綠氨產(chǎn)業(yè)興起不是偶然，也不是虛火?；谏a(chǎn)工藝，綠氨與綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密相關(guān)。
▲圖為大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項目。吉電股份/供圖
氨廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，我國目前是全球最大的合成氨生產(chǎn)及消費國。根據(jù)畢馬威發(fā)布的報告，從全球范圍來看，2021年綠氨市場規(guī)模約為3600萬美元，2030年預(yù)計將達到54.8億美元，年均復(fù)合增長率可達74.8%。
日前，內(nèi)蒙古包頭市達爾罕茂明安聯(lián)合旗國際氫能冶金化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)日產(chǎn)1800噸綠氨項目完成簽約。項目總投資約120億元，預(yù)計今年4月開工，2025年投入運行。采用綠氫和空氣中的氮氣為原料生產(chǎn)合成氨，建成后將成為我國首個全動態(tài)碳中和綠色合成氨項目。
氨廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，我國是目前全球最大的合成氨生產(chǎn)及消費國。但長期以來，氨的制取主要依賴化石燃料，不僅存在能量轉(zhuǎn)換效率偏低等問題，生產(chǎn)過程還排放大量二氧化碳。統(tǒng)計顯示，煤制氨、天然氣制氨的噸產(chǎn)品碳排放量分別約為 4.2噸、2.04噸，節(jié)能降碳潛力巨大。如今有了“綠氨”新路線，未來咋發(fā)展？
有政策支持 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好
不同于以煤、氣為原料，綠氨經(jīng)由綠電、綠氫產(chǎn)生，工藝過程接近零碳。據(jù)國際能源署預(yù)測，在可持續(xù)發(fā)展情景中，基于電解水制氫及碳捕捉、封存技術(shù)，到2050年氨生產(chǎn)的碳排放強度有望下降78%。在“雙碳”戰(zhàn)略下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱情高漲。
據(jù)中訊化工信息研究院統(tǒng)計，截至今年2月，全國規(guī)劃的綠氨項目已接近50個，產(chǎn)能規(guī)模超過800萬噸。其中，80%以上的項目集中在內(nèi)蒙古、吉林兩地，寧夏、甘肅、青海等地有少量分布。參與者既有國家能源集團、京能集團等央國企，也包括中國天楹、遠景科技集團等民營企業(yè)。
“綠氨產(chǎn)業(yè)興起不是偶然，也不是虛火。”該院資深分析師崔軍告訴記者，基于生產(chǎn)工藝，綠氨與綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密相關(guān)。繼去年初國家層面出臺《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》后，多個省級氫能專項規(guī)劃緊跟其后，并配套拿出重點綠氫項目名單。在此指引下，綠氨發(fā)展有了實實在在的依托。
以目前國內(nèi)在建最大的綠氫合成綠氨創(chuàng)新示范項目——大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項目（以下簡稱“大安項目”）為例，主體建設(shè)單位國家電投吉電股份大安吉電綠氫能源有限公司總經(jīng)理梁宏表示，項目的啟動實施為吉林省“氫動吉林”行動提供了有力支撐，吉林省有關(guān)政策的出臺也為后續(xù)二期項目的規(guī)劃建設(shè)提供契機與支持。同時，吉林西部作為全國風(fēng)能、太陽能資源最優(yōu)越的區(qū)域之一，已被納入國家重點發(fā)展的九大清潔能源基地規(guī)劃，風(fēng)電、光伏發(fā)電成本較低，資源優(yōu)勢明顯。
“以項目所在地為中心，半徑300公里范圍內(nèi)，涵蓋了大慶、長春等主要城市，便于滿足下游產(chǎn)品需求。通過公路、鐵路運輸至琿春或大連口岸，產(chǎn)品還可進入國際市場。”梁宏介紹，項目建成后，每年可減碳約65萬噸，目前已與多家企業(yè)達成合作意向。
效益可提升 技術(shù)待突破
火熱之下有隱憂。多位人士一致表示，綠氨產(chǎn)業(yè)整體尚處萌芽階段，面臨著多重困境。
首先是項目經(jīng)濟性。梁宏坦言，大安項目動態(tài)總投資為59.5億元，經(jīng)測算資本金內(nèi)部收益率可達4.57%，具有一定的經(jīng)濟可行性。“但是要想比肩傳統(tǒng)煤制路線，最需要克服的難題仍是成本。”
梁宏稱，作為綠氨制取的核心環(huán)節(jié)，綠電制氫成本主要取決于電價，僅此一項就占到生產(chǎn)總成本的70%左右。綠電轉(zhuǎn)化項目與大電網(wǎng)連接，又受到環(huán)境影響，上網(wǎng)和下網(wǎng)電價沒有補貼，導(dǎo)致綠電制氫的成本仍然高于傳統(tǒng)路線。“未來，隨著制氫合成氨技術(shù)更新迭代，設(shè)備耗電量將會降低，合成氨價格預(yù)計呈增長態(tài)勢，項目收益率有望增高。”
崔軍認為，解決經(jīng)濟性的關(guān)鍵在于技術(shù)突破。“技術(shù)革新不僅涉及成本問題，還事關(guān)項目能否穩(wěn)定運行。生產(chǎn)原料和工藝變了，不同于傳統(tǒng)合成氨路線的長周期穩(wěn)定生產(chǎn)，可再生能源發(fā)電本身具有間歇性，導(dǎo)致綠氫合成綠氨系統(tǒng)的波動性較強。要適應(yīng)變化，各環(huán)節(jié)裝置及工藝都需進一步優(yōu)化，開發(fā)真正適合綠氨的生產(chǎn)方案。目前，這樣的工業(yè)化技術(shù)還不成熟。”
寧夏氨氫產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長鄧立濤提出，在可再生能源資源豐富的地區(qū)布局綠氨項目具有先天優(yōu)勢，但長遠來看，也要謹防扎堆帶來的同質(zhì)化競爭隱患。“既要看到上游制取基礎(chǔ)，也要結(jié)合實際需求，考慮下游應(yīng)用。立足于風(fēng)光資源、消納市場、運輸半徑等條件，綜合考量才有可能進一步降本。比如寧夏當(dāng)?shù)氐膮侵姨柹介_發(fā)區(qū)中國氨氫谷綜合能源一體化項目，以太陽山開發(fā)區(qū)為中心點，布局開發(fā)光伏制氫、合成綠氨工廠等項目。我們不僅要耦合開發(fā)區(qū)內(nèi)的煤化工、油化工企業(yè)用氫、用氨需求，還計劃將綠氨轉(zhuǎn)運至氫能城市示范群相關(guān)城市。”
發(fā)展前景好 產(chǎn)業(yè)盼聯(lián)通
根據(jù)畢馬威在2022年12月發(fā)布的報告《綠氨行業(yè)概覽與展望》，從全球范圍來看，2021年綠氨市場規(guī)模約為3600萬美元，2030年預(yù)計將達到54.8億美元，年均復(fù)合增長率高達74.8%。除了現(xiàn)有應(yīng)用，綠氨還可拓展作為儲運氫載體，實現(xiàn)氫的低成本運輸；用于集裝箱船等大型船舶遠航領(lǐng)域，成為未來航運業(yè)脫碳的主力燃料之一；推進火電機組摻燒氨或純氨等低碳燃料，為電力行業(yè)提供減碳方案。
面對廣闊前景，全行業(yè)如何發(fā)力？上述報告建議，在產(chǎn)業(yè)萌芽時期，由政府出臺政策引導(dǎo)發(fā)展，化工、能源等相關(guān)企業(yè)可密切關(guān)注產(chǎn)業(yè)動態(tài)、緊跟政策導(dǎo)向，抓住先發(fā)優(yōu)勢布局綠氨產(chǎn)業(yè)鏈。同時，緊密關(guān)注并跟隨產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行技術(shù)攻關(guān)，結(jié)合自身資源情況，改造傳統(tǒng)合成氨工廠或新建可再生能源氨工廠，設(shè)計一條適合企業(yè)戰(zhàn)略和自身實際的路徑。
“目前，相關(guān)產(chǎn)業(yè)扶持政策多集中在制氫環(huán)節(jié)，下游產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)產(chǎn)品幾乎沒有。希望可以針對綠氫制綠氨及相關(guān)產(chǎn)業(yè)出臺政策，不僅可以幫助先試先行的企業(yè)減輕投資壓力，還可以更好地推進更多項目落地。”梁宏道出訴求。此外，他認為示范項目采用多種技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，諸如離網(wǎng)制氫、大規(guī)模儲氫等研發(fā)的投入較高，希望主管部門進一步予以支持，大力推動儲能、儲氫、水電解制氫等先進技術(shù)研發(fā)及商業(yè)化進程。
另有來自化工領(lǐng)域的專家提出，傳統(tǒng)合成氨制取屬于成熟化工項目，綠氨發(fā)展可打破與化工、電力行業(yè)的壁壘，實現(xiàn)電-氫-氨化產(chǎn)業(yè)有效聯(lián)通。在此基礎(chǔ)上，支持可再生能源發(fā)電側(cè)制綠氫合成氨項目，制定電-氫-氨化與電網(wǎng)互濟用電政策，分類指導(dǎo)、穩(wěn)步推進荒漠、戈壁、沙漠等可再生能源配套的電解水制氫合成氨選址單獨設(shè)立化工園區(qū)等。
