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8月5日,国际能源署(IEA)国际可持续碳管理中心(ICSC)发布《清洁氨降低化石燃料排放的前景》报告,指出清洁氨燃料有望作为化石燃料的替代品,在发电、供热、陆地和海上运输以及加工工业等部门脱碳方面发挥作用。要点如下:
1、氨作为清洁燃料具有诸多优势
液态氨的能量密度高于氢,且可以利用现有液化石油气等基础设施轻松液化、运输和存储。氨可以在锅炉、燃气轮机、内燃机和熔炉中燃烧,以取代化石燃料,无需对工艺或系统进行重大改造。氨在燃烧时也不会产生二氧化碳。利用现有技术可以控制氨燃烧产生的氮氧化物(NOx)排放,使其成为一种可行的脱碳清洁燃料。
2、当前已有多种商业生产清洁氨的途径
目前,已经有多种成熟且经过充分验证的技术可用于清洁氨的商业生产,如通过水电解或是天然气重整、煤气化等制氢,随后通过哈伯-博施制氨,并与碳捕集、利用与封存(CCUS)结合。同时,一些新技术也在不断涌现。当前可再生氨大约是未减排的化石燃料制氨成本的2到3倍,这是其大规模部署的主要障碍。低碳氨的成本也高于未减排氨,但低于可再生氨。如果得到适当支持,低碳氨可以与未减排氨展开竞争。因此,低碳氨可以作为清洁燃料的一种可行选择,为难减排行业实现更快、更廉价的大规模脱碳提供起点,作为长期内普及可再生氨的过渡途径。
3、氨燃料在多个行业的脱碳潜力已得到认可,并正引起越来越多的关注
日本和韩国等国家已为电力和航运部门的氨燃料研发和示范制定了雄心勃勃的目标和路线图。其他国家,特别是东亚和东南亚国家,也在推广氨燃烧和共燃技术以实现电力脱碳。对于海上航运,国际海事组织(IMO)、欧盟以及多个地区和国家政府已收紧温室气体排放规定,提高减排目标,并鼓励采用清洁航运燃料。
在燃煤和燃气发电、海上航运和工业等领域,氨燃烧技术的研发和示范活动十分活跃。氨燃料发电是实现更可持续能源未来的重要一步,在燃煤或燃气发电厂中直接燃烧氨或共燃氨在技术上可行,并且在经济上可能具有竞争力。当前的趋势是对燃煤发电装置进行改造,以实现氨共燃。氨在燃气轮机中的直接燃烧也引起了人们的兴趣。预计到2025年左右将实现在各类商业发电厂进行氨燃烧和共燃技术的初步技术示范,2030年左右进行大规模实施。航运方面,氨燃料发动机可能是最先达到商业成熟的系统,预计氨燃料动力商用船舶将在2024-2025年投入使用。很大一部分新建船舶将具备氨燃料准备能力,一些现有船舶也将改装为氨燃料动力。一旦清洁氨燃料的可用性和竞争力进一步提高,航运部门就可以迅速且大规模地采用。演示还证明,使用氨作为燃料的技术也可用于水泥和陶瓷生产以及等过程。
无论是可再生氨还是低碳氨,其生命周期内的温室气体排放量都显著低于未经减排的化石燃料以及大多数其他碳基替代燃料。因此,氨燃料发电和航运可以为这些行业的长期脱碳做出可靠的贡献。据估计,50%的氨煤共燃可以将全球燃煤发电的温室气体总排放量减少43.5%至49.5%,而使用清洁氨燃料完全取代天然气则可导致温室气体排放量减少39.4%至96.3%,清洁氨燃料取代化石燃油可使航运船舶的碳排放量减少高达约90%。因此,将清洁氨作为燃料使用为一系列行业的脱碳提供了一条可行的途径。氨燃烧或共燃技术可用于包括发电、海上航运和加工业在内的多种工艺,并适用于现有和新建设施,使得氨燃料成为这些行业脱碳的技术推动者。氨燃烧技术正在兴起,预计在电力和航运业的大规模应用将在2030年左右开始。
4、随着氢和氨需求的发展,国内外贸易将发挥关键作用
由于缺乏煤炭和天然气资源,或是缺乏支持低碳氢/氨生产的低成本可再生能源技术或碳捕集、利用与封存(CCUS)部署机会,一些国家生产氢/氨的能力有限,为氢、氨贸易创造了机会。氨的运输比氢更简单和便宜,作为能源和氢载体,氨可以通过管道(现有或新建)、卡车、火车和船舶(压缩气体或液化)进行运输,预计全球大部分氢产量将转化为氨并进行国际贸易。与传统生产工艺相比,所有清洁氨技术都将涉及额外成本。为了克服更广泛和大规模使用清洁氨燃料的成本障碍,应采取技术中立的办法,对所有清洁氨生产路线都要客观考虑其优缺点,以最低成本发挥清洁氨燃料的潜在效益。
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