綠氨為煤電降碳提供新路徑

近日，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案（2024—2027年）》（以下簡(jiǎn)稱《方案》），其中提出利用風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源富余電力，通過(guò)電解水制綠氫并合成綠氨，實(shí)施燃煤機(jī)組摻燒綠氨發(fā)電，替代部分燃煤。改造建設(shè)后煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上綠氨能力，燃煤消耗和碳排放水平顯著降低。

作為我國(guó)主要碳排放來(lái)源之一，燃煤發(fā)電產(chǎn)生的碳排放量約占全國(guó)碳排放總量的40%，使用綠氨等新型零碳燃料替代煤炭，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要技術(shù)，也為煤電綠色發(fā)展提供一條新路徑。那么，當(dāng)前我國(guó)實(shí)施燃煤機(jī)組摻燒綠氨發(fā)電是否具備條件？這一舉措又將為綠氨市場(chǎng)帶來(lái)哪些機(jī)遇？

已有摻氨燃燒試驗(yàn)驗(yàn)證

氨作為一種無(wú)碳燃料，在制取到應(yīng)用的全流程中無(wú)碳、硫等容易破壞環(huán)境的元素產(chǎn)生，是一種有望規(guī)模化替代化石燃料的新型零碳燃料。

“氨是一種能量密度較高的能量載體，且便于儲(chǔ)存和長(zhǎng)距離運(yùn)輸。其燃燒產(chǎn)物主要是水和氮?dú)?，因此，如果摻燒的是綠氨，確實(shí)可以作為零碳燃料減少火電廠的燃煤消耗，降低碳排放水平。相比其他技術(shù)路線，煤電機(jī)組摻氨改造可以通過(guò)相對(duì)較低的改造投入，發(fā)掘火電廠的降碳潛力?！鼻迦A大學(xué)能源與動(dòng)力工程系研究員黃中對(duì)記者表示。

據(jù)了解，目前，許多企業(yè)已成功開展煤電機(jī)組摻氨燃燒試驗(yàn)驗(yàn)證。

去年4月，安徽省能源集團(tuán)與合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心能源研究院發(fā)布消息稱，在皖能銅陵發(fā)電公司300MW燃煤機(jī)組實(shí)現(xiàn)多工況負(fù)荷下?lián)桨?0%—35%平穩(wěn)運(yùn)行，最大摻氨量大于每小時(shí)21噸，氨燃盡率達(dá)到99.99%，填補(bǔ)多項(xiàng)技術(shù)空白；同年12月，中國(guó)神華廣東臺(tái)山電廠600MW煤電機(jī)組成功實(shí)施高負(fù)荷發(fā)電工況下煤炭摻氨燃燒試驗(yàn)，成為國(guó)內(nèi)外完成摻氨燃燒試驗(yàn)驗(yàn)證的容量最大機(jī)組。

“作為氨燃燒技術(shù)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，我們認(rèn)為，大部分傳統(tǒng)燃煤鍋爐可以通過(guò)技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)摻氨混燒，目前也有許多成功的實(shí)踐案例?！闭憬髮W(xué)能源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工程師、杭州氫峰科技有限公司總經(jīng)理朱維源在接受記者采訪時(shí)指出，現(xiàn)有燃煤機(jī)組設(shè)備的升級(jí)改造是一項(xiàng)具有技術(shù)挑戰(zhàn)的工作，也是目前許多國(guó)家爭(zhēng)先發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域，《方案》的出臺(tái)將創(chuàng)造大量實(shí)踐應(yīng)用機(jī)會(huì)，可極大推動(dòng)我國(guó)摻氨燃燒技術(shù)及裝備的發(fā)展進(jìn)程，使我國(guó)在此領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位。

經(jīng)濟(jì)性是關(guān)鍵因素

在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，煤電機(jī)組摻氨燃燒也給我國(guó)綠氨產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇。當(dāng)前，僅電力行業(yè)燃煤機(jī)組每年就需消耗超20億噸煤炭，是綠氨燃料的首要替代目標(biāo)，以10%的替代率目標(biāo)估算，每年需要同等熱值的綠氨燃料超過(guò)3億噸，將極大推動(dòng)綠氨產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

不過(guò)，我國(guó)綠氨產(chǎn)業(yè)尚處起步階段，目前總體產(chǎn)能較小，且多處在前期規(guī)劃階段。朱維源告訴記者：“根據(jù)公開數(shù)據(jù)，我國(guó)現(xiàn)有在建及規(guī)劃的綠氨產(chǎn)能約1千萬(wàn)噸，尚無(wú)法滿足電力行業(yè)10%煤炭替代率的需求，并且當(dāng)前產(chǎn)能主要集中在“三北”地區(qū)，但用電大省多集中在東部沿海地區(qū)，運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)。綠氨的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)地與能耗集中地之間的物流基礎(chǔ)設(shè)施仍較為薄弱。”

產(chǎn)能之外，綠氨經(jīng)濟(jì)性也是影響其能否發(fā)揮摻燒優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵問(wèn)題。

“從技術(shù)角度講，大部分燃煤鍋爐具備一定的摻氨能力，但與之配套的氨源保障、道路運(yùn)輸、廠內(nèi)存儲(chǔ)等方面均存在短板?！秉S中表示，“目前綠氨摻燒發(fā)電成本遠(yuǎn)高于燃煤發(fā)電，在沒(méi)有配套支持政策的前提下，摻氨會(huì)極大加重發(fā)電企業(yè)的經(jīng)營(yíng)負(fù)擔(dān)，限制其推廣和使用，這是影響摻氨技術(shù)能否真正落地應(yīng)用的主要因素。”

據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)綠氨裝置均是小規(guī)模試生產(chǎn)，尚無(wú)大規(guī)模綠氨合成裝置投入運(yùn)行，因此暫無(wú)可參考的綠氨市場(chǎng)價(jià)格。近日，全球性組織H2Global　Foundation公布的德國(guó)氫衍生物進(jìn)口計(jì)劃下首個(gè)綠氨合同的初步競(jìng)標(biāo)結(jié)果顯示，中標(biāo)的綠氨噸價(jià)約為811歐元（約合6400元人民幣），考慮到運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，每噸進(jìn)口成本約為1000歐元（約合7900元人民幣）。對(duì)比當(dāng)前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)合成氨不足3000元的市場(chǎng)均價(jià)，溢價(jià)超2倍。

朱維源指出，綠氨生產(chǎn)主要消耗綠色電力，合成1噸綠氨大約消耗12000度綠電。未來(lái)，隨著綠電成本的進(jìn)一步降低，綠氨制造成本也將隨之下降。

需加強(qiáng)保障措施

總體來(lái)看，燃煤機(jī)組摻氨燃燒對(duì)于推動(dòng)煤電行業(yè)低碳發(fā)展優(yōu)勢(shì)明顯、潛力巨大，但當(dāng)前綠氨在產(chǎn)能問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題以及配套設(shè)施問(wèn)題等方面的諸多挑戰(zhàn)也不可忽視。

對(duì)于接下來(lái)如何進(jìn)一步落實(shí)燃煤機(jī)組摻氨燃燒改造，《方案》也給出了具體保障措施。《方案》明確，發(fā)揮政府投資放大帶動(dòng)效應(yīng)，利用超長(zhǎng)期特別國(guó)債等資金渠道對(duì)符合條件的煤電低碳化改造建設(shè)項(xiàng)目予以支持。對(duì)納入國(guó)家煤電低碳化改造建設(shè)項(xiàng)目清單的項(xiàng)目，在統(tǒng)籌綜合運(yùn)營(yíng)成本、實(shí)際降碳效果和各類市場(chǎng)收益的基礎(chǔ)上，探索建立由政府、企業(yè)、用戶三方共擔(dān)的分?jǐn)倷C(jī)制，給予階段性支持政策。

多位受訪的專家也結(jié)合實(shí)際情況，給出了自己的建議。

黃中建議：“要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，做好示范機(jī)組遴選。同時(shí)，制定相應(yīng)的政策保障措施，既要避免因?yàn)榘痹床蛔阍斐扇济弘姀S‘無(wú)氨可摻’的情況，也要避免燃煤電廠因?yàn)槌杀疽蛩爻霈F(xiàn)‘改而不摻’的局面?！?/span>

“首先，在現(xiàn)有綠氨產(chǎn)能不足的階段，建議在煤電機(jī)組摻氨技改時(shí)允許使用灰氨做摻燒能力的驗(yàn)證。其次，在氨能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展初期，需對(duì)應(yīng)用端給予一定政策支持；對(duì)氨摻燒科技及裝備研發(fā)領(lǐng)域給予一定扶持，如重大專項(xiàng)資金、政府引導(dǎo)投資基金等。另外，應(yīng)科學(xué)論證氨作為燃料使用時(shí)應(yīng)滿足的安全與環(huán)保條件，對(duì)于符合使用條件的企業(yè)在立項(xiàng)環(huán)節(jié)給予政策便利。最后，要加強(qiáng)氨運(yùn)輸鐵路、港口以及液氨管道等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)?！敝炀S源表示。

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