界面新聞記者 ｜ 戴晶晶
“綠氨有望成為真正的可持續(xù)燃料，它是對綠氫很好的替代?！?/p>
4月21日，中國石油學(xué)會碳中和專業(yè)委員會成立大會暨首屆學(xué)術(shù)研討會在北京舉辦。會上，中國石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院（下稱中石油安環(huán)院）副院長/教授級高工雍瑞生在發(fā)表《“雙碳”目標(biāo)下中國石油低碳發(fā)展戰(zhàn)略思考》主題報(bào)告時(shí)作出上述表述。
氨是常見的一種化學(xué)肥料，也廣泛應(yīng)用于化工、制藥、制冷和食品等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。目前全球八成以上的氨用于生產(chǎn)化肥。
與此同時(shí)，氨也能作為燃料用于交通運(yùn)輸或發(fā)電，尤其在航運(yùn)業(yè)被認(rèn)為是一種很好的燃料。
根據(jù)主要原料氫氣的碳足跡，合成氨可分為灰氨、藍(lán)氨和綠氨。其中，綠氨是以可再生能源為動力進(jìn)行電解水制氫，再與氮通過熱催化或電催化等技術(shù)合成，即以綠氫制備綠氨。
雍瑞生在會上指出，中石油安環(huán)院認(rèn)為氨能是具有戰(zhàn)略價(jià)值的清潔能源，為實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)快速調(diào)整、加快碳中和進(jìn)程提供了一個(gè)新的解決方案。
“很多企業(yè)在水制氫上遇到了明顯的瓶頸。氨作為化肥和燃料等角色，應(yīng)該馬上能登上主流能源的舞臺。”雍瑞生稱。
氫是一種蘊(yùn)藏豐富、用途廣泛、清潔的能源載體，被稱為人類的“終極能源”。綠氫是由太陽能、風(fēng)能等可再生能源制造的氫氣，過程中幾乎不產(chǎn)生碳排放。
2022年3月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035 年)》，明確了氫的能源屬性，是未來中國能源體系的組成部分。規(guī)劃要求，到2025年，中國可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬噸/年。
但目前綠氫在盈利性、配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和儲存運(yùn)輸安全性等方面還存在著挑戰(zhàn)。
氫是元素周期表上排號第一的元素，也是質(zhì)量最輕的元素，氫氣容易發(fā)生泄漏甚至爆炸，對儲運(yùn)設(shè)施要求較高。此外，氫氣體積較大，長距離運(yùn)輸往往需要進(jìn)行低溫液化，能耗和能量損失大。
因此，更容易被液化儲運(yùn)、能量密度更高，且可作為航運(yùn)業(yè)清潔燃料的氨受到關(guān)注。
今年4月，中石油安環(huán)院雍瑞生、楊川箬等在《中國工程科學(xué)雜志》上發(fā)表名為《氨能應(yīng)用現(xiàn)狀與前景》的論文指出，據(jù)核算，100 km內(nèi)液氨的儲運(yùn)成本為150元/噸，500 km內(nèi)液氨的儲運(yùn)成本為350元/噸，僅為液氫儲運(yùn)成本的1.7%。
同時(shí)，相比于氫氣，氨的爆炸極限范圍更窄，沸點(diǎn)更高，發(fā)生火災(zāi)和爆炸的可能性更低。
根據(jù)中石油安環(huán)院論文，氨兼具有能源屬性和儲能屬性，能應(yīng)用于動力燃料、清潔電力和儲氫載體等方面。
“從能源角度看，氨的完全燃燒產(chǎn)物只有氮?dú)夂退?，既可替代部分煤炭為電力系統(tǒng)提供清潔燃料，也可替代部分化石能源為發(fā)動機(jī)提供清潔燃料。”論文總結(jié)稱。
氨可經(jīng)催化分解制取氫，可以作為儲運(yùn)氫的載體，實(shí)現(xiàn)氫的低成本運(yùn)輸，拓寬氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場景。從“制?儲?輸?用”全生命周期成本來看，綠氨的成本低于綠氫。
今年，中國石油大學(xué)副教授孫暉、教授孟祥海等也發(fā)表論文表示，由于中國的電解水制氫合成氨，不易受產(chǎn)能、配額、原料及資源的限制，將有望成為電解水制氫及利用最大的產(chǎn)業(yè)鏈。
《氨能應(yīng)用現(xiàn)狀與前景》論文指出，目前全球多個(gè)大型綠氫綠氨項(xiàng)目正在推進(jìn)，預(yù)測到2030年，全球宣布的綠氨項(xiàng)目年生產(chǎn)能力為1500萬噸（為當(dāng)前氨市場的8%）。
2022年12月，畢馬威發(fā)布《綠氨行業(yè)概覽與展望》報(bào)告預(yù)計(jì)，到2030年，全球綠氨市場規(guī)模將達(dá)到54.8億美元，以2021年3600萬美元的規(guī)模為基準(zhǔn)，年均復(fù)合增長率高達(dá)74.8%。
日本是國際上首個(gè)提出氨能概念的國家。在福島核危機(jī)后，日本開始押注氫能發(fā)展以提供清潔能源。
2021年10月，日本在第六版能源戰(zhàn)略計(jì)劃中首次引入氨能，提出到2030年，利用氫和氨所生產(chǎn)出的電能將占日本能源消耗的1%。
日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省已制定計(jì)劃，到2030年用氨與煤炭混燒，替代日本燃煤發(fā)電站20%的煤炭供應(yīng)；到2050年，日本燃料結(jié)構(gòu)中使用3000萬噸可再生氨，減少傳統(tǒng)發(fā)電廠和日本航運(yùn)的排放。
4月21日，沙特阿美官微發(fā)布消息稱，首批獲認(rèn)證的低碳氨由沙特阿拉伯運(yùn)往日本，將用于混合燃料發(fā)電。
據(jù)雍瑞生在上述會上介紹，目前中國在建的綠氨項(xiàng)目約為180萬噸。
“現(xiàn)在有很多企業(yè)已進(jìn)入到具體的實(shí)施階段，”雍瑞生說，柔性合成氨技術(shù)也取得了一定的突破。
但氨要成為真正的可持續(xù)燃料，也有諸多瓶頸需要克服。例如，如何獲得充足且低成本的綠氨供應(yīng)，以及氨本身存在一定毒性和腐蝕性，使用過程中如何避免它對人體產(chǎn)生危害等。