碳中和时代绿氢的发展前景 为达到《巴黎协定》提出的温度控制目标，越来越多的国家提出了碳中和目标，碳中和成为全球的共同愿景和一致行动。在各国家和地区采取的减排措施中，鼓励可再生能源发展成为普遍选择，可再生能源迎来巨大发展机遇。其中氢能因热值高、零排放、利用形式多样，作为化石能源替代品优势突出而受到普遍关注，有望为交通、工业、建筑、电力等重点碳排放领域的减排脱碳发挥作用。“绿氢”则是真正助力碳中和目标实现的重点，是未来制氢的发展方向。 氢能将在碳中和路径中扮演重要角色 碳达峰与碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要全人类、全社会、全行业共同努力，大力推进低碳发展。低碳发展的重点是能源结构转型，能源生产与利用加快向更清洁、低碳的方向转变。 氢能资源丰富、热值高、使用无污染，被视为理想的清洁能源，是实现碳中和的重要途径，将在全球能源新格局中扮演重要角色。许多国家都在加快推进氢能源技术的研发和产业化布局，美国、欧盟、日本都出台相应的氢能战略规划，日本甚至提出了“氢能社会”的宏大构想。中国国内氢能发展也方兴未艾，在交通、工业、建筑、电力等重点用能行业有望迎来较大发展空间，为这些碳排放重点领域减排脱碳发挥作用。 氢能加快推动交通运输领域的清洁化转型 交通运输是社会经济发展的重要组成部分，也是能源消耗和温室气体排放大户，占碳排放比重非常高。欧盟委员会称运输业对欧盟GDP贡献率仅约5%，但其二氧化碳排放量约占欧盟温室气体排放总量的四分之一。近年来氢燃料电池商用车发展较快，中国、日本、德国、韩国、美国等国家加快燃料电池汽车加氢站的布局建设，有力推进氢燃料电池产业化。除了商用车，航空和海运也在积极探索氢能应用。氢能在交通运输领域的应用发展无疑将极大推动该领域的广泛、深度脱碳。 氢能促进工业领域的脱碳减排 在炼油和化工行业氢气除了作为燃料还是重要原料，主要用于加氢处理、加氢裂化和脱硫。如果炼油和化工业大量采用甚至全部使用绿氢，对于工艺过程脱碳有显著影响。钢铁是工业碳排放大户，当前炼钢多采用焦炭作为铁矿石还原剂。为了解决碳排放问题，钢铁行业开始探索氢冶金技术，用氢代替焦炭和天然气作为还原剂可基本消除炼铁和炼钢过程中的绝大部分碳排放。如果随着可再生能源成本下降，在轧铸环节使用可再生能源发电，最后基本可实现钢铁生产的近零排放。 [...]

绿色氨发展亟待政策支持 过去，氨被广泛用作肥料用于农业；现在，科学家和企业家又发现了氨的新用途——用可再生能源制造的绿色氨可以成为发电和船舶动力的重要清洁燃料来源。 明尼苏达大学开启了一个绿色氨项目。项目选址于美国明尼苏达州的一个布满涡轮风机的农场，这座制氨工厂的动力来源主要是风电。产品氨不仅作为肥料在农场施用，还可为拖拉机提供实验燃料。在无风的日子储存能量，可为谷仓加热，使谷物干燥。所有这些过程都没有二氧化碳排放。这项研究表明，使用绿氨作为肥料、燃料和热能，可以将玉米等作物的碳足迹减少90%，低得惊人。 绿色氨助力碳减排 实际上，绿氨的应用范围远不止农场。零碳燃料倡导者预测，作为燃料的绿氨将有广阔的新市场，最终会超过作为肥料的巨大需求。2021年国际能源署报告预测，为实现净零排放，到2050年，氢燃料（包括氨）将占到运输燃料份额的近30%。 要让氨成为世界气候变化解决方案的一部分，必须确保所有的氨都是绿色的，这是一项艰巨的任务。首先，用于储存风能和太阳能的氨必须用可再生能源生产。其次，合成氨厂必须彻底改造生产系统。而船舶发动机需要重新配置，以使用新的液体燃料——氨。同时，还必须克服新的障碍：燃烧氨可能会产生比二氧化碳更强的温室气体。 自2018年以来，英国和日本一直在进行风驱动绿氨工厂实验。在美国，目前全球最大的氨生产商CF工业控股公司计划2023年在路易斯安那州唐纳森维尔建一座绿氨旗舰厂，年产量为2万吨。在澳大利亚，挪威雅苒国际公司的皮尔巴拉氨工厂计划到2022年底年产绿氨3500吨，到2030年产量增加50倍。最大的项目来自沙特阿拉伯，计划2025年建成一座年产120万吨绿氨的工厂。 绿色氨发展需要政府发力 尽管有这么多的项目，但绿氨产量与目前全球每年1.75亿吨的氨产量相比微乎其微。麦克法兰预计，全球的氨产量将提高100倍。但这种扩张存在很大风险，包括氨的意外泄漏、高浓度盐的环境污染——需要将所有的淡化海水变成绿氢的副产品。虽然利用现有技术可以实现这样的规模，但成本很高。牛津大学报告显示，目前美国一家使用化石燃料的大型工厂生产的氨比电解水生产的氨便宜73%。而成本在很大程度上取决于电价。 荷兰特温特大学化学工程师吉米·法里亚表示，虽然风能和太阳能成本在过去7年左右大幅下降，但绿氢要与化石燃料合成氢的成本相当还不知要到什么时候。为了让绿氨生产成本降得更快和规模足够大，需要政府出台绿氢补贴政策，并支持其扩大规模。在此之前，如果航运业希望将氨作为燃料，只能用化石燃料氢。那么，这只是将碳排放从一个产业（航运）转移到另一个产业（氨生产），毫无意义。 [...]

“氨=氢2.0“时代已然来临 当前，氢能源市场正发展地如火如荼，能源、化工、制造企业之间的跨界氢能合作蓬勃兴起。氢燃料电池汽车投放市场，氢动力火车、船舶、卡车等新兴交通工具的研发掀起热潮。然而，目前氢能的应用还存在制备、储存、运输、释放、政策等方面的限制，各行各业的专家都致力于解决这些方面的难题。在2021中国汽车工程学会年会上，中国工程院院士、清华大学教授李骏发表了题为《Autonomy 2.0与Ammonia=Hydrogen2.0》的主旨报告，提出全球已进入“氨=氢2.0”时代，氢能产业要准备向氨能方向发展。 两种无碳燃料——氢能和氨能 作为清洁能源，氢能具有高热值、高能量转化，无毒性，完全可再生等特点，是一种理想的清洁能源和零碳燃料。然而，氢能在储运方面存在一定困难的。首先，氢能比较活跃，易燃易爆。其次，氢能是元素周期表里面最小的原子，要把它装在一个密闭容器里面不是很容易，难以储运。此外，氢气要在零下235度才能变成液态氢。 作为一种清洁的可再生替代燃料，氨具有能量密度高、易于液化、成本较低、储运安全、工业基础良好等优势，是一种很有前景的氢能源载体及储存介质。与液氢（-253℃）相比，液氨（-33℃）的储存及供应相对容易。氨单位储存能量的成本较低，体积能量密度较高，也更加安全可靠。 三国战略实施——氨能源战略 美国氨能源战略与实施状况 实现能源独立是摆脱他国依赖的重要手段之一。2008年，美国能源部提出“氨—美国能源独立的关键”的氨能源战略，明确了氨的车载储氢作用。随后，美国能源部又启动“氨—从化肥到绿色能源传播器”国家项目，进一步推动美国氨能源的研究和应用。这个项目的研究结果证明氨能源能够广泛应用于热力和动力装备。 更加令人震惊的是，美国更是打造了阿拉斯加、夏威夷、爱荷华三大绿色可再生氨能源基地。阿拉斯加面积广阔，战略位置优越，更重要的是该州地热能量丰富，地热能具有低成本、可持续及环保等其它能源所不可比拟的独特优点。更让人惊喜的是，在夏威夷州，美国更是开发基于海洋热能转换系统的绿色可再生氨能源制造高科技，计划基于夏威夷氨能源基地打造覆盖亚太的氨能源运输网络。 [...]

安赛乐米塔尔将在法国投资17亿欧元用于脱碳 安赛乐米塔尔是世界领先的钢铁和矿业公司，业务遍及60个国家，在17个国家设有初级炼钢设施。2020年，安赛乐米塔尔的收入为533亿美元，粗钢产量为7150万公吨，铁矿石产量达到5800万公吨。 钢铁行业急需脱碳 几十年来，钢铁生产一直是二氧化碳排放最大的来源之一。据世界权威能源咨询机构伍德曼肯兹发布的报告，目前，钢铁行业的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放总量的7%。 如果想将全球升温控制在比工业化前高2摄氏度的水平，全球钢铁行业目前的碳排放需下降70%。这意味着全球钢铁行业排放量将从2020年的30亿吨二氧化碳减少到2050年的7.8亿吨。 安赛乐米塔尔法国脱碳项目 近日，安赛乐米塔尔公司透露将在2030年前实施17亿欧元的投资，以加速其在滨海福斯和敦刻尔克的炼钢厂的去碳化，同时保持同等的生产能力。这项投资将使法国的炼钢业发生深刻的转变。预计到2030年，安赛乐米塔尔公司在法国的二氧化碳排放量将总共减少近40%，即每年减少780万吨。这一转型将使法国制造业的温室气体排放量减少10%，并使法国的炼钢业走上《巴黎协定》预定的道路。 在滨海福斯，安赛乐米塔尔将建造一座电弧炉（EAF），这一计划将得到法国复苏计划 "France Relance "的支持。在敦刻尔克，安赛乐米塔尔将建立一个250万吨的直接还原铁（DRI）装置，用氢气代替煤来转化铁矿石。这个直接还原铁装置将与一个创新技术的电炉相结合，并由一个额外的电弧炉共同完成。 [...]

“液态阳光“甲醇—中国绿色未来的重要途径 实现“双碳”目标需要发展切实可行的技术路径，并据此推动产业应用。甲醇，又被称为液态阳光，既是优良的绿色燃料，又是性能优异的储氢材料，可代替汽油，也可作为氢能的载体，缓解氢能制备、储存、运输的安全和成本问题。此外，甲醇可广泛应用于化学、材料等基础工业中。实现工业绿色制造，是助力实现“双碳”目标和经济发展的切实可行的路径。 绿色甲醇可永久储存，且容易运输，每生产1吨甲醇可消纳电能6000多千瓦时，可实现可规模化储电（100万吨甲醇相当于储存60亿千瓦时电）。“其基本原理是，通过太阳能等可再生能源分解水（光解水和电解水）制造“绿氢”，然后利用“绿氢”转化二氧化碳，生产出甲醇。但是，目前绿色甲醇的应用市场还有待培育，与传统的煤化工甲醇相比成本稍高。 绿色甲醇的应用 太阳能、风能、水能、潮汐能等可再生能源存在间歇性、不稳定性，弃风、弃光、弃水、弃潮现象严重。利用这些能源制氢，与捕集的二氧化碳合成绿色甲醇，既可以解决可再生能源的稳定使用问题，又能把不稳定的电转化为稳定的液态甲醇，实现电的稳定存储，以及实现二氧化碳的资源化利用，有助于减碳脱碳。 在交通领域，甲醇作为低碳清洁燃料替代汽油，可以缓解石油对外依存度，实现环境友好。绿色甲醇的推广应用，不仅可解决传统化石燃料燃烧污染排放问题，更是该领域实现“碳中和”目标的有效技术路径。 20世纪70年代以来，“氢能经济”的概念逐渐深入人心，氢能也成为世界各国着力开发的重要新能源方向。目前限制氢能大规模发展的重大瓶颈是氢能的储存和输送。近年来国际储氢技术的基础研究从多维度展开，除了将氢气以分子形式存储的直接储氢外，间接储氢技术—将氢气以化合物形式加以储存也是重要的发展方向。其中，有机醇类，特别是甲醇为代表的循环储氢分子具有更高的单位质量和单位体积储氢密度以及良好的化学稳定性，成为备受关注的液态氢储存平台分子。 我国是全球最大的甲醇生产国和消费国，但国产甲醇以黑色、灰色甲醇为主，绿色甲醇产能占比极低，发展绿色甲醇产业不仅有利于实现碳中和，还能保障我国能源安全，在碳中和、碳达峰战略目标下，我国绿色甲醇产业发展潜力极大。 [...]

欧洲最大的绿氢项目——HyDeal Ambition初具规模 HyDeal Ambition项目是一项由30家欧洲公司组成的财团启动的欧洲最大绿氢项目。该项目位于西班牙，旨在为生产绿色低碳钢铁、合成氨和绿肥提供可再生氢气。 欧洲氢能战略 欧盟（EU）认为，绿色氢是实现欧洲绿色协议和欧洲清洁能源转型的重中之重。这一技术可弥合可再生能源发电与2050年欧盟大部分能源消耗脱碳目标之间的差距。 2020年7月8日， 欧盟委员会正式发布《欧盟氢能战略》。文件指出，当前氢能发展的首要任务是开发主要利用风能和太阳能生产的可再生氢。但在短期和中期阶段，还需要其它形式的低碳氢来迅速减少排放和支持市场的快速发展。 HyDeal Ambition项目 为响应欧洲氢能战略规划，HyDeal [...]

发展绿色甲醇的重要性与意义 在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”，这一承诺将重构中国经济版图。实现“双碳”目标，不仅对当前和今后一个时期的绿色低碳发展提出更高要求，还将促进经济结构、能源结构、产业结构转型升级。 农田变油田 甲醇是清洁的含氧液体燃料，储运用便捷，资源丰富，用途广泛。绿色甲醇是全球公认的碳中和必由之路。 利用太阳能、风能、水能、潮汐能等可再生能源制取氢气，与捕集的二氧化碳合成绿色甲醇，既可以解决可再生能源的稳定使用问题，又能把不稳定的电转化为稳定的液态甲醇，实现电的稳定存储，以及实现二氧化碳的资源化利用，有助于减碳脱碳。此外，我国利用农作物秸秆等生物质制取甲醇的技术已经成熟，鉴于该资源的完全可再生性，若规模化开发利用将对碳中和起到更加显著的贡献。 通过这些技术路线，我国可以把农作物秸秆等生物质变成绿色可循环的清洁液态能源，完全可以实现农田既农业生产，又生产能源的目标。从理论上说，完全可以把农田变成油田，而且是绿色清洁可再生、可持续可循环的油田。 规模化发展前景可期 目前，我国绿色甲醇技术已成熟，正在向规模化发展。其中，全球首套千吨级规模的太阳燃料合成示范项目已经在兰州成功示范。山西赛鼎设计研究院正在建设垃圾、秸秆气化制生物质甲醇装置，预计生产成本与煤制甲醇相当，利用我国每年约7.5亿吨的生物质体量，可制取绿色甲醇超过3亿吨；河南安阳顺成集团通过焦炉尾气中富氢气体与捕集的二氧化碳制取绿色甲醇项目，将于年底投产，年产绿色甲醇11万吨，可直接减少二氧化碳排放10万吨；山西是全国主要焦炭生产省份，焦化总产能约1.4亿吨，可以制取绿色甲醇约1400万吨，消纳二氧化碳超1200万吨。 绿色甲醇的推广使用对乡村振兴、能源革命、环境保护以及“双碳”战略目标实现都具有重要意义。 保障国家能源安全 发展甲醇经济，不仅有利于碳中和，还可以推进能源结构变革，保障国家能源安全。2020年，我国原油对外依存度超70%，其中交通领域石油消耗在国内石油总消耗占比超70%。因此，我国的能源安全主要是液体能源的安全。中国是全球最大的甲醇生产国和使用国，甲醇资源丰富，生产技术成熟、成本低，具备大规模生产供应能力。根据我国液体能源需求量预测，如果甲醇燃料应用规模达到3.5亿吨以上，可将我国原油对外依存度降到30%以下，这对于保障我国能源安全具有重要的现实意义。 [...]

绿色氢能助力2022北京冬奥会 2022年北京冬奥会的最大特色是“绿色”，本届奥运会秉承低碳环保和可持续利用理念，更是首次在奥运史上实现全部场馆百分百绿色电能供应。 与往届奥运会燃料不同， 2022年北京冬奥会首次使用氢能作为火炬燃料。“飞扬”火炬是世界首套高压储氢火炬，真正实现了冬奥会历史上火炬的零碳排放。将火炬变身为“微火”之后，产生的碳排放大概只有之前的五千分之一。 太阳能电水解催化制出“绿氢” 氢能被认为是最为清洁环保的燃料，其燃烧产物为能量和水。虽然氢能是清洁的可再生能源，在释放能量的过程中没有碳排放，但目前生产氢能的过程却并不是百分之百“零碳”。 根据氢气制备的来源，通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生的氢气被称为“灰氢”，在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95％左右。 将天然气通过蒸汽甲烷重整制成的氢气叫做“蓝氢”，虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但由于使用了碳捕捉、利用与储存（CCUS）技术，减少二氧化碳排放量，减轻对地球环境的影响。 通过可再生能源制造的氢气叫做“绿氢”。通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中，完全没有碳排放。灰氢不可取，蓝氢可以用，绿氢是方向，这已成为国际共识。 绿色氢能助力绿色冬奥 [...]