在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，綠氫、綠氨、甲醇正發(fā)揮著重要作用。綠氫主要通過可再生能源發(fā)電進行電解水制取，作為零碳燃料，被稱為人類的終極綠色能源，兼具燃燒極限范圍寬等優(yōu)點，但其難以儲存和運輸，安全風(fēng)險相對較高。綠氨的直接生產(chǎn)原料是綠氫和空氣中的氮，綠氨可以成為綠氫的儲運載體。目前，全球氨產(chǎn)量約2.53億噸，其中98%由化石能源制得，其碳排放占全球的1.8%，是全球碳排放大戶。2020年，中國在合成氨方面的碳排放為2.2億噸，位居化工行業(yè)首位。

預(yù)計到2035年，中國的合成氨總消費量將達1.2億噸，較2022年規(guī)模擴大1.5倍，受國家“雙碳”戰(zhàn)略和供給側(cè)改革的影響，傳統(tǒng)合成氨向綠氨過渡已是必然趨勢。綠色甲醇則是由綠氫和可再生二氧化碳合成的甲醇，每噸綠色甲醇可轉(zhuǎn)化1.4噸二氧化碳。我國綠色甲醇技術(shù)正向規(guī)模化發(fā)展，2023年魯西集團5000噸/年二氧化碳加氫制甲醇中試裝置一次開車成功。在能源轉(zhuǎn)型中，氫氨醇融合發(fā)展有三大驅(qū)動因素。一是作為清潔能源和燃料，綠氨有望成為真正的可持續(xù)燃料，其完全燃燒產(chǎn)物只有氮氣和水，實現(xiàn)了零碳排放，可替代化石能源為電力系統(tǒng)等提供清潔燃料，英國勞氏船級社預(yù)測，在2030-2050年間，氨能作為航運燃料的占比將從7%上升為20%。綠色甲醇在海運領(lǐng)域的需求正在顯現(xiàn)，作為航運燃料具有廣闊的應(yīng)用前景。二是固碳減排，氨醇是非常好的固碳載體，如綠色甲醇具有較高的二氧化碳消納能力。三是促進新能源消納和能源互補。未來趨勢方面，隨著各國綠氫規(guī)劃項目的投產(chǎn)，伴隨滲透率提高，綠氫市場規(guī)模有望持續(xù)增加。

國內(nèi)綠氫項目投資自2023年開始加速推進，伴隨頭部化工企業(yè)帶頭布局，未來國內(nèi)綠氫項目有望持續(xù)增長。綠氫的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展也將推動綠氨的生產(chǎn)和應(yīng)用，二者之間形成了一個相互促進、共同發(fā)展的良性循環(huán)。同時，隨著綠氨應(yīng)用的擴大，對綠氫的需求也將增加。受化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型及船運行業(yè)脫碳驅(qū)動，綠甲醇和綠氨廣闊市場空間正在顯現(xiàn)，目前全球范圍內(nèi)綠色甲醇市場已明顯升溫，中東、歐洲、北美等地區(qū)的氨醇貿(mào)易量正不斷上升。

綠氫的制取方式及優(yōu)缺點

綠氫主要通過可再生能源發(fā)電進行電解水制取。制取方式有多種，如工業(yè)上以二氧化銥為催化劑電解水制氫，但這種方法成本過高。制氫過程中耗費的電能是目前氫能成本過高的一個原因，制取一千克氫氣至少需要32.81度電，加上人工和設(shè)備成本，電解水制氫成本是33至38元/千克，而轉(zhuǎn)化為相同能量所需的汽油成本是25至29元。

除了耗電之外，催化劑也是電解水制氫的主要成本之一，目前工業(yè)上制備氫氣使用的主要是貴金屬催化劑，例如二氧化銥，價格昂貴且為消耗品。盡管我國科學(xué)家正在研究和突破氫能技術(shù)，如以釕元素為基礎(chǔ)的催化劑研究取得了進展，但釕基催化劑在電解反應(yīng)中穩(wěn)定性很差。我國學(xué)者吳宇恩教授成功地將釕催化劑的穩(wěn)定性提高了十倍。相信隨著電解設(shè)備的優(yōu)化和高效廉價催化劑的開發(fā)，電解制氫方法有望作為綠氫制取主要方法大規(guī)模應(yīng)用。光伏制氫目前在我國也已作為綠氫制造的主要方式之一加以應(yīng)用，如新疆庫車綠氫示范項目，總投資近30億元，主要包括光伏發(fā)電、輸變電、電解水制氫、儲氫、輸氫五大部分。

綠氨的生產(chǎn)原料及現(xiàn)狀

綠氨是指受風(fēng)能、太陽能等可再生能源驅(qū)動，由綠電制取的綠氫與從空氣中分離得到的氮在一定工藝條件下合成的氨。目前，全球氨產(chǎn)量約2.53億噸，其中98%由化石能源制得，其碳排放占全球的1.8%，是全球碳排放大戶。2020年，中國在合成氨方面的碳排放為2.2億噸，位居化工行業(yè)首位，高于煉油、甲醇制取等。

綠氨合成技術(shù)可分為直接合成與間接合成兩大路徑。直接合成綠氨技術(shù)仍處于實驗室研發(fā)階段，距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用尚有顯著距離。間接合成技術(shù)，即可再生能源電解水制氫后合成氨，該技術(shù)正處于工業(yè)示范向工業(yè)化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段。提高電解水制氫的效率和降低成本是綠氨生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵。開發(fā)適用于綠氫的合成氨技術(shù)，提高合成效率并降低能耗，是綠氨行業(yè)的重要研究方向。

綠色甲醇的合成及作用

綠色甲醇的生產(chǎn)過程使用可再生能源，如太陽能、風(fēng)能等，通過水電解產(chǎn)生氫氣，再與二氧化碳進行合成，形成甲醇。綠色甲醇具有豐富的應(yīng)用場景，可以作為燃料、化工原料、清潔能源儲備等多種用途。例如，綠色甲醇可以用作燃料電池的氫源，用于發(fā)電和驅(qū)動汽車；也可以用作化工原料，生產(chǎn)涂料、塑料等產(chǎn)品。

制取甲醇所需二氧化碳的來源主要有工業(yè)副產(chǎn)品、太陽能和風(fēng)能等可再生能源。吉利投資的河南安陽項目即將產(chǎn)業(yè)化，利用副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣及年捕集15萬噸工業(yè)廢氣中的二氧化碳作為原料，年產(chǎn)11萬噸綠色低碳甲醇。生物質(zhì)甲醇的制取技術(shù)也已達到小批量試生產(chǎn)階段。二氧化碳加氫制甲醇是碳捕集及二氧化碳的資源化利用，該工藝在減碳排的同時獲得高附加值的化學(xué)品。

綠氫綠氨甲醇在能源轉(zhuǎn)型中的驅(qū)動因素

氫氨醇融合發(fā)展有三大驅(qū)動因素。一是作為清潔能源和燃料。綠氨有望成為真正的可持續(xù)燃料，其完全燃燒產(chǎn)物只有氮氣和水，實現(xiàn)了零碳排放。綠氨可以替代化石能源為電力系統(tǒng)、發(fā)動機等提供清潔燃料。此外，綠氨還可以用于陸運和航運行業(yè)。綠色甲醇在海運領(lǐng)域的需求正在顯現(xiàn)，作為航運燃料具有廣闊的應(yīng)用前景。二是固碳減排。

氨醇是非常好的固碳載體。綠色甲醇具有較高的二氧化碳消納能力，每噸綠色甲醇可轉(zhuǎn)化1.4噸二氧化碳。我國綠色甲醇技術(shù)正向規(guī)模化發(fā)展。三是促進新能源消納和能源互補。綠電氫氨醇一體化通過將可再生能源產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)化為氫能、氨氣或醇類化合物，形成了一個從資源端到消納端的全產(chǎn)業(yè)鏈。這一過程不僅促進了可再生能源的消納，還實現(xiàn)了能源的互補。

綠氫綠氨甲醇的未來趨勢

隨著可再生能源規(guī)模的擴大、合成效率的提升以及生產(chǎn)成本的降低，綠色燃料基于其零碳排放屬性，發(fā)展前景將更為廣闊。LNG作為成熟度高、成本相對可控的低碳能源，短期內(nèi)仍將是減排降碳的重要過渡能源。綠色甲醇商業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)先，但由于生物質(zhì)甲醇原材料難以滿足，綠色甲醇的生產(chǎn)量可能面臨瓶頸，難以單獨支撐航運和化工行業(yè)的巨大需求。

長期來看，受戰(zhàn)略價值和清潔零碳屬性加持，綠氨的前景更加廣闊。綠氫、綠氨和綠色甲醇作為綠氫的主要消納途徑和重要儲存與運輸方式，能夠解決氫能儲存與運輸?shù)碾y題，促進可再生能源的廣泛應(yīng)用。在全球能源格局深刻變革的當(dāng)下，可持續(xù)發(fā)展成為各國共同追求的目標(biāo)。隨著生態(tài)保護及限制等相關(guān)法規(guī)政策的出臺與實踐，傳統(tǒng)化工和清潔能源配套方案備受推崇，氫基綠色化工逐漸成為化工產(chǎn)業(yè)的重要轉(zhuǎn)向。

其中，綠色甲醇和綠氨以其獨特的經(jīng)濟優(yōu)勢，在未來能源領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。綠氫、綠氨、甲醇在能源轉(zhuǎn)型中扮演著重要的角色。它們作為可再生能源的重要產(chǎn)物和載體，為實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展提供了新的途徑和可能性。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和成本的降低，它們將在能源領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推動全球能源轉(zhuǎn)型的進程。