全球已进入“氨=氢2.0”时代，氢能产业要准备向氨方向发展

2022 年 4 月 27 日,由合肥综合性国家科学中心能源研究院(以下简称 ' 能源研究院 ')与皖能集团合作研制、国内首创的 8.3MW 纯氨燃烧器在皖能股份铜陵发电有限公司 300MW 火电机组一次性点火成功,并稳定运行 2 个多小时。点火成功意味着在煤电机组锅炉通过掺氨燃烧实现降碳目标在技术上是可行的,标志着氨能综合利用发电示范项目取得了关键性进展,这对我省乃至全国火力发电厂实现二氧化碳减排具有里程碑意义。

氨能综合利用发电示范项目是能源研究院 2021 年立项、由研究院下辖的氢能源与氨利用研究中心负责研发攻关的重大科技专项。项目技术路径是 ' 光伏发电→电解水制氢→合成氨→氨输运→火电厂掺氨燃烧 ';主要目标是通过逐步提高掺氨燃烧比例,达到有效降低火电厂二氧化碳排放和能耗总量的目标,为煤电机组 ' 三改 ' 联动提供关键技术支撑;战略意义是带动煤电降碳 ' 先立后破 ',助推能源结构转型,践行 ' 双碳 ' 战略要求。

  2021 年 9 月,能源研究院与皖能股份公司联合成立 ' 安徽省能源协同创新中心 ',明确由双方共同组织该项目实施,并选择在皖能股份下辖的铜陵发电有限公司 300MW(30 万千瓦)发电机组开展实验。本次 30 万千瓦机组掺氨燃烧试验克服了疫情等不利影响,完成了燃烧器设计及制造、试验方案编制、设备及管道布设、控制逻辑组态等各项工作,试验一次成功,燃烧稳定。接下来将根据试验数据对燃烧器等关键设备进行进一步优化设计,并逐步推广到 60 万和 100 万千瓦机组,形成更大规模的示范应用。

氨有转换氢气成本低廉、氨气供应充足等优势,液氨或将成为媲美液氢的新兴储运方式。在氢能战略大前提下,氨能的发展和合理利用成为大势所趋,国际上日本、韩国正在对氨能利用做出部署,国内福建、宁夏、安徽等地方以及国家能源集团纷纷成立相关联盟组织研讨会,抢占先机!

氢能源拥有诸多优点,但难以储存和运输,成本高昂。氢是元素周期表上最轻的元素,很容易泄漏,对储存容器要求高,并且氢气非常活泼,与空气混合后很容易发生燃烧和爆炸。如果远距离运输氢,需要将其液化,在常压状态下,需要将其温度降低到-235摄氏度以下,能耗较高。如果以管道运输,则需要克服纯氢以及掺氢的气体给管道带来的安全隐患,攻克氢气管道的材料难题。

在氢能源高昂的成本下,氨气走入人们视野,氨由一个氮原子和三个氢原子组成,是天然的储氢介质;常压状态下,温度降低到-33摄氏度,就能够液化,便于安全运输。目前全球八成以上的氨用于生产化肥,并且氨有完备的贸易和运输体系。理论上,可以用可再生能源生产氢,再将氢转换为氨,运输到目的地。