固碳、储氢、航运燃料、掺混发电：绿氨行业概览与展望-毕马威.pdf

固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 0 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 固碳、储氢、航运燃料、 掺混发电: 绿氨行业概览与 展望 2022年12月 kpmg.com/cn固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 1 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 摘要 在碳达峰、碳中和的世纪热潮中，世界各国都在积极寻找下一代能源技术，绿氨正在成为近期全球关注 的焦点。相较于氢，氨由于其在储存和运输方面的明显优势，正在从最传统的农业化肥领域向能源领域 拓展。2022年年初，国家发改委联合其他部委连发两文，提出提出逐步引导原本高耗能的传统合成氨优 化原料结构和生产技术、淘汰落后低效产能，向绿氨发展；以及探索开展可再生能源制氢在合成氨等行 业替代化石能源的示范等。未来合成氨市场将进一步由传统合成氨向绿氨转移，绿氨的市场规模必将得 到进一步释放。 氨作为零碳燃料和氢能的载体，“氨-氢”能源密不可分，是实现未来绿色发展的重要支柱。毕马威中国 于今年9月发布了《一文读懂氢能》报告，收到了较好的社会和市场反响。在此基础上，本报告聚焦绿氨 行业，从氨的简介和分类入手，对全球市场、中日韩三国发展策略、重要应用领域、绿氨成本趋势、以 及海内外企业布局情况等方面进行了详细梳理。主要发现包括： 氨的简介和分类 氨目前是世界上生产及应用最广泛的化学品之一，主要用于制作硝酸、 化肥、炸药以及制冷剂等。目前全球八成以上的氨用于生产化肥。  就我国而言，氨主要分农业、工业、储能(新增用途）等三大用途。从2020年的数据来看，农业用氨占 比71%，工业使用占比29%。随着未来化肥效能的进一步提升，农业用氨占比将逐年减少，到2050年 下降到20%；工业用氨将在2035年达到顶峰，占比约54%，再逐年下降，到2050年占比为30%，与 2020年水平基本持平；储能用氨将在2030年后进入快速发展期，到2050年达到50%的占比，是未来 合成氨产业发展的主要动力。  目前全球氨产量约2.53亿吨，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 户”。中国2020年数据显示，化工行业中氨的碳排放量为2.2亿吨，位居首位，略高于炼油行业。未 来基于化石燃料的传统合成氨工业很难持续，积极寻找绿色制氨方案，逐步实现高效、低能耗、低排 放、可持续的氨生产，是亟待解决的能源技术挑战。  由于氢气是氨的主要生产原料，因此根据制氢过程中碳排放量的不同，也可以将氨进行颜色分类为灰 氨、蓝氨、蓝绿氨和绿氨四类。固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 2 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 全球市场目前仍处于起步阶段，未 来年复合增长率有望达到70%以上 目前绿氨生产仍处于探索和起步阶段，产业规模化仍有待时日。随着公众减碳意识的进一步提升以及政 府关于碳排放和防止大气污染立法的进一步完善，相信绿氨的产业化发展将加快。从全球范围来看， 2021年绿氨市场规模约为3,600万美元, 到2030年预计将达到54.8亿美元，年均复合增长率达74.8%，潜 力可观。 中日韩三国合成氨增长速度世界领 先，发力布局绿氨转型 未来中日韩三国的合成氨市场增长速度领先于世界，预计2035年将达  日本：日本由于可再生能源较贫乏，电力行业脱碳需要一方面大力发展可再生能源，另一方面则通过 将氨与煤炭进行混烧，并逐步提高混烧比例，最终实现氨专烧发电。《第六次能源基本计划》中已明 确提出在2030年前实现燃煤掺烧20%氨的目标，要实现该目标未来需要大量进口绿氨或蓝氨。  韩国：韩政府宣布将2022年作为氢气氨气发电元年，并制定发展计划和路线图，力求打造全球第一大 氢气和氨气发电国。为推动氢气氨气混合发电技术发展，韩国加强电力国企和民企合作，韩政府计划 从2022年1月起开展无碳环保氨气发电技术联合研发，斗山重工、现代重工和乐天精密化学等企业将 参与合作。  中国: 中国合成氨市场规模为千万吨级，规模位居全球第一。根据Wind数据，2021年总产量5,189万 吨，占全球合成氨市场份额约30%，现阶段中国合成氨市场基本保持供需平衡。受国家双碳战略和供 给侧改革的影响，传统合成氨向绿氨过渡已是必然趋势。2022年2月，国家发改委等四部委联合发文 《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》， 2022年3月发改委和能源局发布 《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》均提出要加快发展绿氨。未来合成氨市场将进一步由 传统合成氨向绿氨转移，绿氨的市场规模必将得到进一步释放。 到1.5亿吨，其中作为燃料的动力氨将达到0.9亿吨，市场占比达60%，需要加快向绿氨转型 才能在满足如此大市场需求的同时减少碳排放。固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 3 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 应用领域集中在固碳、储氢、航运燃 料、掺混发电等场景  固碳载体：绿氨生产过程接近“零碳”，耦合CCS技术固定二氧化碳，有助于实现“双碳”目标。 o 2021年我国合成氨碳排放量约2亿吨，氨自身的碳减排是重点，而经由绿电、绿氢产生的绿氨能够 实现接近“零碳”排放。 o 氨耦合CCS捕捉二氧化碳，经过化学反应固定二氧化碳。天然气耦合CCS制取每吨氨的碳排放量可 从1.8吨减少至0.1吨，煤耦合CCS制取每吨氨的碳排放量更是从3.2吨减少至0.2吨。 o 在可持续发展情境下，基于电解水制氢技术和CCS，到 2050 年氨生产的碳排放强度将下降 78%， 其中通过电解水制氢合成绿氨减少的二氧化碳排放量将从今天的微乎其微提高到29%，通过CCS累 计固定的二氧化碳占比为16%。  氢的载体：绿氨作为储运氢的载体，可实现氢的低成本远洋运输。 o 氨的特性适合储运氢。氨比氢气更容易液化，常压下氨气在-33℃可以液化，而氢气需要低于- 253℃，且同体积的液氨比液氢多至少60%的氢。 o 氨的储运基础设施完善。氨有管道、船舶等多种运输方式，其中通过液氨运输一千克氢的远洋运输 的成本为0.1-0.2美元，低于通过管道和轮船的氢运输渠道。 o 氢作为清洁能源具有较大发展潜力，作为氢载体的氨未来可期。氢能是未来国家能源体系的重要组 成部分，到2030年绿氢的产量将增长至770万吨，氨作为氢的载体达100万吨。  无碳燃料：绿氨是未来航运业脱碳的主力燃料之一。 o 在目前关注度较高的零碳能源中，绿氨动力船舶能量密度大大高于氢气，且可利用现有氨供应链和 基础设施，在集装箱船等大型船舶远航领域具有较好的推广应用前景。航运业内普遍认为，绿氨是 未来航运业脱碳的主力燃料之一。 o 据英国劳氏船级社预测，在2030-2050年间，氨能作为航运燃料的占比将从7%上升为20%，取代 液化天然气等成为最主要的航运燃料；其次为氢能，占比从2030年的8%上升为19%，与氨能的重 要性相当。  掺混发电：实现全球可持续发展愿景下，推进火电机组掺烧氨或纯氨等低碳燃料是发电领域碳减排的 重要技术方向。 o 掺混燃烧发电能够为煤电厂提供减碳方案，弥补可再生能源发电的不稳定性、保障电力安全，以及 为可再生能源生产条件不利的国家提供减碳的替代方案。 o 由于日本能源结构等因素影响，日本在氨能的开发利用上走在前沿。日本在2021 年制定了“2021- 2050日本氨燃料路线图”，到2040年左右，建设纯氨发电厂。中国燃煤锅炉混氨实现35%掺烧比 例，对于氨燃烧的反应动力学机理仍处于不断验证改进阶段，掺氨发电技术在燃煤发电厂的商业化 进程中仍面临挑战。固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 4 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 绿电价格下降带动绿氨成本呈显著 下降趋势 随着可再生能源发电成本的下降及风光电氢氨一体化技术的成熟， 绿氨的成本将显著降低。  通过煤等化石燃料制取每吨灰氨的成本为280-440美元，通过可再生资源制取每吨绿氨的成本为720- 1400美元，即使和煤炭价格处于历史高点时相比，绿氨成本仍然较高，不具备竞争优势。  绿电成本下降是绿氨成本下降的最主要因素。根据国际可再生能源机构预测，到2030年绿氨生产的最 低成本将从2020年的每吨720美元下降到475美元，其中，绿电成本下降约占绿氨成本下降的90%， 电解槽成本下降约占7%。  绿氨发展仍面临不确定性。主要国际能源组织对绿氨未来需求的预测多是基于1.5°C减排目标，全球推 动碳减排的力度和成效如果不及预期，未来绿氨发展可能面临动力不足问题。 国内外企业积极布局绿氨产业 全球绿氨产业发展处在产研结合和商业化早期阶段，但由于其广阔的 市场前景，海外和中国企业竞相布局绿氢-绿氨赛道。  预计2025年以后，海外绿氨将主导氨的新增产能。已经有60多家企业宣布建立可再生氨工厂，主要分 布在欧盟、澳大利亚和智利等，项目集中投产时间在2026年左右。  中国绿氨项目主要分布在可再生资源丰富区域。在“双碳”背景下，伴随着绿氢的发展，氢的载体绿 氨也被化工和能源企业重视，多家国企和部分行业领先民企正在国内积极投资布局风光电氢氨一体化 项目。全国规划的绿氨项目总产能约380万吨，其中，内蒙古今年获得备案的绿氨产能约180万吨。  能源、化工等相关产业可密切关注绿氨产业政策动态，紧跟国家绿氨政策导向，抓住先发优势，根据 自身实际布局绿氨产业链。固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 5 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 氨的简介和分类 01 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 6 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 氨，化学分子式为NH3，常温下是一种无色气体，易挥发，可燃，其强烈刺激性气味 极具辨识度。氨目前是世界上生产及应用最广泛的化学品之一，主要用于制作硝酸、 化肥、炸药以及制冷剂等。目前全球八成以上的氨用于生产化肥。就我国而言，目前 氨主要分农业、工业、储能(新增用途）三大用途。从2020年的数据来看，农业用氨占 比71%，工业使用占比29%。随着未来化肥效能的进一步提升，农业用氨占比将逐年 减少，到2050年下降到20%；工业用氨将在2035年达到顶峰，占比约54%，再逐年下 降，到2050年占比为30%，与2020年水平基本持平；储能用氨将在2030年后进入快速 发展期，到2050年达到50%的占比，是未来合成氨产业发展的主要动力（图 1）。 图 1 合成氨在中国不同产业中的用量及预测，百万吨 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 农业 工业 储能 数据来源：Rocky Mountain Institute Statista, 毕马威分析固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 7 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 20世纪初，德国化学家Fritz Haber和Carl Bosch等人提出了Haber-Bosch法，在高温 高压下以氮气跟氢气1：3的比例合成氨，从而开启了合成氨大规模的工业化进程，制 成的化肥对增加全球粮食产量功不可没。目前全球氨产量约2.53亿吨，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“大户”。中国2020年数据显 示，化工行业中氨的碳排放量为2.2亿吨，位居首位，略高于炼油行业（图 2）。在应 对全球气候变暖和“双碳”目标下，基于化石燃料的传统合成氨工业很难持续，积极 寻找绿色制氨方案，逐步实现高效、低能耗、低排放、可持续的氨生产，是亟待解决 的能源技术挑战。 图 2 2020年中国化工产业不同行业碳排放量，千万吨 数据来源：Statista, 毕马威分析 氨 炼油 甲醇 碳化钙 煤气/煤液化 乙烯 苛性碱 对二甲苯 碳酸钠 煤制乙二醇 21.8 7 6.8 5.6 4.7 2.9 2 1.9 20.4 1 https://ammpower.com/greenammonia/ 22固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 8 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 由于氢气是氨的主要生产原料，因此根据制氢过程中碳排放量的不同，也可以将氨进 行颜色分类： 使用传统化石能源（天然气和煤） 制成。 灰氨 生产原料氢由化石燃料提炼而来， 但在提炼过程采用碳捕捉和封存 技术（CCS）。 蓝氨 甲烷热解过程将甲烷 （CH4）分解 为氢和碳。使用绿电将该过程中回 收到的氢气做为原料制氨。 蓝绿氨 通过风能、太阳能等可再生能源发电 所产生的绿电电解水产生氢气，再由 空气中的氮气和氢气合成氨(图 3)。 绿氨 图3 绿氢、绿氨制取过程图解 资料来源：公开信息，毕马威分析 新能源发电 风/光发电 电网 储能 绿氢制备 制氢 储氢 绿氨制备 绿氢（3H 2 ） 氮（N 2 ） 高温高压铁基催化剂 绿氨 （ 2NH 3 ） 冷却 分离 液氨 储罐固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 9 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 全球绿氨发展未来 可期，中日韩三国 增长速度世界领先 02 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 10 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 全球市场目前仍处于起步阶 段，未来年复合增长率有望 达到70%以上 目前绿氨生产仍处于探索和起步阶段，产业规模化仍有待时日。随着公众减碳意识的 进一步提升以及政府关于碳排放和防止大气污染立法的进一步完善，相信绿氨的产业 化发展将加快。从全球范围来看，2021年绿氨市场规模约为3,600万美元, 到2030年预 计将达到54.8亿美元，年均复合增长率达74.8%，潜力可观（图 4）。 图 4 绿氨市场规模及预测，百万美元 36 63 110 192 336 587 1026 1794 3135 5480 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 数据来源：Precedence Research, 毕马威分析 日韩等国积极布局绿氨，或 成为未来氨进口大国 虽然现阶段日本和韩国合成氨市场规模较小，但得益于两国在氨燃料应用领域的先进 研发进展和政策扶持力度，预计到2035年，日本与韩国的绿色合成氨需求规模将呈十 倍增长。而日本韩国本国自产的合成氨规模十分有限，主要依赖进口，未来日本韩国 对于绿色合成氨的进口需求规模巨大。固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 11 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 日本 2021年10月日本政府内阁批准的《第六次能源基本计划》中预计，到2030年日本电力 的供应结构将为：可再生能源占比36-38%，核能占比20-22%，氢能和氨能占比1%， 燃煤火电占比19%，LNG（液化天然气）火电占比20%，石油火电占比2%。而在上一 版计划的2030年展望中不包含氢氨发电目标。 与其他主要发达国家相比，日本的电力结构中燃煤火电占比更高。2021年七国集团中 燃煤火电占比分别为：日本和德国29%，美国22%，加拿大6%，意大利5%，英国和 法国2%。虽然德国与日本一样，高度依赖燃煤火电，然而德国的可再生能源在电力供 应结构中的占比在2021年已经达到了42%，日本则仅有22%。德国计划通过迅速增加 可再生能源的比例来实现电力系统脱碳，于2022年淘汰核电，于2030年淘汰燃煤火电。 日本由于可再生能源较贫乏，电力行业脱碳需要依靠一方面大力发展可再生能源，另 一方面则通过将氨与煤炭进行混烧，并逐步提高混烧比例，最终实现氨专烧发电。 《第六次能源基本计划》中已明确提出在2030年前实现燃煤掺烧20%氨的目标（图 5），要实现该目标未来需要大量进口绿氨或蓝氨。 图 5 日本政府氨能发展计划概览 资料来源：日本经济产业省（METI）, 国家能源科技资源中心, 毕马威分析 目前日本电力公司、石油公司和贸易公司等正越来越多地通过寻求海外合作的方式拓 未来的清洁氨来源。例如日本最大的火力发电公司JERA和大型石油公司出光兴产正在 与全球最大的氨产商挪威Yara探索合作模式；综合贸易公司三井物产则参与了阿布扎 比国家石油公司（ADNOC）的清洁氨生产项目等 2 。 2021 2022 2023 2024 2025 ~2030 ~2040 ~2050 需求端 发电领域 航运领域 供给侧 储存容器 码头港口 掺烧20%氨的燃煤电站试验 氨燃料装置的改造 启动燃煤掺烧 20%氨 提高燃煤氨掺烧比例 在亚洲范围内发展推广 氨掺烧技术 开展船运氨的技术研究并进行示范 推广和应用 开展掺烧和纯烧氨的科学基础研究 提高掺烧比例和纯烧 氨的示范试验 启动纯 烧氨 形成多边国家合作框架协议 （与资源丰富的国家达成合作协议，在日本国内达成对氨燃料重要性的广泛共识） 增加氨供应的可行性研究 发展氨供应链（通过财政补贴手段等） 商业扩张 将燃料氨供应给亚洲 地区其他国家 增加氨储存容器及相应辅助设备的规模 修订氨存储和运输的技术标准 商业扩张 发展氨储存和运输的码头设施 2 日本选择“氨燃料火力发电”的理由以及需解决三大难题，青岛节能协会碳中和专业委员会官网，https://www.qdtzh.com/news/guojitanzixun/1793.html 固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 12 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 图 6 韩国绿氨发展规划 资料来源：韩国产业通商资源部，公开信息，毕马威分析 韩国 在韩国产业通商资源部2021年12月7日主持召开的第二次氢气和氨气发电推进会议上， 韩政府宣布将2022年作为氢气氨气发电元年，并制定发展计划和路线图，力求打造全 球第一大氢气和氨气发电国。会议宣布，政府明年共将投入400亿韩元用于有关设备基 础设施建设，并于2023年前制定“氢气和氨气发电指南”，推广有关技术在LNG发电 站使用。 为推动氢气氨气混合发电技术发展，韩国加强电力国企和民企合作，韩政府计划从 2022年1月起开展无碳环保氨气发电技术联合研发，斗山重工、现代重工和乐天精密 化学等企业将参与合作。此外，韩国南部发电计划明年起利用氢气氨气混合发电技术， 并在2024年后推动氢气氨气混合发电技术商用化 3 。 3 韩国自明年起将大力发展氢气氨气发电技术，商务部网站，https://www.cpnn.com.cn/news/gj/202112/t20211221_1468485.html 2020 2021 2022 2023 2024 2027 2030 2035 宣布力求打造全球第一 大氢气和氨气发电国， 并投入400亿韩元用于 有关基础设施建设 公布了将氢和 氨引入火力发 电燃料组合的 方案 该年作为氢气-氨气 发电元年， 并制定 发展计划和路线图 开展无碳环保氨气发 电技术联合研发，斗 山重工、现代重工和 乐天精密化学等企业 将参与合作 推动氢气氨气 混合发电技术 的商用化 完成将氨作为无 碳发电燃料的研 究和测试 地方天然气火电 厂将使用液化天 然气和30% 的氢 气作为燃料 实现氨燃料发电商业化，并将 氨的比例提高到3.6%；在火电 原料中包含20%的氨，并至少 有24个煤电厂来燃烧这种燃料 组合 2021年9月，由韩国能源技术研究院、韩国化学研究院等五家机构以及斗山重工业、乐 天化学、三星工程、浦项钢铁等13家企业组建“碳中和的绿氨组织”，计划全面开发 “绿氨生产-运输-提取-利用”的全周期技术。 成立官方 组织： 2021年8月，由韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)能源与化学工程学院领导的研究 团队宣布取得技术突破，可将液态氨有效转化为氢气，为氨转化成氢提供实际电化学可 行途径。 取得技术 突破： 2022年，韩国电力、三星工程、乐天化学、浦项制铁等头部企业先后与马来西亚、阿 联酋企业合作在当地建设绿氢和绿氨工厂，旨在向当地及韩国提供绿氢和绿氨。 开展项目 建设：固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 13 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 图 7 中日韩三国的氨消费量及预测，千万吨 数据来源：Rystad energy, 公开信息，毕马威分析 中国合成氨市场规模第一， 动力氨市场将在2030年后迅 速起量 中国合成氨市场规模为千万吨级，规模位居全球第一。根据Wind数据，2021年总产量 5,189万吨，占全球合成氨市场份额约30%，现阶段中国合成氨市场基本保持供需平衡。 俄罗斯、美国、印度等也是产氨大国，年产量均在1,000万吨以上。 未来中日韩三国的合成氨市场增长速度领先于世界，预计2035年将达到1.5亿吨，其中 作为燃料的动力氨将达到0.9亿吨，市场占比达60%，需要加快向绿氨转型才能在满足 如此大市场需求的同时减少碳排放（图 7）。从中国来看，预计2035年合成氨总消费 量将达1.2亿吨，较2022年规模扩大了1.5倍，市场规模远高于日韩两国。从动力氨市 场来看，由于日韩布局氨燃料产业领先于中国，预计中国动力氨市场发展在2028年前 不及日韩，之后发展加快且迅速起量。到2035年预计中国动力氨消费量将达6,300万吨， 为日韩总量的一倍以上（图 8）。 2031f 2032f 2033f 2034f 2035f 5.5 4.8 4.9 5.1 5.9 6.5 7.3 8.1 9.0 10.6 11.6 12.6 13.5 14.7 2026f 2022f 2030f 2023f 2024f 2025f 2027f 2028f 2029f +9.1% 日本 中国 韩国 8.5 9.3 4.7 11.6 10.7 4.6 4.9 5.1 10.0 5.3 5.6 6.1 6.6 7.2 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 0.6 0.9 0.0 0.0 1.1 0.1 0.2 0.4 1.3 0.1 0.2 0.2 0.3 0.8 0.9 1.1 1.2 0.4 0.4 0.5 0.7固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 14 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 图 8 中日韩三国动力氨消费量及预测，千万吨 数据来源：Rystad energy, 公开信息，毕马威分析 受国家“双碳”战略和供给侧改革的影响，传统合成氨向绿氨过渡已是必然趋势。 2022年2月，国家发改委等四部委联合发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级 实施指南（2022年版）》，提出逐步引导原本高耗能的传统合成氨优化原料结构和生 产技术、淘汰落后低效产能，向绿氨发展。2022年3月发改委和能源局发布的《氢能 产业发展中长期规划（2021-2035年）》也提到 “…积极引导合成氨等行业由高碳工 艺向低碳工艺转变，促进高耗能行业绿色低碳发展…”、“…探索开展可再生能源制 氢在合成氨等行业替代化石能源的示范…”。未来合成氨市场将进一步由传统合成氨 向绿氨转移，绿氨的市场规模必将得到进一步释放。 2023f 4.8 0.5 3.0 4.1 0.1 2.0 2022f 0.4 2027f 0.1 2024f 2026f 2025f 1.4 2028f 2029f 2030f 0.0 2031f 2032f 0.2 2033f 5.4 2034f 2035f 0.0 1.7 2.1 0.1 0.7 0.3 0.8 1.1 2.7 3.4 1.1 1.6 2.4 6.3 2.2 日本与韩国 中国 0.0固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 15 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 应用领域 03 绿氨作为清洁能源，未来应用场景多种多样，除了传统的农业和工业用途外，还主要 包括掺混发电、航运燃料、固碳、储氢等领域。 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 16 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 固碳载体： 绿氨生产过程接近“零碳”，耦合 CCS技术固定二氧化碳，有助于实现 “双碳”目标 一是绿氨的生产过程本身接近“零碳”，能够大幅减少二氧化碳排放。合成氨的下游 应用主要分布在农业和工业，农业需求占75%左右，其中尿素占农业总需求的55% 4 。 目前氨的生产主要是灰氨，氨的原材料主要来自煤、天然气等，在原材料合成氨的过 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约为4.5亿吨 5 ， 其中，我国合成氨碳排放量约2亿吨 6 ，属于化工子行业中的高碳排放行业。在应对全 球气候变暖和实现可持续发展的背景下，基于煤和天然气等化石燃料的传统合成氨需 要大幅减排。氨自身的碳减排是重点，而经由绿电、绿氢产生的绿氨能够实现接近 “零碳”排放。根据国际能源署（IEA）预测，在可持续发展情景中，基于电解水制氢 技术和CCS，到 2050 年氨生产的碳排放强度将下降 78%，其中，通过电解水制氢合成 绿氨减少的二氧化碳排放量将从今天的微乎其微提高到29%（图 9）。 图 9 2021-2050年氨生产累计减少的二氧化碳排放量构成 资料来源：IEA，毕马威分析 电解水制氢 技术改善 材料利用 效率提升 16% CCS 10% 其他 29% 24% 21% 4 百川盈孚，《2021年中国合成氨市场报告》，2021年11月 5 IEA，Ammonia Technology Roadmap, October 2021 6 转危为“氨” 还需“碳”路绿色制氨，中国科学报，2021年12月固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 17 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 — 澳门特别行政区合伙制事务所，及毕马威 会计师事务所 — 香港特别行政区合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司 — 毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在中国印刷。 二是氨耦合CCS捕捉二氧化碳，经过化学反应固定二氧化碳。尿素的原材料是氨，在 氨合成尿素的阶段耦合CCS，捕捉二氧化碳，经过化学反应形成尿素（图 10）。绿氨 耦合CCS技术，捕捉制氢、冶金、炼化、发电等行业排放的二氧化碳，将会实现尿素 生产的接近“零碳”排放。 图 10 氨-尿素固碳过程示意图 资料来源：根据公开资料整理，毕马威分析 天然气 煤炭 合成气 转化一氧化碳CO 分离二氧化碳CO 2 水 H 2 O 合成氨NH 3 尿素CO(NH 2 ) 2 氮气 N 2 空气 H 2 H 2 CO 2 通过天然气和煤制取氨耦合CCS可大幅降低二氧化碳排放量，天然气耦合CCS制取每吨 氨的碳排放量可从1.8吨减少至0.1吨，煤耦合CCS制取每吨氨的碳排放量更是从3.2吨 减少至0.2吨（图 11）。根据IEA计算，在可持续发展情景中，到2050年通过CCS累计 固定的二氧化碳占比为16%。目前CCS技术最大挑战是成本较高且尚未规模化应用， 未来随着技术的成熟和普及，以制氢行业为例，叠加CCS技术的天然气制氢和煤制氢 成本将持续下降。 固碳过程 图 11 不同途径生产一吨氨所产生的二氧化碳排放量（吨） 资料来源：IEA，毕马威分析 注：SMR是蒸汽甲烷重整，ATR是自热重整，CCS 是碳捕捉和存储。 1.8 0.1 1.6 0.1 3.2 0.2 0 1 2 3 4 天然气SMR 天然气SMR耦合 CCS 天然气ATR 天然气ATR耦合 CCS 煤 煤耦合CCS固碳、储氢、航运燃料、掺混发电: 绿氨行业概览与展望 18 © 2022 毕马威华振会计师事务所(特殊普通合伙) — 中国合伙制会计师事务所，毕马威企业咨询 (中国) 有限公司 — 中国有限责任公司，毕马威会计师事务所 —