儲(chǔ)氫新思路！把“氫”困在“氨”里？

□ 趙佳亮

近日，新能源界爆出一個(gè)猛料，綠色氫-氨產(chǎn)業(yè)有了新進(jìn)展，遠(yuǎn)景科技集團(tuán)打造的全球最大150萬(wàn)噸綠色氫-氨項(xiàng)目第一階段30萬(wàn)噸綠色氫-氨首期工程，在內(nèi)蒙古赤峰順利投產(chǎn)。從2022年立項(xiàng)，短短兩年時(shí)間，項(xiàng)目不僅首期建成投產(chǎn)，而且產(chǎn)出了第一罐綠色液氨，使用了100%的綠色電力。這為世界發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè)樹立了標(biāo)桿。讓人好奇的是，綠色氫-氨工程到底有哪些看點(diǎn)值得關(guān)注？跟國(guó)內(nèi)外其他氫-氨項(xiàng)目相比，為什么此次氫-氨項(xiàng)目能引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展？

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氫能，被譽(yù)為“21世紀(jì)終極能源”。然而，在當(dāng)下節(jié)點(diǎn)，以制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、用氫為主的氫能產(chǎn)業(yè)鏈存在儲(chǔ)運(yùn)難、本質(zhì)安全性弱等痛點(diǎn)，為此，國(guó)際社會(huì)高度關(guān)注一種高效、安全的氫能載體——氨?；诎钡蛢r(jià)和安全運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，近年來(lái)世界各國(guó)均在積極開展氨能產(chǎn)業(yè)布局。中國(guó)工程院院士付賢智團(tuán)隊(duì)曾系統(tǒng)換算過(guò)氨的運(yùn)輸成本，結(jié)果顯示，一輛液氨槽罐車可以運(yùn)輸30噸的液氨（含氫量5200公斤），遠(yuǎn)高于長(zhǎng)管拖車運(yùn)氫（含氫量不到400公斤），因此運(yùn)輸成本呈數(shù)量級(jí)下降。

合成氨已有100多年發(fā)展歷史，氨的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)及使用已形成完備的產(chǎn)業(yè)鏈、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及安全規(guī)范?，F(xiàn)階段合成氨包括灰氨、藍(lán)氨、綠氨三種合成工藝。我國(guó)傳統(tǒng)的合成氨工藝便是灰氨，通常以煤為原料，氫氣與空氣分離制備的氮?dú)猓诖呋瘎┳饔煤透邷馗邏簵l件下合成氨，但危險(xiǎn)系數(shù)大，且能耗高。而藍(lán)氨合成工藝與灰氨基本相似，但會(huì)對(duì)工藝流程進(jìn)行碳捕集與封存。在備受關(guān)注的綠氨工藝路線中，則是將可再生能源電力電解制氫技術(shù)，結(jié)合低溫低壓的綠色合成氨技術(shù)，把大規(guī)模的風(fēng)、光等可再生能源電力電解制氫后再高效合成氨。這些綠色電力儲(chǔ)存在氨里，氨再作為能源運(yùn)輸?shù)饺珖?guó)各地使用。

從綠電到綠氫，再到綠氨，這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈至少涉及三個(gè)工程領(lǐng)域：一是風(fēng)電和光伏發(fā)電，屬于電磁學(xué)領(lǐng)域；二是利用電解槽電解水制取氫氣，屬于電化學(xué)領(lǐng)域；三是從空氣中分離氮?dú)?，再跟氫氣合成氨，又屬于化工領(lǐng)域。如何將這三個(gè)波動(dòng)領(lǐng)域進(jìn)行精準(zhǔn)耦合，還要控制成本，需要考驗(yàn)技術(shù)水平、工程設(shè)計(jì)和流程管理。

根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，現(xiàn)階段綠氨成本仍然較高，不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。2020年，綠氨的生產(chǎn)成本區(qū)間為每噸720—1400美元，通過(guò)煤等化石燃料制取的灰氨成本則為每噸280—440美元，即使煤炭?jī)r(jià)格處于歷史高點(diǎn)，綠氨成本也比灰氨高，不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

為解決這些挑戰(zhàn)，遠(yuǎn)景科技集團(tuán)在鄂爾多斯首創(chuàng)的零碳產(chǎn)業(yè)園模式，開始在綠色氫-氨生產(chǎn)上發(fā)揮重要作用。

這一模式的基礎(chǔ)是一套綠色、穩(wěn)定的新型電力系統(tǒng)，可為各種產(chǎn)業(yè)集群輸送源源不斷的綠色電力。有了這一基礎(chǔ)，電解水制氫所需要的巨量電力便有了支撐。

我國(guó)是可再生能源裝機(jī)容量最大的國(guó)家，但因光伏、風(fēng)電和水電等可再生能源存在間歇性、波動(dòng)性和季節(jié)性缺點(diǎn)，導(dǎo)致大量“棄風(fēng)、棄光、棄水”現(xiàn)象，而綠色氫-氨工程的出現(xiàn)或許將為這一難題提供了一種解決方案。

（作者系遠(yuǎn)景科技集團(tuán)工程師）