氢气是氨的主要生产原料,因此根据制氢过程中碳排放量的不同,也可以将氨进行颜色分类为以下四种类别:
灰氨:使用传统化石能源(天然气和煤) 制成。
蓝氨:原料氢由化石燃料提炼而来, 但在提炼过程采用碳捕捉和封存技术。
蓝绿氨:甲烷热解过程将甲烷分解为氢和碳。使用绿电将该过程中回收到的氢气做为原料制氨。
绿氨:通过风能、太阳能等可再生能源发电所产生的绿电电解水产生氢气,再由空气中的氮气和氢气合成氨。
由于绿氨燃烧后生成氮气和水,不产生二氧化碳,绿氨被认为是“零碳”燃料,是未来重要的清洁能源之一。
截至2023年9月,全球已布局超过60个绿氨项目,规划总产能超过3500万吨/年。海外绿氨项目主要分布在澳大利亚、南美、欧洲和中东。
02 绿氨的应用场景
绿氨作为清洁能源,未来应用场景多种多样,除了传统的农业和工业用途外,还主要包括掺混发电、航运燃料、固碳、储氢等领域。
1、航运业
海运产生的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的3%至4%。国际海事组织2018年通过了温室气体减排初步战略,提出到2030年全球海运碳排放与2008年相比至少下降40%,力争到2050年下降70%。为实现航运业的减碳脱碳,清洁燃料替代化石能源是最具潜力的技术手段。
航运业内普遍认为,绿氨是未来航运业脱碳的主力燃料之一。
英国劳氏船级社曾经预测,在2030-2050年间,氨能作为航运燃料的占比将从7%上升为20%,取代液化天然气等,成为最主要的航运燃料。
2、发电行业
氨燃烧不产生CO2,掺氨燃烧可以利用现有燃煤电厂设施,无须对锅炉主体进行大改造,是目前燃煤电厂降低二氧化碳排放的有效措施。
7月15日,国家发改委、国家能源局印发《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027年)》,提出:改造建设后煤电机组应具备掺烧 10%以上绿氨能力,燃煤消耗和碳排放水平显著降低。可知,火电机组掺烧氨或纯氨是发电领域碳减排的重要技术方向。
日本是氨掺混燃烧发电的主要推动者。日本在2021年制定了“2021-2050日本氨燃料路线图”,2025年前在火力发电厂中完成20%掺混氨燃料的示范验证;随着掺烧氨技术的成熟,这一比例将上升到50%以上;到2040年左右,建设纯氨发电厂。
3、储氢载体
氨作为储氢载体使用,需要经历氨合成、液化、运输及再次提取气态氢等过程,氨-氢转化全过程工艺技术成熟。
目前,氢气储运方式主要有高压钢瓶储运、管道气态加压输送、低温液态氢储运、液态有机物储运、液氨储运和金属固态氢储运等六种。其中,液氨储运是通过氨合成、液化、运输及再气化提取氢气,氨在-33℃或1MPa条件下液化,加氢/脱氢成本占比85%以上,对运距不敏感,适用于大宗氢气中长距离储运,尤其是远洋运输,是未来氢气储运最具潜力的方式之一。
4、化工原料
绿氨作为具有潜力的绿色氮肥以及绿色化工品的主要原料,将有力推动“绿氨+绿肥”、“绿氨化工”产业链的快速发展。
与化石能源为原料的合成氨相比,预计在2035年前绿氨作为化工原料使用还未形成有效竞争力