“風光氫氨醇一體化”其核心邏輯是將不穩定的綠色電力,通過電解水制成綠氫這一靈活的能量載體,再進一步與空氣中的氮氣或捕集的二氧化碳反應,合成為易于大規模儲存和長距離運輸的綠色液氨和綠色甲醇。
9月10日晚間,風電巨頭金風科技發布公告稱,擬與巴彥淖爾市人民政府簽訂《風電制氫氨醇一體化投資開發協議書》,計劃在當地投資建設風電制氫氨醇項目(下稱巴彥淖爾項目),總投資金額約189.2億元。
不僅是金風科技一家,在此之前,遠景在赤峰號稱規模最大的綠色氫氨項目首期32萬噸,吉電股份大安綠氫合成氨一體化項目等均在近兩月實現投產。
陸上項目是當前氫氨醇一體化發展的主力軍,海上風電氫氨醇一體化則尚處于起步探索階段。3月27日,國家能源集團與中集來福士集團共建的國內首個海洋氫氨醇一體化項目建設于完工并進入調試狀態,這是我國乃至全球范圍內的開創性嘗試。
“風光氫氨醇一體化”不僅是將綠電轉化為“綠色石油”,打通電力、化工、交通、農業等多個領域的關鍵路徑,構建一個跨行業、多能源協同的新型能源產業生態。它為解決可再生能源消納、保障國家能源安全、推動高耗能產業深度脫碳提供了系統性解決方案。
據21世紀經濟報道記者不完全統計,從地域分布看,陸上一體化項目主要集中在內蒙古、吉林、新疆、甘肅等擁有豐富風光資源的省份,這些地區正憑借其資源稟賦成為國家級的綠色能源生產基地;海上現存唯一項目位于山東,廣東、江蘇為代表的海上風電大省,綠電資源豐富,為發展大規模海上制氫提供了堅實的能源基礎。
同時,產業布局也呈現出向沿海地區拓展的趨勢,以滿足航運脫碳和能源出口的需求,如遠景項目就選擇了離錦州港很近的赤峰建設,方便綠色氫氨醇從港口運往全世界。
另一方面,項目參與主體也日益多元化,不僅有國家能源集團、中國能建、中國石化等實力雄厚的央企,也有金風科技、遠景能源等敏銳捕捉市場先機的新能源巨頭,形成了“國家隊”與民營企業并駕齊驅的格局。
根據行業機構不完全統計,截至目前,我國簽約、備案的綠色氫氨醇項目已經超過800個。其中,僅綠醇項目規劃總產能已接近6000萬噸/年。
綠色氫氨醇一體化之所以在短時間內從概念走向大規模投資實踐,成為地方政府、能源巨頭和產業資本競相追逐的焦點,其背后是多重戰略價值的疊加驅動。
一體化項目的關鍵是通過“以電定產”的智能調節,實現了“生產隨風光”。 遠景氫能總工程師張健在接受記者采訪時表示,氫氨合成環節則是針對上游波動的可再生能源適配。這一整個環節,與傳統工業和電網完全不同,化工不再是電力的被動消耗者,而是主動參與者與穩定器。
簡而言之,生產模式由“電網配合生產”,轉向“生產配合電網”,是對傳統能源化工生產的顛覆。
一體化作用還體現在促進多領域的深度脫碳。
氫是連接“綠電”與“綠油”的核心媒介;綠氨是零碳燃料,加壓常溫為液態;綠色甲醇為低碳燃料,常溫常壓為液體,兩者均與現有汽柴油的儲運加注設施兼容性好,是實現交通領域平穩過渡的便捷選擇,能夠很好給到化工、鋼鐵、交通(特別是航運、重卡)等傳統模式下難以減排的行業,提供了切實可行的深度脫碳解決方案。
遠景科技集團董事長張雷稱,在能量的形態中電力和油是兩種非常重要的形態。但油今天還是能源長時間儲存的最低成本,如果要把赤峰項目的儲罐裝滿氨,它折合的能量大致是1億度電,容積達2萬多方液氨。而1億度電的儲能成本將需要投資600億元。
值得一提的是,氫氨醇一體化項目通常投資規模巨大,動輒幾十億元到上百億元,產業鏈條長,能有效帶動地方固定資產投資、增加就業崗位和貢獻稅收。
地方政府通過給予新能源指標、稅收優惠和金融支持等方式吸引項目落地,不僅有助于完成區域能耗和碳排放指標,更能借此培育戰略性新興產業,打造新的經濟增長點。因此,這類兼具綠色轉型、綠電消納與經濟拉動多重效益的項目,近年來備受地方政府青睞。
盡管氫氨醇一體化產業前景廣闊,但在從示范走向全面商業化的道路上,依然面臨著技術、經濟和市場等多重挑戰。這是一場需要耐心和智慧的“長征”。
首先是技術耦合的壁壘依然存在,可再生能源發電的天然波動性,與要求連續化工生產流程之間存在天然矛盾。這不僅對儲能系統(電池、儲氫罐)的配置規模和成本提出了極高要求,也考驗著柔性合成催化劑、智能調度控制系統等核心技術的成熟度和可靠性。
在已經投產的遠景赤峰項目和吉電大安項目均有類似的裝置,通過全流程的智能化“源荷互動”機制,破解了風光發電不穩定性與合成氨生產穩定性的匹配難題,為新能源就地轉化探索出可復制的工業化新模式。
另一方面,成本是仍然懸在產業頭頂的“達摩克利斯之劍”。據媒體報道,有民企氫能板塊負責人介紹稱,當前我國灰氨市場售價大約每噸300~450美元,綠氨售價則在每噸800美元以上。由于目前國內的綠色燃料市場暫不接受高昂的綠色溢價,綠色燃料的生產成本尚無法得到快速有效的分攤。
經濟性不足,導致國內目前“綠色石油”純粹由市場驅動仍具備現實困難,商業模式自我造血能力有待考驗,但曙光已經近在眼前。
據記者觀察,目前承購綠色氫氨醇的客戶主要還是海外客戶,海外客戶新能源轉型更為迫切,更有機會支付綠色溢價。在遠景赤峰投產當日,日本丸紅株式會社便與遠景簽署長期采購協議。
“2022年初,遠景選擇在赤峰建造綠氨項目,這三年里最難的是找到承購人,經過三年多的發展,遠景在航運業、在發電領域、在化工企業的脫碳、鋼鐵行業脫碳,找到了市場應用。”遠景能源高級副總裁、遠景氫能市場產品線總裁郁峰在接受記者采訪時表示。
同樣,在大安項目投產前夕,吉電股份已與歐洲、日韓等多國企業簽署了銷售協議,投產前一天還官宣與中石油國際事業公司、日本伊藤忠商事、荷蘭皇家孚寶集團等多家海內外公司簽署合作協議,首批綠氨投產之日正式發往下游應用市場。
盡管挑戰重重,但行業普遍認為,氫氨醇一體化產業正處在爆發式增長的前夜。隨著技術進步和政策完善,其發展前景向好。產業發展的終極驅動力來自經濟性。業界普遍預測,隨著風光發電和電解槽制造成本的持續快速下降,綠氫氨醇的生產成本將不斷降低。
以綠氨為例,據中國氫能聯盟預測,隨著綠電、綠氫價格逐步下降以及碳交易市場普及,綠氨價格較灰氨將逐步具備競爭性。當氫價達到約每千克12-15元時,方可實現對灰氨消費的規模化替代。