推进绿氨经济：实现中国化工行业脱碳

报告/2025年2月 关于RMI关于CPCIF.HEC rmi是一个成立于1982年的独立非营利组织，通过市场驱动的解决方案来改造全球能源系统，以实现1.5摄氏度的未来，为所有人创造一个清洁、繁荣、零碳的未来。我们在世界上最具关键性的地区开展工作，并与企业、政策制定者、社区和ngo合作，以识别和扩大能源系统干预措施，到2030年将气候变化污染至少削减50%。rmi在科罗拉多州的巴尔特和博尔德、纽约市、加利福尼亚州的奥克兰、华盛顿特区、尼日利亚的阿布贾以及中华人民共和国的首都北京设有办事处。 中国石油和化学工业联合会氢能委员会（以下简称“中国石油和化学工业联合会氢能委员会”）成立于2021年。其旨在广泛连接国内外氢能全产业链相关企业，倡导行业自律，推动行业技术创新和转型升级，为相关主管部门制定产业政策提供支持与建议，促进组织协调，为产业发展提供相关服务，促进石化与氢能产业的高质量协调发展。 作者与致谢 作者 RMI 丁丽舒怡李培山王雨军学浩然李 CPCIF.HEC 孙永亮李苗李晓丽朱一辰贾 联系方式 刘水仪，sli@rmi.org 版权和引用 RMI，CPCIF.HEC，推进绿色氨经济：迈向中国化学工业的脱碳化,2025,https://rmi.org/insight/推动绿色氨经济迈向中国化工行业的脱碳/ rmi重视合作，旨在通过分享知识和见解来加速能源转型。因此，我们允许利益相关方根据知识共享ccby-sa4.0许可协议来参考、分享和引用我们的作品。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ 所有使用的图片均来自iStock.com，除非另有说明。 致谢 作者们对RMI的郭硕、郝一凡、李军、刘启宇、刘宇静和王哲提出了宝贵的意见，对此他们表示衷心的感谢 。 作者们谨向以下专家表示诚挚的感谢，感谢他们的见解和评论： 李全伟,东华工程科技股份有限公司刘西蒙,国家石油和化学工业规划设计院苏建英,中国氮肥工业协会 本报告的内容不代表上述专家和机构的观点。 目录 引言.5 1.概述：从现在到未来.7 1.1政策和进展.71.2传统生产工艺和 碳排放.....................................................111.3迈向绿色氨生产..................................................................... ............12 2.绿色氨生产的экономическиевызовы.15 2.1理想条件下的生产成本..............................................................................152.2稳定生产对成本的影响.. ...............................................................................162.3利用剩余电量对成本的影响.................................... ................................18 3.提升多场景应用：推动成本降低与缩小差距20 3.1情景1：农业用氨.20 3.2情景2：氨作为航海燃料.26 3.3情景3：发电用氨混合物.28 3.4绿氨在多种使用场景中✁前景.30 4.全球实践与启示.34 4.1yara—补贴、认证和价值链合作✁联合努力.344.2talus —一种分布式开发模式.35 4.3NEOM—大规模生产.36 5.建议.39 尾注。41 简介 氨(NH₃)是一种重要的基础化工产品，在农业中有着广泛的应用。 3 行业，以及其他领域。目前，氨主要用于农业部门。在全球范围内，超过70%的氨用于生产氮肥以保障粮食供应。同时，作为一种新兴能源，氨也具有巨大的潜力支持航运和电力行业的脱碳化。 目前，氨的生产依赖于以煤炭和天然气为原料的传统路线，显示出高水平的碳强度和能源消耗。氨的生产约占全球最终能源消耗的2%，全球碳排放的1.3%。1煤炭和天然气分别约占全球氨生产中原料的19%和78%。在中国，煤炭是氨生产中的主要原料，超过75%的氨生产基于煤炭。因此，单位产品能源消耗的碳排放量高于全球平均水平。基于煤炭的氨的碳强度约为4.4-4.8吨二氧化碳（tCO）/吨氨（tNH），是天然气基氨的两倍多。 23 在绝对意义上，中国是世界最大的氨生产国和消费国。2022年，中国生产了约532.1万吨氨，2占世界总量的 30%。2020年，氨工业产生219百万吨CO直接排放。3这代表约2.2% 2 中国总碳排放量的近一半，以及化工行业碳排放量的近五分之一，使其成为化工行业的最大排放者。同时，氨是许多化工产品的基本原料。通过在生产过程中减少碳排放，可以显著降低化工产品的总体碳足迹，推动行业的低碳转型和可持续发展。因此，氨行业的低碳转型不仅对中国化工行业的绿色发展至关重要，也是全球化工行业低碳转型的关键。 在生产过程中，通过切换到清洁低碳的原料和燃料，可以将超过85%的碳排放减少。作为通过基于可再生能源的水电解产生的替代原料和燃料，绿氢在大幅减少碳排放方面发挥着重要作用。因此，由绿氢和从空气中分离的氮合成的绿氨正越来越受到关注，预计将成为未来重要的清洁原料和能源，为多个行业提供脱碳解决方案。目前， 中国正积极推动氨行业的低碳转型。节能低碳转型和升级的氨工业实施方案指南，工业领域碳达峰实施方案,4以及国家发展和改革委员会（NDRC）、工业和信息化部（MIIT）、生态环境部（MEE）及其他部委发布的若干其 他政策，为氨行业设定了2025年前后碳排放的具体目标。同时，风能、太阳能光伏（PV）及其他可再生能源的发展也为中国绿色氨的增长提供了技术和资源基础。该国在“十四五”规划（2021—2025）中强调了建设可持续化学工业的目标，鼓励氨行业逐步转向包括绿色氢在内的低碳生产路线。 在全球范围内，许多国家和地区也在以不同方式加速推广绿色氨。例如，沙特阿拉伯正在建设一个大型绿色氨项目，该项目整合了超过40吉瓦（GW）的风能和光伏发电，为绿色氨生产提供清洁且具有成本竞争力的电力。该项目的规划绿色氨生产能力为每年120万吨。日本打算通过政府补贴、税收减免和基础设施投资等方式，加大对绿色氨作为燃料的利用支持，以促进电力、航运、化工等行业的脱碳。欧盟发布的《非生物来源的可再生燃料》 （RFNBO）法案进一步明确了绿色氢和绿色氢衍生燃料在增量性、时效性和地域相关性方面的要求，为绿色产 品价值的货币化和验证提供了重要参考。实践表明，要大规模推广绿色氨，需要满足多个条件，包括可再生能源供应的稳定性、成本效益、政策激励以及市场规则的支持，这些为绿色氨的发展提供了重要参考。 受政策和市场驱动，中国正快速推进绿色氨项目，宣布总规划绿色氨产能超过1300万吨。虽然这意味着中国的绿色氨产业正经历快速发展，但在技术和成本方面仍面临挑战。从技术角度看，绿色氨生产的核心是可再生能源的利用，必须通过工艺优化和支持，将波动性、间歇性的电力供应调整为连续稳定的工业生产电力供应。应开发一种新的氨合成工艺，为可再生能源提供更友好、更适应的工作条件，同时将绿色电力转化为绿色氢气并最终转化为绿色氨的过程应进一步发展。在成本方面，绿色氨在现有农业场景中的应用，以及在航运和发电等新兴场景中的应用，面临着成本远高于传统方法的难题。因此，有必要根据不同场景，评估技术迭代、政策支持、市场机制和需求侧驱动等多重因素的协同效应，为绿色氨的早期应用实现成本平价的选择和方法提供依据 。 从中国现状和绿氨的潜力出发，本报告探讨了在可再生氢气生产和氨合成工艺迭代下的相关生产技术以及关键问题与未来趋势。报告还针对不同情景下的绿氨生产进行了成本效益分析，讨论了影响经济性的因素，并预测了经济性的未来变化。基于这些因素，报告总结了绿氨在农业、航运和发电等应用场景的潜在市场与推广前景 ，并探讨了在这些场景下实现绿氨成本平价的条件与可能解决方案。在讨论可能解决方案时，突出了政策、下游溢价和碳市场等市场机制的潜在贡献。此外，通过对比分析全球范围内的典型绿氨项目，本报告为中国进一步扩大绿氨应用提供了参考。此外，报告从政策、产业和企业角度提出了行动建议，以加速中国绿氨产业的发展，助力化工行业实现绿色低碳转型。 1.概述：从现在到未来 1.1政策和进展 中国是世界上最大的氨生产国和消费国。2022年，它生产了约532.1万吨氨，5代表世界总量的30%。由于中国煤炭资源丰富，而石油和天然气资源贫乏，煤炭是氨生产的主要原料，天然气作为补充。其中约76%和21%的氨分别以煤炭和天然气为基础，其余少量基于焦炉煤气。 政策指导和产业转型亟需以应对氨生产的能源强度高和碳强度原料结构。自中国提出碳达峰和碳中和目标以来，以国家发展和改革委员会、工业和信息化部、生态环境部和国家能源局（NEA）为代表的政府机构一直引领着氨行业标准能效提升碳减排工艺转型与升级实施方案、工业领域碳达峰实施方案、氨行业节能降碳专项行动计划、工业领域加速清洁低碳氢应用实施方案,6并与其他文件(参见附件1)。这些文件规定了该行业在2025年之前和之后的碳减排控制目标。中国在第14个五年计划(2021-2025)中强调了建设可持续化学工业的目标，鼓励氨行业逐步转向基于绿氢和其他途径的低碳生产路径。风能、太阳能光伏和其他可再生能源的快速发展为绿色氨的进一步发展提供了技术和资源基础。 图1。氨工业低碳发展的关键政策 续下一页 业和信息化部，生态环境 签发日期 政策与关键内容 发行人 2022年2月 节能减碳实施指南氨工业的转型与升级到2025年，高于能源效率基准水平的产能在氨气行业中应达到15%且生产能力低于基准水平应基本消除。 国家发展和改革委员会，工 2022年3月 关于促进石化高质量发展的指导意见\"十四五规划中的化学工业\鼓励石化企业和化工企业开发和应用绿色根据当地条件以合理有序的方式促进氢气。炼油与煤化工产业的绿色耦合示范电力和绿氢产业。 MIIT,NDRC,MOST,MEE,MEM,NEA 2022年3月 氢产业发展中长期规划（2021-2035）探索从可再生能源中生产氢气的演示作为氨、甲醇等行业的化石能源替代品炼油和化工，以及煤制油和煤制气。 国家发展和改革委员会，国 家能源局 接续上一页 2022年8月 工业领域碳达峰实施计划推广用低碳原料替代。鼓励符合条件的地区利用可再生能源制氢。优化原料煤炭化工、氨、甲醇等产业的结构。促进工业能源电气化。 工信部、发改委、生态环境 2024年6月 氨能源节约与碳减排特别行动计划行业到2025年底，能效基准以上的产能氨行业的水平应当提高到30%，生产能力基准水平以下应当完成技术改造或逐步淘汰。关键任务包括优化和调整部署生产能力，加速节能减碳改造以及设备和现代化改造，推进余能的高效利用热和压力，替换为低碳原材料和燃料，并提高数字化赋权。 NDRC，MIIT，MEE，SAMR，NEA 2024年7月 低碳转型与煤基建设行动方案发电（2024-2027）提出三条基于煤炭发电的低碳技术路线包括生物质混烧，绿氨混烧（煤电）单位在改造后应具有超过10%的绿氨产能，以及碳捕获、利用与封存。 国家发展和改革委员会，国 2024年12月 加速清洁低碳应用实施方案工业部门中的氢气加速清洁低碳氢在冶金领域的大规模应用氨，甲醇和石化产品，同时进行示范工业绿色微网、航运、航空和铁路的应用运输。 工信部,发改委,能源局 注意：MEE=生态环境部；MEM=应急管理部；MIIT=工业和信息化部；MOST=科技部；NDRC=国家发展和改革委员会；NEA=国家能源局；SAMR=市场监督管理局。RMI图表。来源：RMI分析 部 家能源局 这些政策为氨行业的低碳发展