7月8日,遠(yuǎn)景科技集團(tuán)在內(nèi)蒙古赤峰投運(yùn)的32萬(wàn)噸/年綠色氫氨項(xiàng)目引發(fā)行業(yè)高度關(guān)注。據(jù)悉,該項(xiàng)目一期配套143萬(wàn)千瓦風(fēng)電光伏及680兆瓦時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng),可產(chǎn)綠色合成氨32萬(wàn)噸。按照規(guī)劃,三期全部投產(chǎn)后總產(chǎn)能將達(dá)152萬(wàn)噸。
作為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的百萬(wàn)噸級(jí)綠色氫氨項(xiàng)目首期工程,該項(xiàng)目標(biāo)志著我國(guó)在可再生能源制氫合成氨領(lǐng)域取得重大突破,為化工行業(yè)深度脫碳提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑。
01綠色氫氨:化工脫碳的關(guān)鍵載體
綠色氫氨,是指利用可再生能源(如風(fēng)能、太陽(yáng)能)電解水制氫,再將氫氣與空氣中分離出的氮?dú)夂铣砂钡倪^程。相較于傳統(tǒng)的以化石能源為原料制取氨的方式,綠色氫氨實(shí)現(xiàn)了從源頭到終端的全流程低碳甚至零碳排放,是應(yīng)對(duì)全球氣候變化、推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一環(huán)。
近年來,在全球碳中和目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下,綠色氫氨產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。各國(guó)紛紛出臺(tái)政策,加大對(duì)綠色氫氨項(xiàng)目的支持力度,推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)布局。根據(jù)國(guó)際能源署(IEA)預(yù)測(cè),到2050年,全球綠氨產(chǎn)量有望達(dá)到數(shù)億噸,成為未來能源產(chǎn)量的重要組成部分。
在化工生產(chǎn)過程中,碳排放主要來源于能源消耗和化學(xué)反應(yīng)本身。綠色氫氨項(xiàng)目構(gòu)建的“綠電—綠氫—綠氨”全鏈條,利用可再生能源發(fā)電驅(qū)動(dòng)電解水制氫,再合成氨,全程100%依賴綠電,從源頭實(shí)現(xiàn)了“零碳排放”。以赤峰綠色氫氨項(xiàng)目為例,其全部建成后,能為全球減少約912萬(wàn)噸碳排放,規(guī)??氨?520萬(wàn)輛燃油車的年排放量。這對(duì)于化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)深度脫碳具有重要示范意義。
02產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與突破方向
從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用維度看,綠色氫氨的價(jià)值體現(xiàn)在三個(gè)層面:
作為化工領(lǐng)域的基礎(chǔ)原料,它能直接替代傳統(tǒng)工藝中的化石基原料,用于生產(chǎn)氮肥、己內(nèi)酰胺、丙烯腈等產(chǎn)品,從源頭降低整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的碳足跡。
同時(shí),重化工業(yè)(如合成氨、煉化、鋼鐵等)是能源消耗和碳排放大戶,而可再生能源的規(guī)?;瘧?yīng)用需要高效的儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)化載體,氨恰好能承擔(dān)這一角色。其高體積能量密度和低溫可液化的特性,完美解決了氫能儲(chǔ)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性瓶頸,為化工與能源系統(tǒng)的深度融合提供了理想載體。
更深層次來看,綠色氫氨還能串聯(lián)起可再生能源電力、化工生產(chǎn)與能源存儲(chǔ)等多個(gè)系統(tǒng),通過多環(huán)節(jié)的協(xié)同優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)業(yè)體系的有機(jī)耦合,為整體能源與化工網(wǎng)絡(luò)的低碳化運(yùn)轉(zhuǎn)提供支撐。
不過,也應(yīng)看到,盡管綠色氫氨產(chǎn)業(yè)前景廣闊,但其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍面臨不少挑戰(zhàn),而突破這些瓶頸需要針對(duì)性的探索。
經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前最突出的問題,需從多方面發(fā)力解決。好消息是,相關(guān)研報(bào)顯示,綠電價(jià)格下降帶動(dòng)綠氨成本呈顯著下降趨勢(shì),疊加碳交易成本后經(jīng)濟(jì)性逐步顯現(xiàn)。目前電解水合成綠氨成本為4500-4600元/噸,高于煤合成氨成本。考慮到隨著技術(shù)發(fā)展,未來綠氨成本價(jià)格將有較大下降空間。
標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失也制約著產(chǎn)業(yè)發(fā)展,包括綠氨認(rèn)證需符合歐盟RFNBO等要求、氨燃料的安全規(guī)范,以及跨境貿(mào)易相關(guān)規(guī)則等,都亟待完善。
技術(shù)層面同樣需要持續(xù)創(chuàng)新,比如開發(fā)低溫低壓合成氨催化劑、轉(zhuǎn)化率超99%的高效氨裂解技術(shù),以及解決混燒過程中的氮氧化物控制問題等,這些都是推動(dòng)綠色氫氨產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵突破點(diǎn)。
03中國(guó)化企的戰(zhàn)略機(jī)遇
赤峰項(xiàng)目的順利投產(chǎn),標(biāo)志著我國(guó)在綠色氫氨領(lǐng)域已搶占先發(fā)優(yōu)勢(shì)。展望未來,這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可聚焦三個(gè)關(guān)鍵方向:在產(chǎn)業(yè)布局上,應(yīng)依托內(nèi)蒙古、甘肅等風(fēng)光資源豐富的區(qū)域,打造“可再生能源—電解制氫—綠色化工”一體化產(chǎn)業(yè)集群,實(shí)現(xiàn)上下游鏈條的高效聯(lián)動(dòng);在技術(shù)層面,需重點(diǎn)攻關(guān)新一代電解槽(如陰離子交換膜電解槽)、動(dòng)態(tài)工況下合成氨系統(tǒng)的控制算法,以及氨能利用終端設(shè)備等核心技術(shù),筑牢產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)根基;而在商業(yè)模式上,可探索綠氨期貨交易、碳減排收益分成機(jī)制,以及氫氨綜合能源服務(wù)站等創(chuàng)新形式,為產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展注入更多活力。
據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)預(yù)測(cè),到2030年全球綠氨年需求將達(dá)8000萬(wàn)噸,其中化工領(lǐng)域應(yīng)用占比約65%。我國(guó)憑借全球最大的合成氨產(chǎn)能(占全球28%)和領(lǐng)先的可再生能源裝機(jī)(超過12億千瓦),有望在這一新興領(lǐng)域形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
赤峰項(xiàng)目的商業(yè)化運(yùn)營(yíng),不僅為化工行業(yè)提供了切實(shí)可行的脫碳方案,更開創(chuàng)了可再生能源與重化工業(yè)深度融合的新模式。隨著碳定價(jià)機(jī)制的完善和國(guó)際綠色貿(mào)易壁壘的形成,提前布局綠色氫氨產(chǎn)業(yè)的企業(yè)將在新一輪行業(yè)變革中掌握戰(zhàn)略主動(dòng)。下一步發(fā)展需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)同推進(jìn),共同攻克技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和制度層面的關(guān)鍵瓶頸,最終實(shí)現(xiàn)化工能源系統(tǒng)的深度轉(zhuǎn)型。