绿氨为什么那么火？绿氨可应用在哪些领域

氨由于其在储存和运输方面的明显优势，正在从最传统的农业化肥领域向能源领域拓展。今年初，国家发改委联合其他部委连发两文，提出逐步引导原本高耗能的传统合成氨优化原料结构和生产技术、淘汰落后低效产能，向绿氨发展；以及探索开展可再生能源制氢在合成氨等行业替代化石能源的示范等。未来合成氨市场将进一步由传统合成氨向绿氨转移，绿氨的市场规模必将得到进一步释放。氨是生产及应用最广泛的化学品之一氨目前是世界上生产及应用最广泛的化学品之一，主要用于制作硝酸、化肥、炸药以及制冷剂等。目前全球八成以上的氨用于生产化肥。就我国而言，氨主要分农业、工业、储能(新增用途）等三大用途。从2020年的数据来看，农业用氨占比71%，工业使用占比29%。随着未来化肥效能的进一步提升，农业用氨占比将逐年减少，到2050年下降到20%；工业用氨将在2035年达到顶峰，占比约54%，再逐年下降，到2050年占比为30%，与2020年水平基本持平；储能用氨将在2030年后进入快速发展期，到2050年达到50%的占比，是未来合成氨产业发展的主要动力。1）目前全球氨产量约2.53亿吨，其中98%由化石能源制得，其碳排放占全球的1.8%，是全球碳排放“大户”。中国2020年数据显示，化工行业中氨的碳排放量为2.2亿吨，位居首位，略高于炼油行业。未来基于化石燃料的传统合成氨工业很难持续，积极寻找绿色制氨方案，逐步实现高效、低能耗、低排放、可持续的氨生产，是亟待解决的能源技术挑战。2）由于氢气是氨的主要生产原料，因此根据制氢过程中碳排放量的不同，也可以将氨进行颜色分类为灰氨、蓝氨、蓝绿氨和绿氨四类。图1绿氨产业链结构（图片来源：毕马威报告）中国合成氨市场规模为千万吨级，规模位居全球第一。根据Wind数据，2021年总产量5,189万吨，占全球合成氨市场份额约30%，现阶段中国合成氨市场基本保持供需平衡。受国家双碳战略和供给侧改革的影响，传统合成氨向绿氨过渡已是必然趋势。2022年2月，国家发改委等四部委联合发文《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》，2022年3月发改委和能源局发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》均提出要加快发展绿氨。未来合成氨市场将进一步由传统合成氨向绿氨转移，绿氨的市场规模必将得到进一步释放。绿氨应用领域集中在固碳、储氢、航运和掺混发电等场景1.固碳载体：绿氨生产过程接近“零碳”，耦合CCS技术固定二氧化碳，有助于实现“双碳”目标。o2021年我国合成氨碳排放量约2亿吨，氨自身的碳减排是重点，而经由绿电、绿氢产生的绿氨能够实现接近“零碳”排放。1）氨耦合CCS捕捉二氧化碳，经过化学反应固定二氧化碳。天然气耦合CCS制取每吨氨的碳排放量可从1.8吨减少至0.1吨，煤耦合CCS制取每吨氨的碳排放量更是从3.2吨减少至0.2吨。2）在可持续发展情境下，基于电解水制氢技术和CCS，到2050年氨生产的碳排放强度将下降78%，其中通过电解水制氢合成绿氨减少的二氧化碳排放量将从今天的微乎其微提高到29%，通过CCS累计固定的二氧化碳占比为16%。2.氢的载体：绿氨作为储运氢的载体，可实现氢的低成本远洋运输。1）氨的特性适合储运氢。氨比氢气更容易液化，常压下氨气在-33°C可以液化，而氢气需要低于-253°C，且同体积的液氨比液氢多至少60%的氢。2）氨的储运基础设施完善。氨有管道、船舶等多种运输方式，其中通过液氨运输一千克氢的远洋运输的成本为0.1-0.2美元，低于通过管道和轮船的氢运输渠道。3）氢作为清洁能源具有较大发展潜力，作为氢载体的氨未来可期。氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，到2030年绿氢的产量将增长至770万吨，氨作为氢的载体达100万吨。3.无碳燃料：绿氨是未来航运业脱碳的主力燃料之一。1）在目前关注度较高的零碳能源中，绿氨动力船舶能量密度大大高于氢气，且可利用现有氨供应链和基础设施，在集装箱船等大型船舶远航领域具有较好的推广应用前景。航运业内普遍认为，绿氨是未来航运业脱碳的主力燃料之一。2）据英国劳氏船级社预测，在2030-2050年间，氨能作为航运燃料的占比将从7%上升为20%，取代液化天然气等成为最主要的航运燃料；其次为氢能，占比从2030年的8%上升为19%，与氨能的重要性相当。4.掺混发电：实现全球可持续发展愿景下，推进火电机组掺烧氨或纯氨等低碳燃料是发电领域碳减排的重要技术方向。1）掺混燃烧发电能够为煤电厂提供减碳方案，弥补可再生能源发电的不稳定性、保障电力安全，以及为可再生能源生产条件不利的国家提供减碳的替代方案。2）由于日本能源结构等因素影响，日本在氨能的开发利用上走在前沿。日本在2021年制定了“2021-2050日本氨燃料路线图”，到2040年左右，建设纯氨发电厂。中国燃煤锅炉混氨实现35%掺烧比例，对于氨燃烧的反应动力学机理仍处于不断验证改进阶段，掺氨发电技术在燃煤发电厂的商业化进程中仍面临挑战。国内外企业积极布局绿氨产业全球绿氨产业发展处在产研结合和商业化早期阶段，但由于其广阔的市场前景，海外和中国企业竞相布局绿氢-绿氨赛道。1）预计2025年以后，海外绿氨将主导氨的新增产能。已经有60多家企业宣布建立可再生氨工厂，主要分布在欧盟、澳大利亚和智利等，项目集中投产时间在2026年左右。2）中国绿氨项目主要分布在可再生资源丰富区域。在“双碳”背景下，伴随着绿氢的发展，氢的载体绿氨也被化工和能源企业重视，多家国企和部分行业领先民企正在国内