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1、固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望0 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望2022年12月 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所
2、澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。摘要在碳達峰、碳中和的世紀熱潮中,世界各國都在積極尋找下一代能源技術,綠氨正在成為近期全球關注的焦點。相較于氫,氨由于其在儲存和運輸方面的明顯優勢,正在從最傳統的農業化肥領域向能源領域拓展。2022年年初,國家發改委聯合其他部委連發兩文,提出提出逐步引導原本高耗能的傳統合成氨優化原料結構和生產技術、淘汰落后低效產能,向綠氨發展;以及探索開展可再生能源制氫在合成氨等行業替代化石能源的示范等。未來合成氨市場
3、將進一步由傳統合成氨向綠氨轉移,綠氨的市場規模必將得到進一步釋放。氨作為零碳燃料和氫能的載體,“氨-氫”能源密不可分,是實現未來綠色發展的重要支柱。畢馬威中國于今年9月發布了一文讀懂氫能報告,收到了較好的社會和市場反響。在此基礎上,本報告聚焦綠氨行業,從氨的簡介和分類入手,對全球市場、中日韓三國發展策略、重要應用領域、綠氨成本趨勢、以及海內外企業布局情況等方面進行了詳細梳理。主要發現包括:氨的簡介和分類氨目前是世界上生產及應用最廣泛的化學品之一,主要用于制作硝酸、化肥、炸藥以及制冷劑等。目前全球八成以上的氨用于生產化肥。就我國而言,氨主要分農業、工業、儲能(新增用途)等三大用途。從2020年的
4、數據來看,農業用氨占比71%,工業使用占比29%。隨著未來化肥效能的進一步提升,農業用氨占比將逐年減少,到2050年下降到20%;工業用氨將在2035年達到頂峰,占比約54%,再逐年下降,到2050年占比為30%,與2020年水平基本持平;儲能用氨將在2030年后進入快速發展期,到2050年達到50%的占比,是未來合成氨產業發展的主要動力。目前全球氨產量約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”。中國2020年數據顯示,化工行業中氨的碳排放量為2.2億噸,位居首位,略高于煉油行業。未來基于化石燃料的傳統合成氨工業很難持續,積極尋找綠色制氨方案,逐步
5、實現高效、低能耗、低排放、可持續的氨生產,是亟待解決的能源技術挑戰。由于氫氣是氨的主要生產原料,因此根據制氫過程中碳排放量的不同,也可以將氨進行顏色分類為灰氨、藍氨、藍綠氨和綠氨四類。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望2 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。全球市場目前仍處于起步階段
6、,未來年復合增長率有望達到70%以上目前綠氨生產仍處于探索和起步階段,產業規?;杂写龝r日。隨著公眾減碳意識的進一步提升以及政府關于碳排放和防止大氣污染立法的進一步完善,相信綠氨的產業化發展將加快。從全球范圍來看,2021年綠氨市場規模約為3,600萬美元,到2030年預計將達到54.8億美元,年均復合增長率達74.8%,潛力可觀。中日韓三國合成氨增長速度世界領先,發力布局綠氨轉型未來中日韓三國的合成氨市場增長速度領先于世界,預計2035年將達日本:日本由于可再生能源較貧乏,電力行業脫碳需要一方面大力發展可再生能源,另一方面則通過將氨與煤炭進行混燒,并逐步提高混燒比例,最終實現氨專燒發電。第六
7、次能源基本計劃中已明確提出在2030年前實現燃煤摻燒20%氨的目標,要實現該目標未來需要大量進口綠氨或藍氨。韓國:韓政府宣布將2022年作為氫氣氨氣發電元年,并制定發展計劃和路線圖,力求打造全球第一大氫氣和氨氣發電國。為推動氫氣氨氣混合發電技術發展,韓國加強電力國企和民企合作,韓政府計劃從2022年1月起開展無碳環保氨氣發電技術聯合研發,斗山重工、現代重工和樂天精密化學等企業將參與合作。中國:中國合成氨市場規模為千萬噸級,規模位居全球第一。根據Wind數據,2021年總產量5,189萬噸,占全球合成氨市場份額約30%,現階段中國合成氨市場基本保持供需平衡。受國家雙碳戰略和供給側改革的影響,傳統
8、合成氨向綠氨過渡已是必然趨勢。2022年2月,國家發改委等四部委聯合發文高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南(2022年版),2022年3月發改委和能源局發布氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)均提出要加快發展綠氨。未來合成氨市場將進一步由傳統合成氨向綠氨轉移,綠氨的市場規模必將得到進一步釋放。到1.5億噸,其中作為燃料的動力氨將達到0.9億噸,市場占比達60%,需要加快向綠氨轉型才能在滿足如此大市場需求的同時減少碳排放。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望3 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司
9、中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。應用領域集中在固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電等場景固碳載體:綠氨生產過程接近“零碳”,耦合CCS技術固定二氧化碳,有助于實現“雙碳”目標。o 2021年我國合成氨碳排放量約2億噸,氨自身的碳減排是重點,而經由綠電、綠氫產生的綠氨能夠實現接近“零碳”排放。o 氨耦合CCS捕捉二氧化碳,經過化學反應固定二氧化碳。天然氣耦合CCS制取每噸氨的碳排放量可從1.8噸減少至0.
10、1噸,煤耦合CCS制取每噸氨的碳排放量更是從3.2噸減少至0.2噸。o 在可持續發展情境下,基于電解水制氫技術和CCS,到 2050 年氨生產的碳排放強度將下降 78%,其中通過電解水制氫合成綠氨減少的二氧化碳排放量將從今天的微乎其微提高到29%,通過CCS累計固定的二氧化碳占比為16%。氫的載體:綠氨作為儲運氫的載體,可實現氫的低成本遠洋運輸。o 氨的特性適合儲運氫。氨比氫氣更容易液化,常壓下氨氣在-33可以液化,而氫氣需要低于-253,且同體積的液氨比液氫多至少60%的氫。o 氨的儲運基礎設施完善。氨有管道、船舶等多種運輸方式,其中通過液氨運輸一千克氫的遠洋運輸的成本為0.1-0.2美元,
11、低于通過管道和輪船的氫運輸渠道。o 氫作為清潔能源具有較大發展潛力,作為氫載體的氨未來可期。氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,到2030年綠氫的產量將增長至770萬噸,氨作為氫的載體達100萬噸。無碳燃料:綠氨是未來航運業脫碳的主力燃料之一。o 在目前關注度較高的零碳能源中,綠氨動力船舶能量密度大大高于氫氣,且可利用現有氨供應鏈和基礎設施,在集裝箱船等大型船舶遠航領域具有較好的推廣應用前景。航運業內普遍認為,綠氨是未來航運業脫碳的主力燃料之一。o 據英國勞氏船級社預測,在2030-2050年間,氨能作為航運燃料的占比將從7%上升為20%,取代液化天然氣等成為最主要的航運燃料;其次為氫能,占
12、比從2030年的8%上升為19%,與氨能的重要性相當。摻混發電:實現全球可持續發展愿景下,推進火電機組摻燒氨或純氨等低碳燃料是發電領域碳減排的重要技術方向。o 摻混燃燒發電能夠為煤電廠提供減碳方案,彌補可再生能源發電的不穩定性、保障電力安全,以及為可再生能源生產條件不利的國家提供減碳的替代方案。o 由于日本能源結構等因素影響,日本在氨能的開發利用上走在前沿。日本在2021 年制定了“2021-2050日本氨燃料路線圖”,到2040年左右,建設純氨發電廠。中國燃煤鍋爐混氨實現35%摻燒比例,對于氨燃燒的反應動力學機理仍處于不斷驗證改進階段,摻氨發電技術在燃煤發電廠的商業化進程中仍面臨挑戰。固碳、
13、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望4 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。綠電價格下降帶動綠氨成本呈顯著下降趨勢隨著可再生能源發電成本的下降及風光電氫氨一體化技術的成熟,綠氨的成本將顯著降低。通過煤等化石燃料制取每噸灰氨的成本為280-440美元,通過可再生資源制取每噸綠氨的成本為720-
14、1400美元,即使和煤炭價格處于歷史高點時相比,綠氨成本仍然較高,不具備競爭優勢。綠電成本下降是綠氨成本下降的最主要因素。根據國際可再生能源機構預測,到2030年綠氨生產的最低成本將從2020年的每噸720美元下降到475美元,其中,綠電成本下降約占綠氨成本下降的90%,電解槽成本下降約占7%。綠氨發展仍面臨不確定性。主要國際能源組織對綠氨未來需求的預測多是基于1.5C減排目標,全球推動碳減排的力度和成效如果不及預期,未來綠氨發展可能面臨動力不足問題。國內外企業積極布局綠氨產業全球綠氨產業發展處在產研結合和商業化早期階段,但由于其廣闊的市場前景,海外和中國企業競相布局綠氫-綠氨賽道。預計202
15、5年以后,海外綠氨將主導氨的新增產能。已經有60多家企業宣布建立可再生氨工廠,主要分布在歐盟、澳大利亞和智利等,項目集中投產時間在2026年左右。中國綠氨項目主要分布在可再生資源豐富區域。在“雙碳”背景下,伴隨著綠氫的發展,氫的載體綠氨也被化工和能源企業重視,多家國企和部分行業領先民企正在國內積極投資布局風光電氫氨一體化項目。全國規劃的綠氨項目總產能約380萬噸,其中,內蒙古今年獲得備案的綠氨產能約180萬噸。能源、化工等相關產業可密切關注綠氨產業政策動態,緊跟國家綠氨政策導向,抓住先發優勢,根據自身實際布局綠氨產業鏈。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望5 2022 畢馬威華振
16、會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。氨的簡介和分類01 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公
17、司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望6 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。氨,化學分子式為NH3,常溫下是一種無色氣體,易揮發,可燃,其強烈刺激性氣味極具辨識度。氨目前是世界上生產及應用最廣泛的化學品之一,主要用
18、于制作硝酸、化肥、炸藥以及制冷劑等。目前全球八成以上的氨用于生產化肥。就我國而言,目前氨主要分農業、工業、儲能(新增用途)三大用途。從2020年的數據來看,農業用氨占比71%,工業使用占比29%。隨著未來化肥效能的進一步提升,農業用氨占比將逐年減少,到2050年下降到20%;工業用氨將在2035年達到頂峰,占比約54%,再逐年下降,到2050年占比為30%,與2020年水平基本持平;儲能用氨將在2030年后進入快速發展期,到2050年達到50%的占比,是未來合成氨產業發展的主要動力(圖1)。圖 1合成氨在中國不同產業中的用量及預測,百萬噸01020304050607080901002020 2
19、022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050農業工業儲能數據來源:Rocky Mountain Institute Statista,畢馬威分析固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望7 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成
20、員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。20世紀初,德國化學家Fritz Haber和Carl Bosch等人提出了Haber-Bosch法,在高溫高壓下以氮氣跟氫氣1:3的比例合成氨,從而開啟了合成氨大規模的工業化進程,制成的化肥對增加全球糧食產量功不可沒。目前全球氨產量約2.53億噸,其中98%由化石能源制得,其碳排放占全球的1.8%1,是全球碳排放“大戶”。中國2020年數據顯示,化工行業中氨的碳排放量為2.2億噸,位居首位,略高于煉油行業(圖 2)。在應對全球氣候變暖和“雙碳”目標下,基于化石燃料的傳統合成氨工業很難持續,積極尋找綠色制氨方案,逐步實現高效、低能耗、低排放、可持續的氨生產,
21、是亟待解決的能源技術挑戰。圖 22020年中國化工產業不同行業碳排放量,千萬噸數據來源:Statista,畢馬威分析氨煉油甲醇碳化鈣煤氣/煤液化乙烯苛性堿對二甲苯碳酸鈉煤制乙二醇21.876.85.64.72.921.920.41https:/ 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。由于氫氣是氨的主要
22、生產原料,因此根據制氫過程中碳排放量的不同,也可以將氨進行顏色分類:使用傳統化石能源(天然氣和煤)制成?;野鄙a原料氫由化石燃料提煉而來,但在提煉過程采用碳捕捉和封存技術(CCS)。藍氨甲烷熱解過程將甲烷(CH4)分解為氫和碳。使用綠電將該過程中回收到的氫氣做為原料制氨。藍綠氨通過風能、太陽能等可再生能源發電所產生的綠電電解水產生氫氣,再由空氣中的氮氣和氫氣合成氨(圖3)。綠氨圖3綠氫、綠氨制取過程圖解資料來源:公開信息,畢馬威分析新能源發電風/光發電電網儲能綠氫制備制氫儲氫綠氨制備綠氫(3H2)氮(N2)高溫高壓鐵基催化劑綠氨(2NH3)冷卻分離液氨儲罐固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行
23、業概覽與展望9 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。全球綠氨發展未來可期,中日韓三國增長速度世界領先02 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香
24、港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望10 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。全球市場目前仍處于起步階段,未來年復合增長率有望達到70%以上目前
25、綠氨生產仍處于探索和起步階段,產業規?;杂写龝r日。隨著公眾減碳意識的進一步提升以及政府關于碳排放和防止大氣污染立法的進一步完善,相信綠氨的產業化發展將加快。從全球范圍來看,2021年綠氨市場規模約為3,600萬美元,到2030年預計將達到54.8億美元,年均復合增長率達74.8%,潛力可觀(圖4)。圖 4綠氨市場規模及預測,百萬美元3663110192336587102617943135548001,0002,0003,0004,0005,0006,0002021202220232024202520262027202820292030數據來源:Precedence Research,畢馬威分
26、析日韓等國積極布局綠氨,或成為未來氨進口大國雖然現階段日本和韓國合成氨市場規模較小,但得益于兩國在氨燃料應用領域的先進研發進展和政策扶持力度,預計到2035年,日本與韓國的綠色合成氨需求規模將呈十倍增長。而日本韓國本國自產的合成氨規模十分有限,主要依賴進口,未來日本韓國對于綠色合成氨的進口需求規模巨大。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望11 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有
27、限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。日本2021年10月日本政府內閣批準的第六次能源基本計劃中預計,到2030年日本電力的供應結構將為:可再生能源占比36-38%,核能占比20-22%,氫能和氨能占比1%,燃煤火電占比19%,LNG(液化天然氣)火電占比20%,石油火電占比2%。而在上一版計劃的2030年展望中不包含氫氨發電目標。與其他主要發達國家相比,日本的電力結構中燃煤火電占比更高。2021年七國集團中燃煤火電占比分別為:日本和德國29%,美國22%,加拿大6%,意大利5%,英國和法國2%。雖然德國與日本一樣,高度依賴燃煤火電,然
28、而德國的可再生能源在電力供應結構中的占比在2021年已經達到了42%,日本則僅有22%。德國計劃通過迅速增加可再生能源的比例來實現電力系統脫碳,于2022年淘汰核電,于2030年淘汰燃煤火電。日本由于可再生能源較貧乏,電力行業脫碳需要依靠一方面大力發展可再生能源,另一方面則通過將氨與煤炭進行混燒,并逐步提高混燒比例,最終實現氨專燒發電。第六次能源基本計劃中已明確提出在2030年前實現燃煤摻燒20%氨的目標(圖5),要實現該目標未來需要大量進口綠氨或藍氨。圖 5日本政府氨能發展計劃概覽資料來源:日本經濟產業?。∕ETI),國家能源科技資源中心,畢馬威分析目前日本電力公司、石油公司和貿易公司等正越
29、來越多地通過尋求海外合作的方式拓未來的清潔氨來源。例如日本最大的火力發電公司JERA和大型石油公司出光興產正在與全球最大的氨產商挪威Yara探索合作模式;綜合貿易公司三井物產則參與了阿布扎比國家石油公司(ADNOC)的清潔氨生產項目等2。20212022202320242025203020402050需求端發電領域航運領域供給側儲存容器碼頭港口摻燒20%氨的燃煤電站試驗氨燃料裝置的改造啟動燃煤摻燒20%氨提高燃煤氨摻燒比例在亞洲范圍內發展推廣氨摻燒技術開展船運氨的技術研究并進行示范推廣和應用開展摻燒和純燒氨的科學基礎研究提高摻燒比例和純燒氨的示范試驗啟動純燒氨形成多邊國家合作框架協議(與資源豐
30、富的國家達成合作協議,在日本國內達成對氨燃料重要性的廣泛共識)增加氨供應的可行性研究發展氨供應鏈(通過財政補貼手段等)商業擴張將燃料氨供應給亞洲地區其他國家增加氨儲存容器及相應輔助設備的規模修訂氨存儲和運輸的技術標準商業擴張發展氨儲存和運輸的碼頭設施2 日本選擇“氨燃料火力發電”的理由以及需解決三大難題,青島節能協會碳中和專業委員會官網,https:/ 固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望12 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務
31、所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。圖 6韓國綠氨發展規劃資料來源:韓國產業通商資源部,公開信息,畢馬威分析韓國在韓國產業通商資源部2021年12月7日主持召開的第二次氫氣和氨氣發電推進會議上,韓政府宣布將2022年作為氫氣氨氣發電元年,并制定發展計劃和路線圖,力求打造全球第一大氫氣和氨氣發電國。會議宣布,政府明年共將投入400億韓元用于有關設備基礎設施建設,并于2023年前制定“氫氣和氨氣發電指南”,推廣有關技術在LNG發電站使用。為推動氫氣氨氣混合發電技術發展,韓國加強電力國企和
32、民企合作,韓政府計劃從2022年1月起開展無碳環保氨氣發電技術聯合研發,斗山重工、現代重工和樂天精密化學等企業將參與合作。此外,韓國南部發電計劃明年起利用氫氣氨氣混合發電技術,并在2024年后推動氫氣氨氣混合發電技術商用化3。3 韓國自明年起將大力發展氫氣氨氣發電技術,商務部網站,https:/ 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員
33、。版權所有,不得轉載。在中國印刷。圖 7中日韓三國的氨消費量及預測,千萬噸數據來源:Rystad energy,公開信息,畢馬威分析中國合成氨市場規模第一,動力氨市場將在2030年后迅速起量中國合成氨市場規模為千萬噸級,規模位居全球第一。根據Wind數據,2021年總產量5,189萬噸,占全球合成氨市場份額約30%,現階段中國合成氨市場基本保持供需平衡。俄羅斯、美國、印度等也是產氨大國,年產量均在1,000萬噸以上。未來中日韓三國的合成氨市場增長速度領先于世界,預計2035年將達到1.5億噸,其中作為燃料的動力氨將達到0.9億噸,市場占比達60%,需要加快向綠氨轉型才能在滿足如此大市場需求的同
34、時減少碳排放(圖 7)。從中國來看,預計2035年合成氨總消費量將達1.2億噸,較2022年規模擴大了1.5倍,市場規模遠高于日韓兩國。從動力氨市場來看,由于日韓布局氨燃料產業領先于中國,預計中國動力氨市場發展在2028年前不及日韓,之后發展加快且迅速起量。到2035年預計中國動力氨消費量將達6,300萬噸,為日韓總量的一倍以上(圖8)。2031f2032f2033f2034f2035f5.54.84.95.15.96.57.38.19.010.611.612.613.514.72026f2022f2030f2023f2024f2025f2027f2028f2029f+9.1%日本中國韓國8.
35、59.34.711.610.74.64.95.110.05.35.66.16.67.21.41.51.61.71.80.60.90.00.01.10.10.20.41.30.10.20.20.30.80.91.11.20.40.40.50.7固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望14 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員
36、。版權所有,不得轉載。在中國印刷。圖 8中日韓三國動力氨消費量及預測,千萬噸數據來源:Rystad energy,公開信息,畢馬威分析受國家“雙碳”戰略和供給側改革的影響,傳統合成氨向綠氨過渡已是必然趨勢。2022年2月,國家發改委等四部委聯合發布高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南(2022年版),提出逐步引導原本高耗能的傳統合成氨優化原料結構和生產技術、淘汰落后低效產能,向綠氨發展。2022年3月發改委和能源局發布的氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)也提到“積極引導合成氨等行業由高碳工藝向低碳工藝轉變,促進高耗能行業綠色低碳發展”、“探索開展可再生能源制氫在合成氨等行業替
37、代化石能源的示范”。未來合成氨市場將進一步由傳統合成氨向綠氨轉移,綠氨的市場規模必將得到進一步釋放。2023f4.80.53.04.10.12.02022f0.42027f0.12024f2026f2025f1.42028f2029f2030f0.02031f2032f0.22033f5.42034f2035f0.01.72.10.10.70.30.81.12.73.41.11.62.46.32.2日本與韓國中國0.0固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望15 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,
38、畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。應用領域03綠氨作為清潔能源,未來應用場景多種多樣,除了傳統的農業和工業用途外,還主要包括摻混發電、航運燃料、固碳、儲氫等領域。2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際
39、有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望16 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。固碳載體:綠氨生產過程接近“零碳”,耦合CCS技術固定二氧化碳,有助于實現“雙碳”目標一是綠氨的生產過程本身接近“零碳”,能夠大幅
40、減少二氧化碳排放。合成氨的下游應用主要分布在農業和工業,農業需求占75%左右,其中尿素占農業總需求的55%4。目前氨的生產主要是灰氨,氨的原材料主要來自煤、天然氣等,在原材料合成氨的過程中,排放大量二氧化碳。2021年全球合成氨的二氧化碳直接排放量約為4.5億噸5,其中,我國合成氨碳排放量約2億噸6,屬于化工子行業中的高碳排放行業。在應對全球氣候變暖和實現可持續發展的背景下,基于煤和天然氣等化石燃料的傳統合成氨需要大幅減排。氨自身的碳減排是重點,而經由綠電、綠氫產生的綠氨能夠實現接近“零碳”排放。根據國際能源署(IEA)預測,在可持續發展情景中,基于電解水制氫技術和CCS,到 2050 年氨生
41、產的碳排放強度將下降 78%,其中,通過電解水制氫合成綠氨減少的二氧化碳排放量將從今天的微乎其微提高到29%(圖 9)。圖 92021-2050年氨生產累計減少的二氧化碳排放量構成資料來源:IEA,畢馬威分析電解水制氫技術改善材料利用效率提升16%CCS10%其他29%24%21%4百川盈孚,2021年中國合成氨市場報告,2021年11月5IEA,Ammonia Technology Roadmap,October 20216轉危為“氨”還需“碳”路綠色制氨,中國科學報,2021年12月固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望17 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國
42、合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。二是氨耦合CCS捕捉二氧化碳,經過化學反應固定二氧化碳。尿素的原材料是氨,在氨合成尿素的階段耦合CCS,捕捉二氧化碳,經過化學反應形成尿素(圖 10)。綠氨耦合CCS技術,捕捉制氫、冶金、煉化、發電等行業排放的二氧化碳,將會實現尿素生產的接近“零碳”排放。圖 10 氨-尿素固碳過程示意圖資料來源:根據公開資料整理,
43、畢馬威分析天然氣煤炭合成氣轉化一氧化碳CO分離二氧化碳CO2水 H2O合成氨NH3尿素CO(NH2)2氮氣 N2空氣H2H2CO2通過天然氣和煤制取氨耦合CCS可大幅降低二氧化碳排放量,天然氣耦合CCS制取每噸氨的碳排放量可從1.8噸減少至0.1噸,煤耦合CCS制取每噸氨的碳排放量更是從3.2噸減少至0.2噸(圖 11)。根據IEA計算,在可持續發展情景中,到2050年通過CCS累計固定的二氧化碳占比為16%。目前CCS技術最大挑戰是成本較高且尚未規?;瘧?,未來隨著技術的成熟和普及,以制氫行業為例,疊加CCS技術的天然氣制氫和煤制氫成本將持續下降。固碳過程圖 11 不同途徑生產一噸氨所產生的
44、二氧化碳排放量(噸)資料來源:IEA,畢馬威分析注:SMR是蒸汽甲烷重整,ATR是自熱重整,CCS 是碳捕捉和存儲。1.80.11.60.13.20.201234天然氣SMR天然氣SMR耦合CCS天然氣ATR天然氣ATR耦合CCS煤煤耦合CCS固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望18 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成
45、員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。氫的載體:綠氨作為儲運氫的載體,可實現氫的低成本遠洋運輸氫氣在眾多清潔能源中,因為燃燒熱值高,燃燒產物無污染,被認為是最理想的清潔能源之一。但是,氫氣制取成本高、儲存及運輸困難等問題是制約氫能產業發展的“瓶頸”,限制了“氫經濟”的發展,氨被認為是比較理想的儲運氫的載體。一方面,氨的特性適合儲運氫。以氫氣為原料的液氨比液氫具有更高的體積能量密度,且氨比氫氣更容易液化,常壓下氨氣在-33就可以液化,而氫氣需要低于-253,且同體積的液氨比液氫多至少60%的氫。另外,氨具有特殊的氣味,為潛在的泄露提供了預警。另一方面,氨的儲運基礎設施完善,可實現氫的低成本遠洋運輸
46、。氨的工業化生產和應用已經有百余年的歷史,技術體系和儲運基礎設施完備。氨有管道、鐵路、船舶、公路拖車和倉庫等多種運輸方式,其中通過液氨運輸一千克氫的遠洋運輸的成本為0.1-0.2美元7,低于通過管道和輪船的氫運輸渠道,可能是未來氫氣儲運的最佳方式之一(表 1)。液氨已經在全球范圍內開展遠洋貿易,全球滿足液氨裝卸的港口超過120個,2021年全球氨的出口約占總產量的10%。智利、中東、澳大利亞等作為世界上可再生能源資源較為豐富的地區已啟動相關能源規劃,利用風光發電制氫,之后利用氨作為氫的載體運輸到美國、歐洲、日本等市場。從可再生資源豐富的低成本地區進口氨轉化成氫的成本為20美元/MWh,低于北歐
47、通過海上風能發電制取氫氣50美元/MWh的成本,已經具有競爭性,盡管前者在氫氨轉化中存在損失8。表 1不同渠道運輸一千克氫的成本,美元資料來源:The Royal Society,畢馬威分析注:成本包括運輸和存儲的成本,不包括氫氨轉換、分銷成本。運輸渠道200-2000km2000-3000km氫運輸-管道0.1-1.31.3-2.1氫運輸-輪船0.9-1.11.1-1.3氨運輸-管道0.1-0.80.8-1.0氨運輸-輪船0.1-0.20.1-0.27The Royal Society,Ammonia:zero-carbon fertilizer,fuel and energy store,
48、February 2020.8IRENA and AEA,Innovation Outlook:Renewable Ammonia,International Renewable Energy Agency,Abu Dhabi,Ammonia Energy Association,2022.固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望19 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬
49、威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。另外,氫作為清潔能源具有較大發展潛力,作為氫載體的氨未來可期。綠色、低碳的氫能有助于實現“雙碳”目標,是實現綠色低碳轉型的重要載體。2022年3月,國家發展改革委、國家能源局聯合印發氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年),明確了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,也是戰略性新興產業和未來產業的重點發展方向。根據中國氫能產業聯盟,到2030年碳達峰情境下,我國氫氣的年需求量將達到約4,000萬噸,其中可再生能源制氫約770萬噸9;到 2060年碳中和的情境下,氫氣的年需求量將增至1.3 億噸左右,其中7
50、0%為可再生能源制氫(圖12)10。9落基山研究所聯合中國氫能聯盟,開啟綠色氫能新時代之匙:中國2030年“可再生氫100”發展路線圖,2022年6月。10中國氫能聯盟,中國氫能源及燃料電池產業白皮書2020,2021年4月。圖 12 2030年和2060年中國氫能需求量及可再生能源制氫量資料來源:中國氫能產業聯盟,畢馬威分析4,00013,0007709,1005%20%0%5%10%15%20%25%02,0004,0006,0008,00010,00012,00014,00020302060氫氣的年需求量,萬噸可再生能源制氫量,萬噸氫氣在終端能源消費中占比,%,右軸鑒于氨是氫運輸的可靠儲
51、運方式,以及氫的產業化發展將帶動綠氨的發展,綠氨的發展空間廣闊。雖然目前氨運輸方式不具有經濟性,但是考慮到制氫成本的下降及技術的創新,未來氨運輸方式有望快速增長。根據國際可再生能源機構(IRENA),氨作為氫的載體將從2030年的100萬噸增加到2050年的1.1-1.3億噸(圖 13)。圖 13 氨作為氫的載體,萬噸資料來源:IRENA,畢馬威分析02040608010012014020302035204020452050基于現有的政策實現1.5溫控目標固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望20 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨
52、詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。無碳燃料:綠氨是未來航運業脫碳的主力燃料之一船舶運輸是國際貿易的主要貨運形式,其承擔了全球貿易運輸總量的90%以上。船用動力機特別是遠洋船舶,需要較大的功率輸出,目前主要以燃油為主,會排放大量的二氧化碳。海運產生的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的3%至4%。國際海事組織2018年通過了溫室氣體減排初步戰略,提出到2030年全球海運碳排放與20
53、08年相比至少下降40%,力爭到2050年下降70%。為實現航運業的減碳脫碳,清潔燃料替代化石能源是最具潛力的技術手段。遠洋航行船舶載重噸位大、航程長、靠港頻次低、燃料加注相對不便,需要使用能量密度較高的燃料和功率較大的動力裝置。在目前關注度較高的零碳能源中,綠氨動力船舶能量密度大大高于氫氣(表 2),且可利用現有氨供應鏈和基礎設施,在集裝箱船等大型船舶遠航領域具有較好的推廣應用前景。航運業內普遍認為,綠氨是未來航運業脫碳的主力燃料之一。表 2主要燃料氣體沸點及液態能量密度燃料品種沸點(攝氏度)液態能量密度(MJ/m3)綠氨-3411,440天然氣天然氣-16220,790液化石油氣液化石油氣
54、-4227,260氫氣氫氣-25310,132資料來源:國際可再生能源署(IRENA),畢馬威分析據英國勞氏船級社預測,在2030-2050年間,氨能作為航運燃料的占比將從7%上升為20%,取代液化天然氣等成為最主要的航運燃料;其次為氫能,占比從2030年的8%上升為19%,與氨能的重要性相當(圖 14)。目前,日本、韓國和歐盟在綠氨混合燃燒和用于船舶燃料方面的技術研發、產研結合和商業化試點走在世界前列。其中,用于航運業的氨燃料動力船舶成為中國、韓國、日本和歐洲造船業共同關注和研究的焦點領域,中國船舶、川崎、現代重工等企業陸續宣布了氨動力船舶的研發和交付計劃。圖 14 航運燃料中不同能源的使用
55、占比預測數據來源:英國勞氏船級社,畢馬威分析7%5%13%15%9%19%20%1%1%2030年2050年液化天然氣當前船用燃料和碳抵消相結合生物燃料電池甲醇氫能氨能核能其他20%20%18%15%8%8%7%2%1%固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望21 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。
56、在中國印刷。摻混發電:減少燃煤發電廠碳排放,日本是氨摻混發電的主要推動者實現全球可持續發展愿景下,推進火電機組摻燒氨或純氨等低碳燃料是發電領域碳減排的重要技術方向。摻氨燃燒技術原理是利用可燃的氨氣替代一定比例的煤粉,摻混后進入鍋爐共同燃燒,并通過控制火焰的軸向溫度和空燃比,抑制火焰內氮氧化物的生成。與其他燃料相比,氨燃燒的相關技術還不成熟,當氨燃燒不充分時,反應過程會產生氮氧化物(NOx),可能造成酸雨、臭氧空洞、光化學煙霧等大氣污染及其他環境問題。對于摻氨或純氨燃燒存在增加NOx排放的風險,可通過燃燒分級、燃燒組織優化等方式有效調控?,F階段燃煤摻氨技術尚處于實驗研究和小規模示范階段,驗證了技
57、術可行性,擴大到實際燃煤機組容量規模的應用效果還有待進一步工業示范驗證11。摻混燃燒發電為煤電廠提供減碳方案、保障電力安全一是為剩余使用壽命仍然較長的煤電廠提供減碳方案?;鹆Πl電仍在當今世界占主導地位,到2030年,發達經濟體中79%的燃煤和燃氣電廠仍有使用壽命,到2040年,這一比例將降至43%;在新興經濟體,由于近期的投資,這一數字到2030年將達到83%,到2040年將達到61%12。根據巴黎協定,嚴重依賴化石燃料發電的國家需要做出非常重大的努力來實現脫碳,摻混氨燃燒發電是一種可行的減碳方式。二是能夠彌補可再生能源發電的不穩定性和間歇性,在向清潔能源轉型過程中保障電力的安全。隨著風電、光
58、伏發電等新能源裝機量的增加,新能源發電的不穩定性和波動性也相應增加。氨燃燒性能良好,易液化、易儲存,能夠為電力系統提供與傳統火電類型的可調節、可調度、可控制的電力電量支撐。三是為可再生能源生產條件不利的國家,無論是價格還是潛在產能都不占優勢的國家,提供了減碳的替代方案。風、光等可再生資源分布不均勻,有些國家可再生資源少,通過可再生資源發電成本高,通過摻混氨發電能夠減少碳排放。日本是氨摻混發電的主要推動者,中國實現燃煤鍋爐混氨35%摻燒比例可再生能源不豐富、火力發電占比較高的國家是氨摻混燃燒發電的主要推動者,主要以日本為代表。根據Yara的研究,到2050年對氨發電的需求為2000萬噸(主要來自
59、日本的需求),僅占總需求的4%,在氨的所有用途中需求占比最?。▓D15)。11李俊彪,王明華.基于不同情景模式的燃煤摻氨發電技術的經濟性分析,中國煤炭,2022第5期12IEA,The Role of Low-Carbon Fuels in the Clean Energy Transitions of the Power Sector,February 2022固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望22 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會
60、計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。圖 15 發電部門對氨的需求,百萬噸資料來源:Yara,畢馬威分析212200510152025203020402050需求量日本:積極探索摻氨燃燒發電,助力構建低碳電力系統由于日本能源結構等因素影響,日本在氨能的開發利用上走在前沿,摻煤燃燒發電技術研發主要由日本推進。日本在2021年制定了“2021-2050日本氨燃料路線圖”,2025年前在火力發電廠中完成20%摻混氨燃料的示范驗證;隨著摻燒氨技術的成熟,這一比例將上升到50%以上;到2
61、040年左右,建設純氨發電廠。日本摻氨燃燒發電的最大挑戰是氨能源缺乏。要實現煤電廠20%的摻氨燃燒目標,大約需要2000萬噸氨,相當于全球每年的氨貿易量。為了增加氨的供應,日本計劃到2030年實現氨燃料年產量300萬噸,到2050年實現氨燃料年產量3000萬噸13。日本國內氨能源匱乏,主要通過進口滿足需求,基于技術、成本等因素考慮,目前日本主要進口藍氨;2030年以后,由于綠氨制取成本的下降和技術的成熟,日本開始進口綠氨,摻混發電燃燒碳排放更少,有助于日本構建低碳電力系統和清潔能源體系。日本的企業也在積極進行摻氨燃燒探索。2017年,日本水島發電廠向155MW燃煤鍋爐中添加0.6%-0.8%的
62、氨,首次實現了氨煤共燃,熱效率和氮氧化物(NOx)排放沒有受到影響,二氧化碳排放降低14。2021年10月,日本啟動的碧南1000MW熱電廠進行了20%混氨燃燒測試。日本三菱重工正在開發40MW氨燃氣輪機將100%使用氨發電,并把選擇性催化還原與新型燃燒技術相結合,降低氨不完全燃燒所產生的氮氧化物。中國:燃煤鍋爐混氨實現35%摻燒比例,步入世界領先行列中國燃煤發電產生的二氧化碳排放量占二氧化碳排放總量的34%左右,減少燃煤發電的二氧化碳排放是實現“雙碳”目標的關鍵,研究機構和企業積極探索摻氨發電技術。2022年國家能源集團以35%摻燒比例在40MW燃煤鍋爐上實現了混氨燃燒工業應用,開發了可靈活
63、調節的混氨低氮煤粉燃燒器,并配備多變量可調的氨供應系統,完成了對氨煤混燃技術的整體性研究,為更高等級燃煤鍋爐混氨燃燒系統的工業應用提供了基礎數據和技術方案。然而,目前對于氨在不同工況下的燃燒特性,如點火延遲時間、火焰速度與結構、燃燒極限、NOx 生成特性等關鍵參數尚未完善,對于氨燃燒的反應動力學機理也仍處于不斷驗證改進階段,摻氨發電技術在燃煤發電廠的商業化進程中仍面臨挑戰15。13Japan embracing ammonia power to achieve 2050 zero CO2 target|The Asahi Shimbun:Breaking News,Japan News and
64、 Analysis.14陳磊等,氨燃料發電研究進展,工程熱物理學報,2022年第8期。15熊亞林等,“雙碳”目標下氫能在我國合成氨行業的需求與減碳路徑研究,儲能科學與技術,2022年第8期。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望23 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。綠氨趨勢:綠電價格
65、下降帶動綠氨成本顯著下降04 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望24 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威
66、會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。02004006008001,0001,2001,4001,6002020203020402050最低成本最高成本圖 16綠氨的生產成本估計,美元/噸資料來源:IRENA,畢馬威分析由于全球不同地區可再生能源的豐富程度和技術成熟不同,通過可再生能源制取綠氫進而生產綠氨的成本也不盡相同,2020年生產每噸綠氨的成本區間為720-1400美元。而在煤炭價格處于正常范圍時(100-130美元/噸),通過煤等化石燃料制取每噸灰氨的成本為280-3
67、20美元;在煤炭價格處于歷史高點時(220-300美元/噸),氨的成本將超過440美元/噸16。即使和煤炭價格處于歷史高點時氨的成本相比,現階段綠氨成本仍然較高,不具備競爭優勢。隨著可再生能源發電成本的下降及風光電氫氨一體化技術的成熟,綠氨的成本將顯著降低。根據IRENA,到2030年綠氨的生產成本區間為475-950美元,2050年綠氨的生產成本進一步下降為310-610美元(圖 16)。16氨能研究:離產業化還有多遠?香橙會研究院,2022年3月,https:/ 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威
68、會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。綠氨制取成本包括電的成本、電解槽成本和運營成本等,其成本下降來自綠電成本下降、技術創新等多方面。以2030年綠氨生產的最低成本為例,到2030年綠氨生產成本將從2020年的每噸720美元下降到475美元,其中,綠電成本下降約占綠氨成本下降的90%,電解槽成本下降約占7%,運營成本下降約占3%(圖 17)。綠電成本下降是導致綠氨成本下降的最主要因素,隨著風光電氫氨一體化技術的成熟和大規模商業
69、化產線的建成,綠電成本有望進一步下降。2021年,太陽能和陸上風電的平均平準化度電成本(LCOE)分別為39 美元/MWh和43 美元/MWh,意味著每噸氨的電力成本為390-430 美元??稍偕茉吹倪M一步發展將導致太陽能和風能的LCOE 低于20美元/MWh,每噸氨的電力成本將低于200美元17。另外,隨著未來世界各國碳排放交易體系的落地和完善,高昂的碳成本和碳稅將倒逼綠氨具有比較成本優勢。圖 17 2020-2030年每噸綠氨生產成本下降構成,美元資料來源:IRENA,畢馬威分析注:假設綠氨工廠每年產量為100萬噸,運營負荷系數為 70%,年利率為 7%,折舊超過 20年,年度運營支出假
70、設為資本支出的 3%。2020電解槽成本電的成本運營成本20308007006005004003002001000但是綠氨發展仍面臨不確定性。IEA、IRENA等國際能源組織對綠氨未來需求的預測多是基于1.5C減排目標,建設綠色低碳的社會是推動綠氨發展的主要驅動因素。但是今年以來由于俄烏沖突、世界經濟增長放緩等因素導致一些國家沒有完成碳減排的目標,部分歐洲國家在能源價格飆漲情況下重新開始啟用煤等化石能源燃料,可再生能源發電推進可能滯后。在這種背景下,全球推動碳減排的力度和成效不及預期,未來綠氨發展可能面臨動力不足問題。17Tancock,A.Green ammonia at oil and g
71、as scale,Ammonia Energy Conference 2020.固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望26 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威
72、會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。固碳、儲氫、航運燃燒、摻混發電:綠氨行業概覽與展望26固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望27 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員
73、所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。全球企業積極布局綠氨賽道05目前全球綠氨產業發展處在產研結合和商業化早期階段,但由于其廣闊的市場前景,目前全球和中國企業競相布局綠氫-綠氨賽道。根據IEA,在可持續發展情境下,到2050年氨產業累計投資份額和生產份額緊密聯系,中國是氨生產份額最大的國家,同時也是氨累計投資份額最大的國家,占比22%;印度、中東、歐盟和美國分別占比12%、10%、8%和8%。2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務
74、所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望28 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。表 3部分海外企業綠氨項目建設情況項目名稱開發商/技術提供商
75、裝機量/發電量年氫產量(萬噸)年氨產量(萬噸)項目狀態智利H2 Magallanes 項目道達爾埃倫公司(Total Eren)與麥哲倫大學(UMAG)10000MW-2022年4月已有咨詢工程公司提供概念工程智利Trammo100 萬噸綠氨項目美國Trammo DMCC、澳大利亞能源集團和Oekowind發電廠公司2000MW-100 正在施工中,計劃在未來五年開始生產和運行綠色氨澳大利亞AREH 綠氫和氨項目亞洲可再生能源中心(AREH)、綠色氫能開發商Intercontinental Energy、CWP Renewables、渦輪機供應商Vestas 和Pathway Investme
76、nts5000MW光伏,10000MW風能-預計將在2026 年投入運營葡萄牙綠氫/綠氨項目葡萄牙項目開發商MadoquaRenewables、丹麥基金管理公司Copenhagen Infrastructure Partners和荷蘭公司Power2X500MW550計劃2030年達到滿負荷生產Yara 荷蘭綠氨項目雅苒(Yara)與海上風電開發商Orsted(沃旭能源)100MW-7.5計劃將于2024 或2025 年開始投入運行丹麥5000噸/年綠色氨示范項目由SkovgaardInvest開發,可持續能源解決方案提供商Vestas和化工和煉油行業催化劑、技術和服務提供商HaldorTop
77、soe支持10MW-0.5計劃2023年投產Yara 挪威綠氫/綠氨項目雅苒(Yara)與林德工程公司-50計劃最早在2023 年中期向市場供應首批綠色氨產品瑞典Fertiberia綠氨項目西班牙化肥集團(Fertiberia)-50預計將在2026 年投入運營德國INEOS 綠氫/綠氨項目英國石油天然氣公司英力(INEOS)-目前還將尋求以工業規模通過電力轉化為甲醇的應用來開發電子燃料資料來源:公開資料、公司官網、畢馬威分析注:收集自公開信息,畢馬威力爭提供準確信息,但不對該信息準確性承擔責任。海外:企業積極建設綠氨生產項目,2025年以后綠氨將主導氨的新增產能目前,多數公司生產生產的氨是灰
78、氨,運營中的可再生氨工廠非常少。隨著全球對碳減排的重視和綠色可持續發展的推進,在過去三年中,已經有60多家企業宣布建立可再生氨工廠,以及多家化肥公司對現有的化石合成氨工廠進行改造,項目集中投產時間在2026年左右。預計到 2025 年以后,可再生氨將主導氨的新增產能。海外可再生氨工廠的設立主要分布在風光等可再生資源豐富和對“零碳”承諾響應程度較高的國家,例如歐盟、澳大利亞和智利等(表3)。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望29 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行
79、政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。表 4部分中國企業綠氨項目建設情況資料來源:公開資料、公司官網、畢馬威分析注:收集自公開信息,畢馬威力爭提供準確信息,但不對該信息準確性承擔責任。項目名稱參與企業企業性質地理位置裝機量/發電量年氫產量(萬噸)年氨產量(萬噸)項目狀態風光發電制氫聯產無碳燃料項目明拓集團,水木明拓氫能源科技有限公司,北京清華工業開發研究院私營企業內蒙古150MW風電739已獲得備案,2023年4月計劃開工達茂旗風光制氫與綠色靈活化工
80、一體化項目國家電投和清華海峽研究院共同投資,智慧能源(國核電力院)為EPC牽頭方國有企業與研究機構合作內蒙古200MW風電、200MW光伏,預計發電量12.5億KWh1.78102022年3月獲得備案,7月開工風光氫氨一體化新型示范項目國家能源集團國華投資蒙西公司國有企業內蒙古風電800MW,光伏300MW-302022年7月獲得備案風光制綠氫綠氨一體化示范項目遠景能源私營企業內蒙古4550MW風電,1020MW光伏-預計將在2028年前建成投產百萬千瓦風光氫氨+基礎設施一體化低碳園區示范項目國能源創阿拉善新能源有限公司國有企業內蒙古新能源發電量47.59億KWh3.6402022年8月獲得備
81、案烏拉特后旗綠氨合成氨項目綠氨(北京)技術有限公司-股東方為清能鏈(北京)能源科技有限公司私營企業內蒙古-302022年3月獲得備案達茂旗綠氨合成氨項目內蒙古-302022年3月獲得備案大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目吉電股份國有企業吉林700MV風電、100MV光伏182022年9月獲得備案十萬噸可再生能源電解水制氫合成氨示范工程三峽集團、四川大學、四川省能投集團等國有企業和研究機構四川10萬噸可再生能源電解水制氫合成氨-2021年立項中國:綠氨項目主要分布在可再生資源豐富區域,內蒙古今年獲得備案的綠氨產能超過100萬噸在“雙碳”背景下,伴隨著綠氫的發展,氫的載體綠氨也被化工和能源企業重視
82、,以國能、國電投、遠景能源、吉能股份、中國氫能、明拓集團等為代表的企業也正在國內積極投資布局風光電氫氨一體化項目(表 4)。綠氨項目主要分布在西北、東北等可再生資源豐富的地區,全國規劃的綠氨項目總產能約380萬噸,其中內蒙古2022年公布的綠氨產能約180萬噸18。部分項目獲得備案,正在融資和籌建階段,預計2025-2026年陸續投產。18規劃產能超339萬噸,綠氨產能和應用雙爆發,網易,2022年11月,https:/ 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢
83、馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。相關企業可密切關注綠氨產業動態,根據自身情況尋找合適參與路徑在全球綠色能源轉型和能源安全的大背景下,綠氫與綠氨相伴而生,都被認為是實現綠色降碳的重要實現途徑。一方面,在綠氨產業處于萌芽時期,政府通過出臺政策引導綠氨產業的發展,化工、能源等相關企業可密切關注綠氨產業政策動態,緊跟國家綠氨政策導向,抓住先發優勢,布局綠氨產業鏈。另一方面,對于考慮進入氫氨等無碳燃料的企業或有迫切能源轉型的企業,應緊密關注并跟隨產業發展,進行技術攻關,并結合
84、自身資源情況改造傳統的合成氨工廠或新建可再生能源氨工廠,設計一條適合企業戰略和自身實際的路徑。固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望31 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。聯系我們蔡忠銓能源及天然資源行業主管合伙人畢馬威中國郵箱:電話:010-8508 5502沈瑩氣候變化和可持續發展
85、服務主管合伙人畢馬威中國郵箱:電話:010-8508 5819李晶交易戰略與并購融資合伙人畢馬威中國郵箱:電話:010-2212 3252康勇首席經濟學家畢馬威中國郵箱:電話:010-8508 7198研究團隊:王薇、馬曼、曹越報告設計:梁曉榆固碳、儲氫、航運燃料、摻混發電:綠氨行業概覽與展望32 2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成
86、員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。關于畢馬威中國畢馬威中國在三十一個城市設有辦事機構,合伙人及員工超過15,000名,分布在北京、長春、長沙、成都、重慶、大連、東莞、佛山、福州、廣州、???、杭州、合肥、濟南、南京、南通、寧波、青島、上海、沈陽、深圳、蘇州、太原、天津、武漢、無錫、廈門、西安、鄭州、香港特別行政區和澳門特別行政區。在這些辦事機構緊密合作下,畢馬威中國能夠高效和迅速地調動各方面的資源,為客戶提供高質量的服務。畢馬威是一個由獨立的專業成員所組成的全球性組織,提供審計、稅務和咨詢等專業服務。畢馬威國際有限公司(“畢馬威國際”)的成員所以畢馬威為品牌開展業務運營,并提供專業服務?!爱咇R
87、威”可以指畢馬威全球網絡內的獨立成員所,也可以指一家或多家畢馬威成員所。畢馬威成員所遍布全球144個國家及地區,擁有超過236,000名專業人員。各成員所均為各自獨立的法律主體,其對自身描述亦是如此。各畢馬威成員所獨立承擔自身義務與責任。畢馬威國際有限公司是一家英國私營擔保有限責任公司。畢馬威國際及其關聯實體不提供任何客戶服務。1992年,畢馬威在中國內地成為首家獲準中外合作開業的國際會計師事務所。2012年8月1日,畢馬威成為四大會計師事務所之中首家從中外合作制轉為特殊普通合伙的事務所。畢馬威香港的成立更早在1945年。率先打入市場的先機以及對質量的不懈追求,使我們積累了豐富的行業經驗,中國
88、多家知名企業長期聘請畢馬威提供廣泛領域的專業服務(包括審計、稅務和咨詢),也反映了畢馬威的領導地位。本刊物所載資料僅供一般參考用,并非針對任何個人或團體的個別情況而提供。雖然本所已致力提供準確和及時的數據,但本所不能保證這些數據在閣下收取本刊物時或日后仍然準確。任何人士不應在沒有詳細考慮相關的情況及獲取適當的專業意見下依據本刊物所載資料行事。2022 畢馬威華振會計師事務所(特殊普通合伙)中國合伙制會計師事務所,畢馬威企業咨詢(中國)有限公司 中國有限責任公司,畢馬威會計師事務所 澳門特別行政區合伙制事務所,及畢馬威會計師事務所 香港特別行政區合伙制事務所,均是與英國私營擔保有限公司 畢馬威國際有限公司相關聯的獨立成員所全球性組織中的成員。版權所有,不得轉載。在中國印刷。畢馬威的名稱和標識均為畢馬威全球性組織中的獨立成員所經許可后使用的商標。