢站的项目。


在中国,煤制氨是目前主要的生产方式,所得产品为灰氨。目前,绿氨正在不断增长,价格则有望随绿氢价格下降而下降。由于俄乌战争导致化石燃料价格飙升,国际上暂时出现绿氢价格低于灰氢的情况。


氨氢联动可以打破化工和电力行业之间的壁垒,有效联通电-氢-氨化产业。目前,绿氢×绿氨的组合模式正在快速兴起。《绿氨行业概览与展望》指出,2021年全球绿氨市场规模约为3600万美元,预计到2030年将达到54.8亿美元,年均复合增长率高达74.8%


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