氨(an)(an)作為一種“無碳(tan)(tan)”清(qing)潔(jie)能源，為實現能源結(jie)構快速調整(zheng)、加快碳(tan)(tan)中和進程提(ti)供了新選擇(ze)，許多國家積極開展(zhan)綠氨(an)(an)技術研究(jiu)并規(gui)劃(hua)產業布(bu)局。我國氨(an)(an)的(de)生產、儲運、供給等環節已成體系，擁有(you)良好(hao)的(de)合成、利(li)用基(ji)礎(chu)條件，未來(lai)全球氨(an)(an)能產業將占(zhan)據重要地位(wei)。
1.氨的簡介
氨(an)(an)，化學分子式(shi)為NH3，常(chang)溫下是一種無色(se)氣(qi)體，易揮發，可(ke)燃，具(ju)有強(qiang)烈刺激(ji)性(xing)氣(qi)味。氨(an)(an)是世界上產量(liang)最多的無機化合物之一，可(ke)用于(yu)(yu)生產硝(xiao)酸、化肥以及制冷劑等，其中(zhong)80%的氨(an)(an)用于(yu)(yu)化肥生產。
2.合成氨消費量
全球(qiu)合(he)(he)成(cheng)氨(an)消(xiao)(xiao)費(fei)總(zong)量(liang)為1.75億(yi)噸/年，其中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)國、東歐、南亞(ya)、美國和(he)中(zhong)(zhong)東地區居世(shi)界合(he)(he)成(cheng)氨(an)消(xiao)(xiao)費(fei)量(liang)前五位，合(he)(he)計(ji)占比為72.9%。國際合(he)(he)成(cheng)氨(an)消(xiao)(xiao)費(fei)主(zhu)要(yao)在化(hua)肥領域，占總(zong)消(xiao)(xiao)費(fei)量(liang)的(de)比例達81.6%，其中(zhong)(zhong)尿素作為最大的(de)消(xiao)(xiao)費(fei)領域，消(xiao)(xiao)費(fei)占比約為54.2%，工業用(yong)合(he)(he)成(cheng)氨(an)的(de)占比也在增(zeng)加。預(yu)計(ji)到2025年，全球(qiu)合(he)(he)成(cheng)氨(an)消(xiao)(xiao)費(fei)量(liang)達到近(jin)2億(yi)噸/年。
國(guo)內(nei)合成(cheng)氨消費(fei)結構與國(guo)際類似，化(hua)肥領域(yu)消費(fei)占比達到(dao)80.0%。近幾年，化(hua)肥領域(yu)氨消費(fei)量(liang)達到(dao)頂(ding)(ding)峰(feng)導致合成(cheng)氨消費(fei)量(liang)增長放緩(huan)。化(hua)肥領域(yu)消費(fei)合成(cheng)氨占比呈(cheng)現下降(jiang)趨勢，工業、儲(chu)能等領域(yu)氨消費(fei)量(liang)逐漸(jian)增加。工業用(yong)(yong)氨將在2035年達到(dao)頂(ding)(ding)峰(feng)，占比約(yue)54%，再逐年下降(jiang)，到(dao)2050年占比為30%，與2020年水平(ping)基本(ben)持平(ping)；儲(chu)能用(yong)(yong)氨將是(shi)未(wei)來合成(cheng)氨產業發(fa)展的主要動力，在2030年后(hou)進入快速發(fa)展期，到(dao)2050年達到(dao)50%的占比。
3.氨的來(lai)源
合(he)成(cheng)(cheng)氨(an)按照原料(liao)來(lai)源為(wei)棕氨(an)、藍氨(an)和(he)綠(lv)(lv)氨(an)等(deng)3種(zhong)。棕氨(an)以煤、天然氣(qi)等(deng)傳統化石燃料(liao)為(wei)原料(liao)，生產中伴隨大量的(de)二氧(yang)化碳排放(fang)(fang)(fang)。藍氨(an)與棕氨(an)類似，由化石能(neng)源制取(qu)，但(dan)不(bu)同(tong)的(de)是，藍氨(an)通過(guo)CCS技術對生產過(guo)程中釋(shi)放(fang)(fang)(fang)的(de)CO2進(jin)行捕獲和(he)封(feng)存，二氧(yang)化碳排放(fang)(fang)(fang)量相比減(jian)少約85%。綠(lv)(lv)氨(an)以氫氣(qi)為(wei)原料(liao)，利用可(ke)再(zai)生能(neng)源電解水制備H2，再(zai)與N2進(jin)行氨(an)的(de)合(he)成(cheng)(cheng)。采(cai)用該方法，可(ke)在(zai)氨(an)的(de)全生命周期內(nei)實現(xian)“零碳”排放(fang)(fang)(fang)。
國際上合成氨(an)(an)以(yi)(yi)天然氣(qi)為主(zhu)(zhu)要(yao)生產(chan)(chan)原料。由(you)于我國富煤(mei)少氣(qi)的能源結構(gou)特(te)點，國內合成氨(an)(an)以(yi)(yi)煤(mei)為主(zhu)(zhu)要(yao)原料,占(zhan)(zhan)總產(chan)(chan)能的77%。每噸(dun)氨(an)(an)需要(yao)排放(fang)超(chao)過4.5噸(dun)二氧化碳，其中生產(chan)(chan)過程(cheng)排放(fang)占(zhan)(zhan)2/3以(yi)(yi)上。近年來受國內淘汰(tai)落后產(chan)(chan)能以(yi)(yi)及能耗(hao)雙控等(deng)影響，煤(mei)制合成氨(an)(an)產(chan)(chan)能有所下降(jiang)。在未(wei)來工業(ye)(ye)、儲能領域需求增加和節能減排的雙重(zhong)作用(yong)下，合成氨(an)(an)產(chan)(chan)能將由(you)棕氨(an)(an)向(xiang)綠(lv)氨(an)(an)轉型，逐漸形成以(yi)(yi)綠(lv)氨(an)(an)為主(zhu)(zhu)的產(chan)(chan)業(ye)(ye)格(ge)局。
國內(nei)外正在(zai)積極開展綠氨(an)技(ji)術的(de)(de)(de)研究和(he)應(ying)用(yong)，主要(yao)包括先(xian)進合(he)成(cheng)(cheng)氨(an)工(gong)藝和(he)催化劑、新(xin)型(xing)低(di)溫低(di)壓合(he)成(cheng)(cheng)氨(an)工(gong)藝和(he)催化劑、前沿的(de)(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)氨(an)工(gong)藝等(deng)。作(zuo)為綠氨(an)生(sheng)產關鍵(jian)原料綠氫(qing)，其制備技(ji)術逐(zhu)漸成(cheng)(cheng)熟(shu)，同時(shi)高壓氣態(tai)儲氫(qing)和(he)液氫(qing)儲氫(qing)技(ji)術在(zai)國內(nei)已規(gui)模應(ying)用(yong)。風、光等(deng)可(ke)再(zai)生(sheng)能源發(fa)(fa)電成(cheng)(cheng)本(ben)不斷下降(jiang)(jiang)，上(shang)網發(fa)(fa)電量逐(zhu)年(nian)攀升，制氫(qing)設(she)備能耗指標不斷降(jiang)(jiang)低(di)，可(ke)再(zai)生(sheng)能源發(fa)(fa)電制取“綠氫(qing)”的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)不斷下降(jiang)(jiang)。據預測，2030年(nian)可(ke)再(zai)生(sheng)能源制氫(qing)成(cheng)(cheng)本(ben)有望(wang)與化石能源制氫(qing)平(ping)價，2050年(nian)可(ke)再(zai)生(sheng)能源制氫(qing)將成(cheng)(cheng)為主流的(de)(de)(de)制氫(qing)技(ji)術。
目(mu)前全球已布(bu)(bu)局超過(guo)60個綠(lv)氨(an)項(xiang)(xiang)目(mu)，如美國(guo)能(neng)(neng)源(yuan)部REFUEL計(ji)劃、智利(li)Trammo100萬噸綠(lv)氨(an)項(xiang)(xiang)目(mu)、丹麥(mai)5000噸綠(lv)氨(an)示范項(xiang)(xiang)目(mu)、葡萄(tao)牙綠(lv)氫(qing)/綠(lv)氨(an)項(xiang)(xiang)目(mu)、澳大(da)利(li)亞(ya)AREH項(xiang)(xiang)目(mu)等，全球綠(lv)氨(an)規劃總(zong)產能(neng)(neng)超過(guo)1500萬噸/年(nian)。國(guo)家能(neng)(neng)源(yuan)集團、國(guo)電投(tou)、遠景能(neng)(neng)源(yuan)、吉能(neng)(neng)股份、中國(guo)氫(qing)能(neng)(neng)、明拓(tuo)集團等為代表(biao)的(de)(de)企業積極(ji)投(tou)資(zi)布(bu)(bu)局風光電氫(qing)氨(an)一體化項(xiang)(xiang)。項(xiang)(xiang)目(mu)主要分布(bu)(bu)在(zai)西(xi)北(bei)(bei)、東北(bei)(bei)等可再生資(zi)源(yuan)豐富(fu)的(de)(de)地(di)區，全國(guo)規劃綠(lv)氨(an)項(xiang)(xiang)目(mu)總(zong)產能(neng)(neng)約380萬噸，其中內蒙古2022年(nian)公布(bu)(bu)的(de)(de)綠(lv)氨(an)產能(neng)(neng)約180萬噸。部分項(xiang)(xiang)目(mu)獲得(de)備案(an)，正(zheng)在(zai)融資(zi)和籌(chou)建階段，預計(ji)2025-2026年(nian)陸續投(tou)產。
4.氨(an)的用(yong)途
氨的用(yong)途日(ri)漸多樣化，除(chu)了(le)作為工業原(yuan)料(liao)(liao)，還可以作為儲氫載體(ti)、發電廠燃料(liao)(liao)、航運(yun)無(wu)碳燃料(liao)(liao)等諸多領(ling)域。
（1）儲氫
液氨(an)(an)比液氫(qing)具有更高的(de)體積(ji)能(neng)量密度，體積(ji)載氫(qing)效率是氫(qing)氣(qi)的(de)1.5倍。氨(an)(an)氣(qi)在常壓(ya)下-33℃就可以(yi)液化(hua)，而氫(qing)氣(qi)需要低于(yu)-253℃。另一方面(mian)，氨(an)(an)的(de)工業(ye)化(hua)生產和應用(yong)已(yi)經有百(bai)余(yu)年的(de)歷史，技術體系和儲運(yun)基礎(chu)設(she)施完備，有管道(dao)、船舶、公路拖車等(deng)多種運(yun)輸方式。以(yi)液氨(an)(an)作為(wei)儲氫(qing)載體，遠洋運(yun)輸1kg氫(qing)的(de)成本為(wei)0.1～0.2美元，低于(yu)通過(guo)管道(dao)或輪(lun)船運(yun)輸渠道(dao)，有望(wang)成為(wei)未來氫(qing)氣(qi)儲運(yun)的(de)最佳方式之一。
（2）發電
中國燃(ran)(ran)煤(mei)發電(dian)(dian)產生的(de)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)排放(fang)量占二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)排放(fang)總量的(de)1/3左右，減(jian)少(shao)燃(ran)(ran)煤(mei)發電(dian)(dian)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)排放(fang)，推進(jin)火電(dian)(dian)機組(zu)摻(chan)燒(shao)(shao)氨(an)(an)或純(chun)氨(an)(an)等(deng)低碳(tan)燃(ran)(ran)料(liao)是發電(dian)(dian)領域(yu)碳(tan)減(jian)排的(de)重(zhong)要技術方向。摻(chan)氨(an)(an)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)可以利用現(xian)(xian)有電(dian)(dian)廠(chang)設(she)施(shi)，無需(xu)對鍋(guo)爐主體進(jin)行大規模(mo)改(gai)造，成(cheng)為現(xian)(xian)階段降低燃(ran)(ran)煤(mei)電(dian)(dian)廠(chang)碳(tan)排放(fang)的(de)可行性選擇。2022年國家能(neng)源集(ji)團以35%摻(chan)燒(shao)(shao)比例在40MW燃(ran)(ran)煤(mei)鍋(guo)爐上實現(xian)(xian)了混氨(an)(an)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)工業應用。結果表明在摻(chan)氨(an)(an)比例和氨(an)(an)注(zhu)入位置一定的(de)情況下，燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)后(hou)生成(cheng)的(de)氮氧(yang)化物比燃(ran)(ran)煤(mei)工況還(huan)要低。若現(xian)(xian)有煤(mei)電(dian)(dian)機組(zu)均(jun)實施(shi)35%混氨(an)(an)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)，每(mei)年可減(jian)少(shao)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)排放(fang)9.5×108噸。
（3）航運無碳燃料
船(chuan)舶(bo)運(yun)(yun)輸是(shi)國際貿易(yi)的(de)主(zhu)要(yao)貨運(yun)(yun)形式，其承擔了全球(qiu)貿易(yi)運(yun)(yun)輸總量(liang)的(de)90%以(yi)上(shang)。據統計，海(hai)運(yun)(yun)產生的(de)二氧(yang)化(hua)(hua)碳排(pai)(pai)(pai)(pai)放量(liang)占全球(qiu)二氧(yang)化(hua)(hua)碳排(pai)(pai)(pai)(pai)放量(liang)的(de)3～4%，碳減排(pai)(pai)(pai)(pai)需(xu)求顯著。氨(an)(an)燃(ran)(ran)(ran)(ran)料高(gao)(gao)體積(ji)能量(liang)密度屬性(xing)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)(gao)船(chuan)體空間利用(yong)率，氨(an)(an)作為(wei)無(wu)碳燃(ran)(ran)(ran)(ran)料，可(ke)以(yi)從根本上(shang)減少(shao)二氧(yang)化(hua)(hua)碳排(pai)(pai)(pai)(pai)放，因此氨(an)(an)被認(ren)為(wei)是(shi)一種適合遠洋貨運(yun)(yun)的(de)清潔(jie)燃(ran)(ran)(ran)(ran)料。2021年(nian)10月(yue)，中國船(chuan)級社發(fa)布了《船(chuan)舶(bo)應用(yong)液氨(an)(an)燃(ran)(ran)(ran)(ran)料指(zhi)南（征求意見稿(gao)）》，這(zhe)是(shi)國內首個氨(an)(an)能船(chuan)舶(bo)的(de)規范(fan)文件。2022年(nian)3月(yue)，由(you)中國船(chuan)舶(bo)集團設(she)計建(jian)造(zao)的(de)氨(an)(an)和液化(hua)(hua)天然氣(qi)雙(shuang)燃(ran)(ran)(ran)(ran)料運(yun)(yun)輸船(chuan)已成功實(shi)現(xian)下水(shui)(shui)。預(yu)計到2035年(nian)，氨(an)(an)燃(ran)(ran)(ran)(ran)料經濟性(xing)可(ke)達到傳統燃(ran)(ran)(ran)(ran)油水(shui)(shui)平(ping)。
5.國內(nei)綠氨政策
我國進入“十四五”能(neng)(neng)(neng)源結構(gou)調(diao)整關鍵(jian)期，密集發(fa)布(bu)多項政策，支持綠氫、綠氨(an)發(fa)展(zhan)，推動能(neng)(neng)(neng)源結構(gou)轉(zhuan)型和(he)能(neng)(neng)(neng)耗雙降。2022年1月，國家發(fa)展(zhan)和(he)改革委員會、國家能(neng)(neng)(neng)源局(ju)印發(fa)《“十四五”新(xin)型儲(chu)能(neng)(neng)(neng)發(fa)展(zhan)實施方案》，要求拓展(zhan)氫(氨(an))儲(chu)能(neng)(neng)(neng)應用領域，開展(zhan)依托可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)(neng)源制(zhi)氫(氨(an))的(de)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)試點示范，滿(man)足長周期、多時間尺度的(de)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)應用需求。
2022年2月，國家發(fa)改委發(fa)布(bu)《高耗能(neng)行(xing)(xing)業重點(dian)領(ling)域節(jie)能(neng)降(jiang)(jiang)碳改造升(sheng)級(ji)實(shi)施(shi)指南(2022年版(ban))》，其中(zhong)對合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)行(xing)(xing)業提出節(jie)能(neng)降(jiang)(jiang)碳改造升(sheng)級(ji)實(shi)施(shi)要求,推動開展綠色低碳能(neng)源(yuan)制合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)技術研究和示(shi)范，優化合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)原(yuan)料(liao)結構，增加綠氫原(yuan)料(liao)比例，降(jiang)(jiang)低合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)生產過(guo)程碳排放。
2022年(nian)8月,工業(ye)(ye)和(he)信息化部(bu)、發(fa)(fa)展(zhan)改(gai)革委(wei)、生態環(huan)境部(bu)三部(bu)委(wei)聯合印發(fa)(fa)《工業(ye)(ye)領域碳達峰實施(shi)方案》,要(yao)求擴(kuo)大綠(lv)色低(di)(di)碳產品供(gong)給。大力發(fa)(fa)展(zhan)綠(lv)色智能船(chuan)舶,加強船(chuan)用混(hun)合動力LNG動力、電(dian)池動力、氨燃料(liao)、氫燃料(liao)等(deng)低(di)(di)碳清(qing)潔能源裝備研發(fa)(fa)。
總體(ti)來(lai)看(kan)，在全球碳減排背景下，綠(lv)(lv)氨(an)在儲能和氨(an)燃(ran)料(liao)應用方面尚未實現(xian)規(gui)模化(hua)，仍有一(yi)些突出(chu)問(wen)題亟待解(jie)決，綠(lv)(lv)氫(qing)綠(lv)(lv)氨(an)制備成本高，氨(an)燃(ran)料(liao)的(de)技術(shu)尚不成熟，可(ke)再生能源發電與綠(lv)(lv)氨(an)生產(chan)連續穩定運(yun)行時(shi)間(jian)不匹配等(deng)等(deng)。未來(lai)，需要建立全國統一(yi)“綠(lv)(lv)電-綠(lv)(lv)氫(qing)-綠(lv)(lv)氨(an)”大市場機制，規(gui)范配套(tao)標準(zhun)體(ti)系，加快綠(lv)(lv)氫(qing)、綠(lv)(lv)氨(an)關鍵(jian)技術(shu)攻關，優(you)化(hua)產(chan)業(ye)發展支撐(cheng)政(zheng)策，推動綠(lv)(lv)氨(an)產(chan)業(ye)飛速發展。
