“双碳”目标下氢能在我国合成氨行业的需求与减碳路径

作者：熊亚林; 刘玮; 高鹏博^*; 董斌琦; 赵铭生

来源：储能科学与技术, 2022, 11(12): 4048-4058.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0364

• LEAP模型
• 合成氨
• 氢能
• 碳排放
• 绿氨

氨(NH3)是现代社会中重要的化工产品之一，在农业和工业等领域均有重要的应用。当前我国合成氨过程中原料氢的生产以化石能源为主，为实现“双碳”目标，有效缓解高碳排放问题，电解水制氢等绿色合成氨技术与氨的清洁利用技术成为重要的突破口。本文对我国合成氨现状以及未来趋势进行研究，并基于长期能源替代规划系统(LEAP)模型，结合经济性驱动，以氢气价格和政策为主要驱动因素，考虑不同原料合成氨的替代，模拟我国合成氨行业2020—2060年的氢需求及碳排放趋势。结果表明，2060年，我国合成氨需求量将达1.2亿吨，氢气需求量达2128万吨，新增需求主要来源于船舶氨燃料、氨发电等新领域，超过合成氨的氢需求量的50%。我国合成氨行业由化石能源向可再生能源转换有着巨大的潜力，随着可再生能源制氢成本的降低，可再生能源制氢合成氨占比将会大幅度上升，超过97%。在碳排放方面，我国合成氨工业将在2030年达峰，峰值为2.2亿吨，2060年合成氨工业碳排放920万吨。为实现碳中和目标，我国应在可再生能源丰富的地区优先开展电解水制氢合成氨示范项目，加大力度开展电解制氢以及温和条件合成氨关键技术及应用，尽早实现低碳合成氨技术大规模应用，在氨应用方面，加大氨燃料发动机和掺氨发电的研究。