綠氨為什么那么火？綠氨可應用在哪些領域

氨由于其在儲存和運輸方面的明顯優(yōu)勢，正在從最傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)化肥領域向能源領域拓展。今年初，國家發(fā)改委聯(lián)合其他部委連發(fā)兩文，提出逐步引導原本高耗能的傳統(tǒng)合成氨優(yōu)化原料結構和生產(chǎn)技術、淘汰落后低效產(chǎn)能，向綠氨發(fā)展；以及探索開展可再生能源制氫在合成氨等行業(yè)替代化石能源的示范等。未來合成氨市場將進一步由傳統(tǒng)合成氨向綠氨轉移，綠氨的市場規(guī)模必將得到進一步釋放。氨是生產(chǎn)及應用最廣泛的化學品之一氨目前是世界上生產(chǎn)及應用最廣泛的化學品之一，主要用于制作硝酸、化肥、炸藥以及制冷劑等。目前全球八成以上的氨用于生產(chǎn)化肥。就我國而言，氨主要分農(nóng)業(yè)、工業(yè)、儲能(新增用途）等三大用途。從2020年的數(shù)據(jù)來看，農(nóng)業(yè)用氨占比71%，工業(yè)使用占比29%。隨著未來化肥效能的進一步提升，農(nóng)業(yè)用氨占比將逐年減少，到2050年下降到20%；工業(yè)用氨將在2035年達到頂峰，占比約54%，再逐年下降，到2050年占比為30%，與2020年水平基本持平；儲能用氨將在2030年后進入快速發(fā)展期，到2050年達到50%的占比，是未來合成氨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要動力。1）目前全球氨產(chǎn)量約2.53億噸，其中98%由化石能源制得，其碳排放占全球的1.8%，是全球碳排放“大戶”。中國2020年數(shù)據(jù)顯示，化工行業(yè)中氨的碳排放量為2.2億噸，位居首位，略高于煉油行業(yè)。未來基于化石燃料的傳統(tǒng)合成氨工業(yè)很難持續(xù)，積極尋找綠色制氨方案，逐步實現(xiàn)高效、低能耗、低排放、可持續(xù)的氨生產(chǎn)，是亟待解決的能源技術挑戰(zhàn)。2）由于氫氣是氨的主要生產(chǎn)原料，因此根據(jù)制氫過程中碳排放量的不同，也可以將氨進行顏色分類為灰氨、藍氨、藍綠氨和綠氨四類。圖1綠氨產(chǎn)業(yè)鏈結構（圖片來源：畢馬威報告）中國合成氨市場規(guī)模為千萬噸級，規(guī)模位居全球第一。根據(jù)Wind數(shù)據(jù)，2021年總產(chǎn)量5,189萬噸，占全球合成氨市場份額約30%，現(xiàn)階段中國合成氨市場基本保持供需平衡。受國家雙碳戰(zhàn)略和供給側改革的影響，傳統(tǒng)合成氨向綠氨過渡已是必然趨勢。2022年2月，國家發(fā)改委等四部委聯(lián)合發(fā)文《高耗能行業(yè)重點領域節(jié)能降碳改造升級實施指南（2022年版）》，2022年3月發(fā)改委和能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》均提出要加快發(fā)展綠氨。未來合成氨市場將進一步由傳統(tǒng)合成氨向綠氨轉移，綠氨的市場規(guī)模必將得到進一步釋放。綠氨應用領域集中在固碳、儲氫、航運和摻混發(fā)電等場景1.固碳載體：綠氨生產(chǎn)過程接近“零碳”，耦合CCS技術固定二氧化碳，有助于實現(xiàn)“雙碳”目標。o2021年我國合成氨碳排放量約2億噸，氨自身的碳減排是重點，而經(jīng)由綠電、綠氫產(chǎn)生的綠氨能夠實現(xiàn)接近“零碳”排放。1）氨耦合CCS捕捉二氧化碳，經(jīng)過化學反應固定二氧化碳。天然氣耦合CCS制取每噸氨的碳排放量可從1.8噸減少至0.1噸，煤耦合CCS制取每噸氨的碳排放量更是從3.2噸減少至0.2噸。2）在可持續(xù)發(fā)展情境下，基于電解水制氫技術和CCS，到2050年氨生產(chǎn)的碳排放強度將下降78%，其中通過電解水制氫合成綠氨減少的二氧化碳排放量將從今天的微乎其微提高到29%，通過CCS累計固定的二氧化碳占比為16%。2.氫的載體：綠氨作為儲運氫的載體，可實現(xiàn)氫的低成本遠洋運輸。1）氨的特性適合儲運氫。氨比氫氣更容易液化，常壓下氨氣在-33°C可以液化，而氫氣需要低于-253°C，且同體積的液氨比液氫多至少60%的氫。2）氨的儲運基礎設施完善。氨有管道、船舶等多種運輸方式，其中通過液氨運輸一千克氫的遠洋運輸?shù)某杀緸?.1-0.2美元，低于通過管道和輪船的氫運輸渠道。3）氫作為清潔能源具有較大發(fā)展?jié)摿?，作為氫載體的氨未來可期。氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，到2030年綠氫的產(chǎn)量將增長至770萬噸，氨作為氫的載體達100萬噸。3.無碳燃料：綠氨是未來航運業(yè)脫碳的主力燃料之一。1）在目前關注度較高的零碳能源中，綠氨動力船舶能量密度大大高于氫氣，且可利用現(xiàn)有氨供應鏈和基礎設施，在集裝箱船等大型船舶遠航領域具有較好的推廣應用前景。航運業(yè)內普遍認為，綠氨是未來航運業(yè)脫碳的主力燃料之一。2）據(jù)英國勞氏船級社預測，在2030-2050年間，氨能作為航運燃料的占比將從7%上升為20%，取代液化天然氣等成為最主要的航運燃料；其次為氫能，占比從2030年的8%上升為19%，與氨能的重要性相當。4.摻混發(fā)電：實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展愿景下，推進火電機組摻燒氨或純氨等低碳燃料是發(fā)電領域碳減排的重要技術方向。1）摻混燃燒發(fā)電能夠為煤電廠提供減碳方案，彌補可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性、保障電力安全，以及為可再生能源生產(chǎn)條件不利的國家提供減碳的替代方案。2）由于日本能源結構等因素影響，日本在氨能的開發(fā)利用上走在前沿。日本在2021年制定了“2021-2050日本氨燃料路線圖”，到2040年左右，建設純氨發(fā)電廠。中國燃煤鍋爐混氨實現(xiàn)35%摻燒比例，對于氨燃燒的反應動力學機理仍處于不斷驗證改進階段，摻氨發(fā)電技術在燃煤發(fā)電廠的商業(yè)化進程中仍面臨挑戰(zhàn)。國內外企業(yè)積極布局綠氨產(chǎn)業(yè)全球綠氨產(chǎn)業(yè)發(fā)展處在產(chǎn)研結合和商業(yè)化早期階段，但由于其廣闊的市場前景，海外和中國企業(yè)競相布局綠氫-綠氨賽道。1）預計2025年以后，海外綠氨將主導氨的新增產(chǎn)能。已經(jīng)有60多家企業(yè)宣布建立可再生氨工廠，主要分布在歐盟、澳大利亞和智利等，項目集中投產(chǎn)時間在2026年左右。2）中國綠氨項目主要分布在可再生資源豐富區(qū)域。在“雙碳”背景下，伴隨著綠氫的發(fā)展，氫的載體綠氨也被化工和能源企業(yè)重視，多家國企和部分行業(yè)領先民企正在國內