走進(jìn)赤峰高新區(qū)元寶山產(chǎn)業(yè)園，一排排管道縱橫交錯，超大型儲氨瓶屹立，與遠(yuǎn)處的風(fēng)力發(fā)電機(jī)交相輝映，這是全球最大的綠色氫氨項(xiàng)目。

近期，遠(yuǎn)景科技集團(tuán)綠色氫氨項(xiàng)目首期32萬噸在內(nèi)蒙古赤峰建成投產(chǎn)，這一項(xiàng)目遠(yuǎn)期產(chǎn)能規(guī)劃將達(dá)到152萬噸。同日，該項(xiàng)目首罐綠氨發(fā)車，首罐綠氨也拿到了必維國際檢驗(yàn)集團(tuán)的ISCC可再生氨證明。

無獨(dú)有偶，全球范圍內(nèi)多個綠色氫氨項(xiàng)目正逐步邁向規(guī)模化、商業(yè)化新階段。

7月8日，大安吉電綠氫合成氨一體化示范項(xiàng)目披露最新進(jìn)展，建設(shè)已進(jìn)入尾聲，正在進(jìn)行設(shè)備聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，預(yù)計(jì)7月下旬產(chǎn)出首批綠氨, 該項(xiàng)目總投資額達(dá)到59.56億元。

綠色氫氨項(xiàng)目的核心在于利用可再生能源（主要是風(fēng)能和太陽能）進(jìn)行電解水制氫，再通過化學(xué)反應(yīng)生成氫氨（NH_3），因此可再生能源的整合與項(xiàng)目的運(yùn)行模式至關(guān)重要。許多大型項(xiàng)目都規(guī)劃了專門配套的可再生能源發(fā)電設(shè)施，以確保氫氣的“綠色”屬性。

例如，沙特NEOM項(xiàng)目將建設(shè)4GW的太陽能和風(fēng)能發(fā)電場，專門為電解槽供電。遠(yuǎn)景科技在內(nèi)蒙古赤峰的項(xiàng)目則采用了完全離網(wǎng)的可再生能源系統(tǒng)，包括風(fēng)力渦輪機(jī)和構(gòu)網(wǎng)型光伏和儲能，實(shí)現(xiàn)了能源的自給自足和生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定，不依賴外部電網(wǎng)。

這種離網(wǎng)運(yùn)行模式對于偏遠(yuǎn)地區(qū)或電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的地區(qū)尤為重要，可以最大限度地利用本地可再生能源，降低對電網(wǎng)的沖擊，并提高項(xiàng)目的能源自主性，有助于公司將方案復(fù)制到全球各地。

“綠色石油也就是綠色氫氨醇，也是綠色化工、航運(yùn)、鋼鐵等工業(yè)所需要的主要脫碳形式?！边h(yuǎn)景科技集團(tuán)董事長張雷表示，“新石油”的產(chǎn)業(yè)基地，將會捕捉戈壁灘的風(fēng)和光，轉(zhuǎn)化成綠色燃料。

圖片來源：本報(bào)記者 林典馳 攝

適應(yīng)新能源“波動”

以氮?dú)夂蜌錃鉃樵系暮铣砂笔且豁?xiàng)成熟技術(shù)，幾代化工人早已攻克煤制合成氨技術(shù)。

化工天然需要穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境，而新能源又是天然波動的，因此合成綠氨的技術(shù)難度集中在了如何針對上游波動的可再生能源進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

記者在現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，要想穩(wěn)定輸出“綠色石油”， 實(shí)現(xiàn)風(fēng)光儲與氫氨醇生產(chǎn)的動態(tài)耦合，需要智能的新型電力系統(tǒng)。

以赤峰項(xiàng)目為例，在發(fā)電側(cè)，采用的是微電網(wǎng)綠電直連，做到風(fēng)光儲與氫氨醇生產(chǎn)的動態(tài)耦合。赤峰是內(nèi)蒙古清潔能源大市和距離出海口最近的城市，結(jié)合赤峰地理?xiàng)l件，遠(yuǎn)景建造了GW級的新能源電站，自建專線供應(yīng)綠電，不依賴傳統(tǒng)電網(wǎng)。

然而，離網(wǎng)運(yùn)行也帶來了挑戰(zhàn)，主要是如何平衡可再生能源的間歇性和波動性與電解槽及氨合成工藝對穩(wěn)定電力供應(yīng)的需求。

在用電側(cè)，制氫環(huán)節(jié)采用的是以堿性電解水制氫為主，多種技術(shù)路線并行的方式，并針對不穩(wěn)定的電力環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)性改造。

此外，智能化的能源管理系統(tǒng)也至關(guān)重要，通過預(yù)測可再生能源的發(fā)電量，優(yōu)化電解槽的負(fù)荷，并與儲能系統(tǒng)協(xié)同工作，以確保生產(chǎn)的連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。

遠(yuǎn)景氫能總工程師張健表示，氫氨合成環(huán)節(jié)則是針對上游波動的可再生能源適配。這一整個環(huán)節(jié)，與傳統(tǒng)工業(yè)和電網(wǎng)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(wěn)定器。

公開信息顯示，也有一些項(xiàng)目則選擇并網(wǎng)運(yùn)行，通過電網(wǎng)購買可再生能源電力，或者將項(xiàng)目接入電網(wǎng)，在可再生能源發(fā)電不足時(shí)從電網(wǎng)購電，在發(fā)電過剩時(shí)向電網(wǎng)售電。這種模式對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可再生能源的消納能力提出了更高要求。無論是離網(wǎng)還是并網(wǎng)，高效整合可再生能源，并確保綠色氫氣的穩(wěn)定生產(chǎn)是綠色氫氨項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。

為了平抑可再生能源的波動性，確保生產(chǎn)的連續(xù)性，一些創(chuàng)新的儲能技術(shù)也開始在綠色氫氨項(xiàng)目中得到應(yīng)用。

遠(yuǎn)景赤峰項(xiàng)目采用了“液氮儲能”技術(shù)。在該方案中，在電力充沛時(shí)，生產(chǎn)氮?dú)獾摹皠討B(tài)儲能空分裝置”會自動提高負(fù)荷，將富余的綠電轉(zhuǎn)化為液態(tài)氮?dú)鈨Υ嫫饋怼?/p>

另一方面，通過電解槽生產(chǎn)的氫氣可以儲存起來，在需要時(shí)再用于合成氨或直接作為能源使用。鹽穴儲氫是未來大規(guī)模儲氫的一種方式，例如美國得克薩斯州的Hydrogen City項(xiàng)目就計(jì)劃利用當(dāng)?shù)氐柠}穴進(jìn)行氫氣儲存。

選擇合適的儲能技術(shù)并優(yōu)化其與可再生能源發(fā)電、電解制氫及氨合成系統(tǒng)的集成，同樣是綠色氫氨項(xiàng)目成功的關(guān)鍵因素之一。

商業(yè)化處于探索階段

盡管綠色氫氨制備技術(shù)已經(jīng)在實(shí)踐中證明可行性，但在全球范圍內(nèi)，綠氨商業(yè)化還處于早期探索階段，下一步是要解決場景應(yīng)用和成本問題。

據(jù)記者了解，綠氨大致有四個應(yīng)用方向，首先是用于農(nóng)業(yè)，如遠(yuǎn)景赤峰零碳?xì)浒碑a(chǎn)業(yè)園內(nèi)就有專門做化肥的企業(yè)，附近還有很多類似企業(yè)。第二個是化工，氨是全世界最重要的化工品。全世界對氨的需求在增長，帶動糧食和化肥，包括尼龍服裝等產(chǎn)業(yè)的增長。

綠氨更大的想象空間在于能源，氨在常壓下冷卻或加壓常溫下為液態(tài)，方便長距離運(yùn)輸，氨燃燒后可推動內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，釋放熱量的同時(shí)，排放出水和氮?dú)猓徽J(rèn)為是未來的零碳燃料，有望對遠(yuǎn)洋航運(yùn)、重型工業(yè)等最難脫碳的領(lǐng)域提供清潔動力，因此也被視為新的“綠色石油”。

今天綠色能源發(fā)電成本已經(jīng)超越了化石燃料的成本，為何不直接采用電力，為什么還需要“綠色石油”？

遠(yuǎn)景科技集團(tuán)董事長張雷稱，在能量的形態(tài)中電力和油是兩種非常重要的形態(tài)。但油今天還是能源長時(shí)間儲存的最低成本，如果要把赤峰項(xiàng)目的儲罐裝滿氨，它折合的能量大致是1億度電，容積達(dá)2萬多方液氨。而1億度電的儲能成本將會需要投資600億元。赤峰項(xiàng)目的氨罐建造只花了1.5億元，能夠儲存將近1億度電的能量，所以油的形態(tài)永遠(yuǎn)會成為能源世界一個重要的形態(tài)。

而在能源領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在航運(yùn)側(cè)和發(fā)電側(cè)，在航運(yùn)領(lǐng)域，全球多數(shù)國家對碳中和都有要求，船需要使用氨和甲醇等低碳燃料。在發(fā)電領(lǐng)域，國家發(fā)展改革委就曾發(fā)文鼓勵燃煤電廠摻燒綠氨發(fā)電，減少煤的消耗和降低碳排放的強(qiáng)度。

“2022年初，遠(yuǎn)景選擇在赤峰建造綠氨項(xiàng)目，這三年里最難的是找到承購人，經(jīng)過三年多的發(fā)展，遠(yuǎn)景在航運(yùn)業(yè)、在發(fā)電領(lǐng)域、在化工企業(yè)的脫碳、鋼鐵行業(yè)脫碳，找到了市場應(yīng)用?！边h(yuǎn)景能源高級副總裁、遠(yuǎn)景氫能市場產(chǎn)品線總裁郁峰在接受記者采訪時(shí)表示。

事實(shí)證明，綠氨是有經(jīng)濟(jì)性的，在沒有任何的政策補(bǔ)貼，完全市場化運(yùn)作的情況下，是有可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)目的的。

郁峰談到，商業(yè)化的東西離不開成本，遠(yuǎn)景從發(fā)電側(cè)到用電側(cè)全流程降本增效，目前全球所有的正在推進(jìn)的氫氨項(xiàng)目，遠(yuǎn)景在成本上具備競爭力。

赤峰項(xiàng)目投產(chǎn)后，遠(yuǎn)景將以該基地為基礎(chǔ)，研究高效電解水技術(shù)、動態(tài)合成氨技術(shù)、綠甲醇工藝、氨裂解制氫及氨透平發(fā)電等有關(guān)技術(shù)，逐步形成以綠氫為中心的氨醇聯(lián)產(chǎn)大型生產(chǎn)基地。