國際可再生能源署：可再生氨碳減排效果分析

國際可再生能源署（IRENA）于2022年5月發(fā)布《創(chuàng)新前景：可再生氨》，對可再生氨相較于傳統(tǒng)化石能源制氫合成氨的碳減排效果進行了詳述和分析。中國氫能聯(lián)盟組織翻譯并梳理要點。

氨是一種重要的全球商品。大約85%的氨用于生產(chǎn)合成氮肥。其在其他領(lǐng)域中也有廣泛的應(yīng)用，如制冷、采礦、制藥、水處理、塑料和纖維、減少氮氧化物（NOx）排放等。

按照《巴黎協(xié)定》目標，在滿足全球氣溫上升保持在1.5攝氏度前提下，到2050年全球氨需求量預(yù)計將增長3倍，達到6.88億噸。氨是全球產(chǎn)量排名第二的化工產(chǎn)品，目前大多由天然氣（72%）和煤炭（22%）生產(chǎn)，當前產(chǎn)量為1.83億噸，每年產(chǎn)生的二氧化碳排放量為0.5Gt，約占全球總排放量的1%。隨著全球人口的增長、零碳燃料與氫載體等新興市場的發(fā)展，在滿足1.5℃目標的前提下，到2050年，全球氨需求量預(yù)計將達到6.88億噸，低碳能源市場規(guī)模超過3.54萬噸。在全球脫碳與氨需求量增長迅速的背景下，發(fā)展可再生氨，助力該行業(yè)脫碳成為主要發(fā)展目標。

預(yù)計2025年后，可再生氨將成為全球新增氨的主要生產(chǎn)方式。可再生氨與傳統(tǒng)氨在化學(xué)性質(zhì)上并無不同，唯一區(qū)別在于其所有原料和過程能源都是可再生能源，因而可再生氨在其所有當前用途中都是傳統(tǒng)氨的直接替代品。目前，可再生氨發(fā)展勢頭強勁，在2020年至2021年期間，全球范圍已有60多家可再生氨廠公布相關(guān)建設(shè)規(guī)劃，而僅10家采用碳化石配置CCS或甲烷熱解技術(shù)作為行業(yè)轉(zhuǎn)型的過渡。2021年12月，以可再生氫為原料的氨工廠在西班牙開始運營；年產(chǎn)能為120t的吉瓦(GW)級規(guī)模的可再生氨工廠，正在沙特阿拉伯建設(shè)，并計劃于2025年開始運營。

從2030年起，在部分資源優(yōu)勢地區(qū)，可再生氨可與配置CCS的化石能源制氫合成氨形成成本競爭力。可再生氨的成本主要取決于可再生氫的成本，占比在90%以上。目前新工廠的可再生氨生產(chǎn)成本為每噸720-1400美元，到2050年降至每噸氨310-610美元。根據(jù)IRENA，化石氫和可再生氫的聯(lián)合生產(chǎn)可以通過利用現(xiàn)有資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施降低成本，從而引入可再生氨。未來可再生氫生產(chǎn)成本的降低主要取決于可再生能源成本和電解槽成本的降低，以及哈伯-博世氨合成工藝的效率和優(yōu)化存儲、緩沖、尺寸和靈活性的提高。

發(fā)展建議

一

加大可再生氨核心技術(shù)的研發(fā)力度

可再生氨發(fā)展瓶頸在于其成本過高，目前基本只應(yīng)用于示范性項目。為加快其發(fā)展進程，應(yīng)重點部署現(xiàn)有的可再生氨技術(shù)，通過構(gòu)建生產(chǎn)、運輸和應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈來形成短期市場、進而推動技術(shù)創(chuàng)新，改善電解槽、氨裂解器的性能，并提高氨合成工藝的靈活性，在其具有一定成本優(yōu)勢后，以電力和航運等具備改造能力的領(lǐng)域為起點，逐步延伸至其他應(yīng)用端，支持需求側(cè)淘汰化石燃料。

圖片圖 | 早在19世紀，氨就被作為燃料。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于其他燃料的稀缺，它被用來為比利時的公共汽車提供燃料(影像5)(Kroch，1945)。最著名的是，美國宇航局在20世紀60年代使用氨為其X-15高超音速火箭動力飛機提供燃料(Valera-Medina等人，2018年)。最近，氨也被作為固定發(fā)電裝置的燃料(Valera-Medina等人，2018)和國際航運燃料(HaldorTops?e等人，2020)。

二

加強企業(yè)間合作，推動形成可再生氨產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)

在投資可再生氨產(chǎn)業(yè)鏈時應(yīng)擴大范圍，參照氫能發(fā)展，形成可再生氨的“生產(chǎn)、分銷和使用”全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。同時，在通過開展項目開發(fā)商、氨生產(chǎn)公司和用戶之間的國際合作，擴大能源和原料供應(yīng)范圍，支持全球供應(yīng)鏈的發(fā)展，提高能源安全保障與政治風(fēng)險控制能力。

圖片圖 | 決策者越來越認識到氨能源的可行性，特別是在氫經(jīng)濟和可再生能源進口的背景下。