??發(fā)展綠色甲醇與綠氨,是保障國家能源安全、構(gòu)建以新能源為主體的新型
電力系統(tǒng)的重要戰(zhàn)略抓手。在“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略指引下,我國能源發(fā)展邁入高質(zhì)量轉(zhuǎn)型新階段,碳達(dá)峰
碳中和目標(biāo)的提出,更為氫能及氫基能源發(fā)展帶來前所未有的戰(zhàn)略機(jī)遇。
??為什么必須發(fā)展綠色甲醇與綠氨
??從能源安全維度看,我國油氣對外依存度長期居高不下,能源安全風(fēng)險始終存在。我國擁有19億畝耕地、36億畝森林,每年可產(chǎn)生20億噸農(nóng)林廢棄物資源;依托這些生物質(zhì)資源,疊加我國全球領(lǐng)先的風(fēng)光可再生能源稟賦,將生物質(zhì)碳源、風(fēng)光電力與電解水制氫深度耦合,可規(guī)?;a(chǎn)綠色甲醇,理論上年產(chǎn)能可達(dá)10億噸,能夠直接替代近5億噸原油進(jìn)口,從源頭扭轉(zhuǎn)油氣對外高依賴局面。同時,依托風(fēng)光電力制氫+空分制氮合成的綠氨,同樣是不依賴化石資源的零碳能源載體,二者共同形成綠色低碳液體能源供給新格局,把能源安全的主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。
??從新型電力系統(tǒng)維度看,為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),未來電力系統(tǒng)將全面邁向零碳與近零碳運(yùn)行。研究表明,風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)需達(dá)到系統(tǒng)最大負(fù)荷的3—8倍,才能在保障供電可靠的同時實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)深度
減排。大規(guī)模高比例風(fēng)光并網(wǎng)帶來顯著的電力波動性,同時也會產(chǎn)生大量邊際成本近乎為零的綠色電力電量。將此類電力通過電解水制成綠氫,再合成綠色甲醇和綠氨,既是平抑風(fēng)光發(fā)電波動性、保障電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的核心手段,也是充分利用低成本新能源電力的關(guān)鍵路徑。既實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)物理平衡更易、調(diào)節(jié)成本更低,支撐新型電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展,又能以更經(jīng)濟(jì)的方式為社會提供清潔、穩(wěn)定、多元的能源服務(wù),同時助力難以依靠電氣化實(shí)現(xiàn)脫碳的行業(yè)和領(lǐng)域完成深度低碳轉(zhuǎn)型。
??綠色甲醇與綠氨,正是我國筑牢能源安全底線、支撐以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)的兩大核心氫基能源載體。
??二者的未來價值與應(yīng)用方向
??在逐步成型的未來新型能源體系中,綠色甲醇與綠氨都占據(jù)不可替代的重要地位,各自擁有清晰的價值定位和差異化應(yīng)用方向。
??綠色甲醇的終極定位,是替代石油的核心
化工原料。綠色甲醇是銜接綠色能源與現(xiàn)代化工的關(guān)鍵平臺產(chǎn)品,其核心價值從來都不是作為燃料被長期大量消耗,而是作為石油替代型基礎(chǔ)化工原料,支撐起整個綠色化工產(chǎn)業(yè)鏈。通過甲醇制烯烴(MTO)工藝,可規(guī)模化生產(chǎn)乙烯、丙烯,進(jìn)而延伸出聚乙烯、聚丙烯、高端合成材料、精細(xì)化工品等全系列產(chǎn)品,有效替代傳統(tǒng)石油化工路線,從根本上保障我國化工產(chǎn)業(yè)鏈自主安全。將綠色甲醇單純作為燃料燃燒,從資源稟賦和長遠(yuǎn)價值來看實(shí)屬大材小用,其真正的發(fā)展歸宿是成為我國綠色化工產(chǎn)業(yè)的重要基石。
??綠氨的終極定位,是零碳時代最重要的通用燃料載體。綠氨生產(chǎn)路徑簡單,僅需綠電+空分制氮即可合成,無需依賴碳源,全生命周期零碳屬性純粹,能量密度高、儲運(yùn)條件成熟便捷。除了作為傳統(tǒng)化肥生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料之外,更重要的是,綠氨是航運(yùn)、發(fā)電、工業(yè)高溫燃燒等諸多難以實(shí)現(xiàn)電氣化領(lǐng)域的終極零碳解決方案。同時,綠氨還是高效的氫能儲運(yùn)介質(zhì),可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本跨區(qū)域清潔能源輸送,適配全球能源貿(mào)易格局重構(gòu)。在未來能源體系中,綠氨將在零碳燃料賽道扮演核心角色,支撐全社會多領(lǐng)域終端用能深度脫碳,成為零碳時代重要的能源載體。
??產(chǎn)業(yè)起步的最優(yōu)切入口
??新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,必然要經(jīng)歷“
政策給空間、
市場拉規(guī)模、技術(shù)降成本”的過程,而航運(yùn)界,正是當(dāng)前撬動綠色甲醇與綠氨產(chǎn)業(yè)破局的最佳支點(diǎn)。
??氫能、綠氨現(xiàn)階段難以作為燃料大規(guī)模推廣應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)瓶頸。從當(dāng)前產(chǎn)業(yè)成熟度和應(yīng)用條件來看,氫能、綠氨雖長期發(fā)展前景廣闊,但短期內(nèi)尚不具備作為動力燃料大規(guī)模普及應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)條件。
??氫能方面:雖具備清潔零碳天然稟賦,但作為動力燃料大范圍規(guī)?;涞孛媾R多重現(xiàn)實(shí)制約。氫氣理論上清潔無污染、燃燒產(chǎn)物僅為水,但無論在航運(yùn)、發(fā)電還是其他工業(yè)動力領(lǐng)域,當(dāng)下都難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及應(yīng)用。一是儲運(yùn)難度極大,氫氣需零下253℃深冷液化或70MPa高壓儲存,儲運(yùn)設(shè)備造價高昂、保溫及安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛、占用空間巨大;二是安全管控難度高,氫氣分子極小易滲漏,爆炸濃度區(qū)間寬泛,泄漏監(jiān)測、風(fēng)險防控、應(yīng)急處置難度遠(yuǎn)高于常規(guī)燃料;三是全產(chǎn)業(yè)鏈幾乎需要從頭重建,制氫、儲氫、輸氫、加注及終端動力系統(tǒng)均為專用體系,配套基礎(chǔ)設(shè)施、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)維體系都需全新布局,整體投入成本極高,建設(shè)周期漫長,短期內(nèi)很難形成可復(fù)制、可推廣的規(guī)模化應(yīng)用體系。因此,氫能雖代表長遠(yuǎn)技術(shù)方向,但現(xiàn)階段并不適合大范圍作為動力燃料推廣。
??綠氨方面:雖是零碳時代理想通用燃料,但現(xiàn)階段同樣不具備大規(guī)模作為燃料推廣的條件。綠電搭配空分制氮合成綠氨,無需依賴碳源,零碳屬性純粹,能量密度優(yōu)異,被普遍視作諸多行業(yè)深度脫碳的理想燃料。但現(xiàn)階段仍存在多重短期難以突破的現(xiàn)實(shí)瓶頸:一是安全風(fēng)險明顯高于甲醇,氨具有毒性、腐蝕性和揮發(fā)性,一旦泄漏對人員和生態(tài)環(huán)境危害較大,儲運(yùn)、裝卸、應(yīng)急管控標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛,成本更高,尚未形成成熟的規(guī)?;踩芸胤妒剑欢墙K端動力燃燒與應(yīng)用技術(shù)尚未完全成熟,點(diǎn)火控制、燃燒穩(wěn)定性、設(shè)備適配等仍處在試驗(yàn)驗(yàn)證階段,遠(yuǎn)未達(dá)到大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)營水準(zhǔn);三是現(xiàn)有儲運(yùn)加注體系難以直接復(fù)用,需要全套專用設(shè)施新建改造,投資規(guī)模大、標(biāo)準(zhǔn)體系新、產(chǎn)業(yè)鏈培育周期長,短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)大范圍普及應(yīng)用。
??先以甲醇切入,打破技術(shù)鎖定,為產(chǎn)業(yè)規(guī)?;伮贰,F(xiàn)階段,航運(yùn)界選擇綠色甲醇作為過渡燃料,是產(chǎn)業(yè)破局的務(wù)實(shí)選擇。綠色甲醇與現(xiàn)有石油儲運(yùn)、加注、船舶動力體系高度兼容,常溫常壓下為液態(tài),碼頭儲罐、
運(yùn)輸車輛、加注船舶、船舶燃料艙無需大規(guī)模改造,現(xiàn)有船舶發(fā)動機(jī)僅需增加一套甲醇供給系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)雙燃料運(yùn)行,改造成本低、技術(shù)成熟度高,能快速形成規(guī)模化應(yīng)用場景。
??依托航運(yùn)界脫碳轉(zhuǎn)型的需求拉動,可快速推動綠色甲醇產(chǎn)能從百萬噸級向千萬噸級、億噸級擴(kuò)張,推動裝備國產(chǎn)化、工藝迭代優(yōu)化、全產(chǎn)業(yè)鏈配套完善,持續(xù)壓低生產(chǎn)成本,徹底打破“無規(guī)?!叱杀尽鸁o市場”的技術(shù)鎖定效應(yīng)。以航運(yùn)作為初期應(yīng)用場景,能夠?yàn)榫G色甲醇產(chǎn)業(yè)培育市場、成熟技術(shù)、攤薄成本,為其未來回歸化工主業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
??再向綠氨躍遷,實(shí)現(xiàn)航運(yùn)脫碳的終極目標(biāo),構(gòu)建通用零碳燃料體系。隨著綠氨技術(shù)、安全管控體系、儲運(yùn)加注設(shè)施逐步成熟,航運(yùn)界將從甲醇向綠氨完成躍遷,實(shí)現(xiàn)深度脫碳目標(biāo)。綠氨生產(chǎn)制備更便捷、零碳屬性更純粹,完全契合航運(yùn)業(yè)長期凈零排放的終極要求。在綠氨大規(guī)模應(yīng)用前,甲醇作為過渡燃料,為航運(yùn)界搭建了零碳燃料的應(yīng)用框架,培育了港口加注、船舶運(yùn)營、安全管理的成熟體系,為綠氨的落地掃清了市場、技術(shù)與管理障礙。未來,綠氨將不僅是航運(yùn)界的主力燃料,更會向發(fā)電、工業(yè)等領(lǐng)域延伸,成為通用性零碳燃料,支撐全社會終端用能脫碳。
??雙能協(xié)同賦能能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”大局
??綠色甲醇與綠氨,是我國構(gòu)建新型能源體系、保障能源安全、實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)不可或缺的兩大戰(zhàn)略路徑。二者定位清晰、功能互補(bǔ),在能源轉(zhuǎn)型全局中承擔(dān)各自獨(dú)特使命。
??綠色甲醇現(xiàn)階段以航運(yùn)燃料為突破口,依托規(guī)?;瘧?yīng)用帶動產(chǎn)業(yè)成熟、成本下行,是產(chǎn)業(yè)培育的現(xiàn)實(shí)路徑;長遠(yuǎn)立足化工原料核心定位,筑牢我國綠色
石化產(chǎn)業(yè)根基。綠氨兼具農(nóng)業(yè)化工與零碳燃料雙重屬性,既是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)原料,更將成為航運(yùn)及各類難以電氣化領(lǐng)域的核心零碳能源,全面支撐全社會深度減排。
??面向未來,綠色甲醇主攻綠色石油替代、夯實(shí)化工產(chǎn)業(yè)鏈安全,綠氨擔(dān)當(dāng)零碳主力燃料、拓寬深度脫碳空間。二者相輔相成,協(xié)同并進(jìn),共同構(gòu)建零碳高效的新型能源體系,為保障國家能源安全、穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)支撐。(秦海巖 中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長)