應對氣候變化，中國展現大國擔當。實(shí)現“雙碳”目標，煤電低碳轉型是題中之義。近年來(lái)，我國大力推進(jìn)煤電降碳，并于近日印發(fā)《煤電低碳化改造建設行動(dòng)方案(2024—2027年)》，在持續為全球能源轉型貢獻力量、為煤電低碳發(fā)展指明方向的同時(shí)，也給相關(guān)市場(chǎng)注入“強心劑”。本期開(kāi)始，本報特別策劃推出“聚焦煤電低碳轉型”系列報道，與讀者共探煤電低碳轉型之路。
近日，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電低碳化改造建設行動(dòng)方案(2024—2027年)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《方案》)，其中提出利用風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源富余電力，通過(guò)電解水制綠氫并合成綠氨，實(shí)施燃煤機組摻燒綠氨發(fā)電，替代部分燃煤。改造建設后煤電機組應具備摻燒10%以上綠氨能力，燃煤消耗和碳排放水平顯著(zhù)降低。
作為我國主要碳排放來(lái)源之一，燃煤發(fā)電產(chǎn)生的碳排放量約占全國碳排放總量的40%，使用綠氨等新型零碳燃料替代煤炭，是實(shí)現“雙碳”目標的重要技術(shù)，也為煤電綠色發(fā)展提供一條新路徑。那么，當前我國實(shí)施燃煤機組摻燒綠氨發(fā)電是否具備條件?這一舉措又將為綠氨市場(chǎng)帶來(lái)哪些機遇?
已有摻氨燃燒試驗驗證
氨作為一種無(wú)碳燃料，在制取到應用的全流程中無(wú)碳、硫等容易破壞環(huán)境的元素產(chǎn)生，是一種有望規?；娲剂系男滦土闾既剂?。
“氨是一種能量密度較高的能量載體，且便于儲存和長(cháng)距離運輸。其燃燒產(chǎn)物主要是水和氮氣，因此，如果摻燒的是綠氨，確實(shí)可以作為零碳燃料減少火電廠(chǎng)的燃煤消耗，降低碳排放水平。相比其他技術(shù)路線(xiàn)，煤電機組摻氨改造可以通過(guò)相對較低的改造投入，發(fā)掘火電廠(chǎng)的降碳潛力。”清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系研究員黃中對《中國能源報》記者表示。
據了解，目前，許多企業(yè)已成功開(kāi)展煤電機組摻氨燃燒試驗驗證。
去年4月，安徽省能源集團與合肥綜合性國家科學(xué)中心能源研究院發(fā)布消息稱(chēng)，在皖能銅陵發(fā)電公司300MW燃煤機組實(shí)現多工況負荷下?lián)桨?0%—35%平穩運行，最大摻氨量大于每小時(shí)21噸，氨燃盡率達到99.99%，填補多項技術(shù)空白;同年12月，中國神華廣東臺山電廠(chǎng)600MW煤電機組成功實(shí)施高負荷發(fā)電工況下煤炭摻氨燃燒試驗，成為國內外完成摻氨燃燒試驗驗證的容量最大機組。
“作為氨燃燒技術(shù)的研發(fā)機構，我們認為，大部分傳統燃煤鍋爐可以通過(guò)技術(shù)改造實(shí)現摻氨混燒，目前也有許多成功的實(shí)踐案例。”浙江大學(xué)能源清潔利用國家重點(diǎn)實(shí)驗室工程師、杭州氫峰科技有限公司總經(jīng)理朱維源在接受《中國能源報》記者采訪(fǎng)時(shí)指出，現有燃煤機組設備的升級改造是一項具有技術(shù)挑戰的工作，也是目前許多國家爭先發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域，《方案》的出臺將創(chuàng )造大量實(shí)踐應用機會(huì )，可極大推動(dòng)我國摻氨燃燒技術(shù)及裝備的發(fā)展進(jìn)程，使我國在此領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位。
經(jīng)濟性是關(guān)鍵因素
在業(yè)內人士看來(lái)，煤電機組摻氨燃燒也給我國綠氨產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)新機遇。當前，僅電力行業(yè)燃煤機組每年就需消耗超20億噸煤炭，是綠氨燃料的首要替代目標，以10%的替代率目標估算，每年需要同等熱值的綠氨燃料超過(guò)3億噸，將極大推動(dòng)綠氨產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
不過(guò)，我國綠氨產(chǎn)業(yè)尚處起步階段，目前總體產(chǎn)能較小，且多處在前期規劃階段。朱維源告訴《中國能源報》記者：“根據公開(kāi)數據，我國現有在建及規劃的綠氨產(chǎn)能約1千萬(wàn)噸，尚無(wú)法滿(mǎn)足電力行業(yè)10%煤炭替代率的需求，并且當前產(chǎn)能主要集中在“三北”地區，但用電大省多集中在東部沿海地區，運輸距離較遠。綠氨的優(yōu)勢產(chǎn)地與能耗集中地之間的物流基礎設施仍較為薄弱。”
產(chǎn)能之外，綠氨經(jīng)濟性也是影響其能否發(fā)揮摻燒優(yōu)勢的關(guān)鍵問(wèn)題。
“從技術(shù)角度講，大部分燃煤鍋爐具備一定的摻氨能力，但與之配套的氨源保障、道路運輸、廠(chǎng)內存儲等方面均存在短板。”黃中表示，“目前綠氨摻燒發(fā)電成本遠高于燃煤發(fā)電，在沒(méi)有配套支持政策的前提下，摻氨會(huì )極大加重發(fā)電企業(yè)的經(jīng)營(yíng)負擔，限制其推廣和使用，這是影響摻氨技術(shù)能否真正落地應用的主要因素。”
據了解，目前國內綠氨裝置均是小規模試生產(chǎn)，尚無(wú)大規模綠氨合成裝置投入運行，因此暫無(wú)可參考的綠氨市場(chǎng)價(jià)格。近日，全球性組織H2Global Foundation公布的德國氫衍生物進(jìn)口計劃下首個(gè)綠氨合同的初步競標結果顯示，中標的綠氨噸價(jià)約為811歐元(約合6400元人民幣)，考慮到運輸等環(huán)節，每噸進(jìn)口成本約為1000歐元(約合7900元人民幣)。對比當前國內傳統合成氨不足3000元的市場(chǎng)均價(jià)，溢價(jià)超2倍。
朱維源指出，綠氨生產(chǎn)主要消耗綠色電力，合成1噸綠氨大約消耗12000度綠電。未來(lái)，隨著(zhù)綠電成本的進(jìn)一步降低，綠氨制造成本也將隨之下降。
需加強保障措施
總體來(lái)看，燃煤機組摻氨燃燒對于推動(dòng)煤電行業(yè)低碳發(fā)展優(yōu)勢明顯、潛力巨大，但當前綠氨在產(chǎn)能問(wèn)題、經(jīng)濟性問(wèn)題以及配套設施問(wèn)題等方面的諸多挑戰也不可忽視。
對于接下來(lái)如何進(jìn)一步落實(shí)燃煤機組摻氨燃燒改造，《方案》也給出了具體保障措施?！斗桨浮访鞔_，發(fā)揮政府投資放大帶動(dòng)效應，利用超長(cháng)期特別國債等資金渠道對符合條件的煤電低碳化改造建設項目予以支持。對納入國家煤電低碳化改造建設項目清單的項目，在統籌綜合運營(yíng)成本、實(shí)際降碳效果和各類(lèi)市場(chǎng)收益的基礎上，探索建立由政府、企業(yè)、用戶(hù)三方共擔的分攤機制，給予階段性支持政策。
多位受訪(fǎng)的專(zhuān)家也結合實(shí)際情況，給出了自己的建議。
黃中建議：“要加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同創(chuàng )新，做好示范機組遴選。同時(shí)，制定相應的政策保障措施，既要避免因為氨源不足造成燃煤電廠(chǎng)‘無(wú)氨可摻’的情況，也要避免燃煤電廠(chǎng)因為成本因素出現‘改而不摻’的局面。”
“首先，在現有綠氨產(chǎn)能不足的階段，建議在煤電機組摻氨技改時(shí)允許使用灰氨做摻燒能力的驗證。其次，在氨能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展初期，需對應用端給予一定政策支持;對氨摻燒科技及裝備研發(fā)領(lǐng)域給予一定扶持，如重大專(zhuān)項資金、政府引導投資基金等。另外，應科學(xué)論證氨作為燃料使用時(shí)應滿(mǎn)足的安全與環(huán)保條件，對于符合使用條件的企業(yè)在立項環(huán)節給予政策便利。最后，要加強氨運輸鐵路、港口以及液氨管道等基礎設施的建設。”朱維源表示。
