氨作為一種“無碳”清潔能源，為實現能源結構快速調整、加快碳中和進程提供了新選擇，許多國家積極開展綠氨技術研究并規劃產業布局。我國氨的生產、儲運、供給等環節已成體系，擁有良好的合成、利用基礎條件，未來全球氨能產業將占據重要地位。

      1.氨的簡介

       氨，化學分子式為NH3，常溫下是一種無色氣體，易揮發，可燃，具有強烈刺激性氣味。氨是世界上產量最多的無機化合物之一，可用于生產硝酸、化肥以及制冷劑等，其中80%的氨用于化肥生產。

       2.合成氨消費量

       全球合成氨消費總量為1.75億噸/年，其中中國、東歐、南亞、美國和中東地區居世界合成氨消費量前五位，合計占比為72.9%。國際合成氨消費主要在化肥領域，占總消費量的比例達81.6%，其中尿素作為最大的消費領域，消費占比約為54.2%，工業用合成氨的占比也在增加。預計到2025年，全球合成氨消費量達到近2億噸/年。

       國內合成氨消費結構與國際類似，化肥領域消費占比達到80.0%。近幾年，化肥領域氨消費量達到頂峰導致合成氨消費量增長放緩。化肥領域消費合成氨占比呈現下降趨勢，工業、儲能等領域氨消費量逐漸增加。工業用氨將在2035年達到頂峰，占比約54%，再逐年下降，到2050年占比為30%，與2020年水平基本持平；儲能用氨將是未來合成氨產業發展的主要動力，在2030年后進入快速發展期，到2050年達到50%的占比。

       3.氨的來源

       合成氨按照原料來源為棕氨、藍氨和綠氨等3種。棕氨以煤、天然氣等傳統化石燃料為原料，生產中伴隨大量的二氧化碳排放。藍氨與棕氨類似，由化石能源制取，但不同的是，藍氨通過CCS技術對生產過程中釋放的CO2進行捕獲和封存，二氧化碳排放量相比減少約85%。綠氨以氫氣為原料，利用可再生能源電解水制備H2，再與N2進行氨的合成。采用該方法，可在氨的全生命周期內實現“零碳”排放。

       國際上合成氨以天然氣為主要生產原料。由于我國富煤少氣的能源結構特點，國內合成氨以煤為主要原料,占總產能的77%。每噸氨需要排放超過4.5噸二氧化碳，其中生產過程排放占2/3以上。近年來受國內淘汰落后產能以及能耗雙控等影響，煤制合成氨產能有所下降。在未來工業、儲能領域需求增加和節能減排的雙重作用下，合成氨產能將由棕氨向綠氨轉型，逐漸形成以綠氨為主的產業格局。

       國內外正在積極開展綠氨技術的研究和應用，主要包括先進合成氨工藝和催化劑、新型低溫低壓合成氨工藝和催化劑、前沿的合成氨工藝等。作為綠氨生產關鍵原料綠氫，其制備技術逐漸成熟，同時高壓氣態儲氫和液氫儲氫技術在國內已規模應用。風、光等可再生能源發電成本不斷下降，上網發電量逐年攀升，制氫設備能耗指標不斷降低，可再生能源發電制取“綠氫”的成本不斷下降。據預測，2030年可再生能源制氫成本有望與化石能源制氫平價，2050年可再生能源制氫將成為主流的制氫技術。

       目前全球已布局超過60個綠氨項目，如美國能源部REFUEL計劃、智利Trammo100萬噸綠氨項目、丹麥5000噸綠氨示范項目、葡萄牙綠氫/綠氨項目、澳大利亞AREH項目等，全球綠氨規劃總產能超過1500萬噸/年。國家能源集團、國電投、遠景能源、吉能股份、中國氫能、明拓集團等為代表的企業積極投資布局風光電氫氨一體化項。項目主要分布在西北、東北等可再生資源豐富的地區，全國規劃綠氨項目總產能約380萬噸，其中內蒙古2022年公布的綠氨產能約180萬噸。部分項目獲得備案，正在融資和籌建階段，預計2025-2026年陸續投產。

       4.氨的用途

       氨的用途日漸多樣化，除了作為工業原料，還可以作為儲氫載體、發電廠燃料、航運無碳燃料等諸多領域。

      （1）儲氫

       液氨比液氫具有更高的體積能量密度，體積載氫效率是氫氣的1.5倍。氨氣在常壓下-33℃就可以液化，而氫氣需要低于-253℃。另一方面，氨的工業化生產和應用已經有百余年的歷史，技術體系和儲運基礎設施完備，有管道、船舶、公路拖車等多種運輸方式。以液氨作為儲氫載體，遠洋運輸1kg氫的成本為0.1～0.2美元，低于通過管道或輪船運輸渠道，有望成為未來氫氣儲運的最佳方式之一。

     （2）發電

       中國燃煤發電產生的二氧化碳排放量占二氧化碳排放總量的1/3左右，減少燃煤發電二氧化碳排放，推進火電機組摻燒氨或純氨等低碳燃料是發電領域碳減排的重要技術方向。摻氨燃燒可以利用現有電廠設施，無需對鍋爐主體進行大規模改造，成為現階段降低燃煤電廠碳排放的可行性選擇。2022年國家能源集團以35%摻燒比例在40MW燃煤鍋爐上實現了混氨燃燒工業應用。結果表明在摻氨比例和氨注入位置一定的情況下，燃燒后生成的氮氧化物比燃煤工況還要低。若現有煤電機組均實施35%混氨燃燒，每年可減少二氧化碳排放9.5×108噸。

     （3）航運無碳燃料

       船舶運輸是國際貿易的主要貨運形式，其承擔了全球貿易運輸總量的90%以上。據統計，海運產生的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的3～4%，碳減排需求顯著。氨燃料高體積能量密度屬性可以提高船體空間利用率，氨作為無碳燃料，可以從根本上減少二氧化碳排放，因此氨被認為是一種適合遠洋貨運的清潔燃料。2021年10月，中國船級社發布了《船舶應用液氨燃料指南（征求意見稿）》，這是國內首個氨能船舶的規范文件。2022年3月，由中國船舶集團設計建造的氨和液化天然氣雙燃料運輸船已成功實現下水。預計到2035年，氨燃料經濟性可達到傳統燃油水平。

      5.國內綠氨政策

      我國進入“十四五”能源結構調整關鍵期，密集發布多項政策，支持綠氫、綠氨發展，推動能源結構轉型和能耗雙降。2022年1月，國家發展和改革委員會、國家能源局印發《“十四五”新型儲能發展實施方案》，要求拓展氫(氨)儲能應用領域，開展依托可再生能源制氫(氨)的儲能試點示范，滿足長周期、多時間尺度的儲能應用需求。

       2022年2月，國家發改委發布《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南(2022年版)》，其中對合成氨行業提出節能降碳改造升級實施要求,推動開展綠色低碳能源制合成氨技術研究和示范，優化合成氨原料結構，增加綠氫原料比例，降低合成氨生產過程碳排放。

       2022年8月,工業和信息化部、發展改革委、生態環境部三部委聯合印發《工業領域碳達峰實施方案》,要求擴大綠色低碳產品供給。大力發展綠色智能船舶,加強船用混合動力LNG動力、電池動力、氨燃料、氫燃料等低碳清潔能源裝備研發。

       總體來看，在全球碳減排背景下，綠氨在儲能和氨燃料應用方面尚未實現規模化，仍有一些突出問題亟待解決，綠氫綠氨制備成本高，氨燃料的技術尚不成熟，可再生能源發電與綠氨生產連續穩定運行時間不匹配等等。未來，需要建立全國統一“綠電-綠氫-綠氨”大市場機制，規范配套標準體系，加快綠氫、綠氨關鍵技術攻關，優化產業發展支撐政策，推動綠氨產業飛速發展。