“绿氨”被冠以“真正无碳”的可持续清洁能源，在减排、存储和运输上具有相对优势，随着技术进步和成本的下降，绿氨的应用领域将进一步扩大。

目前绿电制氢合成氨尚处于启动摸索阶段，还未形成成熟的商业模式，但是许多国家、企业都积极开展技术研究并规划产业布局。绿电制氢氨系统经济性究竟如何？绿氨何时能打破绿氢瓶颈，形成规模化市场？

“氨-氢”转换形成新赛道

氢能，被誉为“21世纪终极能源”。然而，在当下节点，以制氢、储氢、运氢、用氢为主的氢能产业链存在储运难、本质安全性弱等痛点，为此，国际社会高度关注一种高效、安全的氢能载体——氨。基于氨的低价和安全运输优势，近年来，世界各国均在积极开展氨能产业布局。

面对“氨-氢”能源的全球化发展趋势，我国在“氨-氢”转换与利用的技术积累为我们带来了“先发优势”。在福建，依托福州大学建设，魏可镁院士创建、江莉龙研究员领衔的化肥催化剂国家工程研究中心，率先在国际上开展以氨为储氢介质的“氨-氢”储能与发电技术路线。

基于国际领先的“氨-氢”能源转换颠覆性关键技术，2021年12月，福州大学、紫金矿业集团股份有限公司（以下简称“紫金集团”）、北京海新能源科技股份有限公司(原北京三聚环保新材料股份有限公司，以下简称“北京三聚环保”)在福州举行绿色能源重大产业项目战略合作签约，创建国内首家“氨-氢能源重大产业创新平台”，共同出资成立福大紫金氢能科技股份有限公司（以下简称“福大紫金氢能”），围绕“氨-氢”绿色能源重大技术开展深度合作，力争打造万亿级氨能、氢能、可再生能源一体化产业链。

在国家“双碳”战略目标的背景下，这个产学研联合体致力于“氨-氢”能源新技术路线的成果转化，不断丰富拓展“氨-氢”能源应用场景，开辟氢能源产业新赛道。

有政策支持 产业基础好

不同于以煤、气为原料，绿氨经由绿电、绿氢产生，工艺过程接近零碳。据国际能源署预测，在可持续发展情景中，基于电解水制氢及碳捕捉、封存技术，到2050年氨生产的碳排放强度有望下降78%。在“双碳”战略下，产业发展热情高涨。

据中讯化工信息研究院统计，截至今年2月，全国规划的绿氨项目已接近50个，产能规模超过800万吨。其中，80%以上的项目集中在内蒙古、吉林两地，宁夏、甘肃、青海等地有少量分布。参与者既有国家能源集团、京能集团等央国企，也包括中国天楹、远景科技集团等民营企业。

“绿氨产业兴起不是偶然，也不是虚火。”该院资深分析师崔军告诉记者，基于生产工艺，绿氨与绿氢产业发展紧密相关。继去年初国家层面出台《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》后，多个省级氢能专项规划紧跟其后，并配套拿出重点绿氢项目名单。在此指引下，绿氨发展有了实实在在的依托。

以目前国内在建最大的绿氢合成绿氨创新示范项目——大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目（以下简称“大安项目”）为例，主体建设单位国家电投吉电股份大安吉电绿氢能源有限公司总经理梁宏表示，项目的启动实施为吉林省“氢动吉林”行动提供了有力支撑，吉林省有关政策的出台也为后续二期项目的规划建设提供契机与支持。同时，吉林西部作为全国风能、太阳能资源最优越的区域之一，已被纳入国家重点发展的九大清洁能源基地规划，风电、光伏发电成本较低，资源优势明显。

“以项目所在地为中心，半径300公里范围内，涵盖了大庆、长春等主要城市，便于满足下游产品需求。通过公路、铁路运输至珲春或大连口岸，产品还可进入国际市场。”梁宏介绍，项目建成后，每年可减碳约65万吨，目前已与多家企业达成合作意向。

效益可提升 技术待突破

火热之下有隐忧。多位人士一致表示，绿氨产业整体尚处萌芽阶段，面临着多重困境。

首先是项目经济性。梁宏坦言，大安项目动态总投资为59.5亿元，经测算资本金内部收益率可达4.57%，具有一定的经济可行性。“但是要想比肩传统煤制路线，最需要克服的难题仍是成本。”

梁宏称，作为绿氨制取的核心环节，绿电制氢成本主要取决于电价，仅此一项就占到生产总成本的70%左右。绿电转化项目与大电网连接，又受到环境影响，上网和下网电价没有补贴，导致绿电制氢的成本仍然高于传统路线。“未来，随着制氢合成氨技术更新迭代，设备耗电量将会降低，合成氨价格预计呈增长态势，项目收益率有望增高。”

崔军认为，解决经济性的关键在于技术突破。“技术革新不仅涉及成本问题，还事关项目能否稳定运行。生产原料和工艺变了，不同于传统合成氨路线的长周期稳定生产，可再生能源发电本身具有间歇性，导致绿氢合成绿氨系统的波动性较强。要适应变化，各环节装置及工艺都需进一步优化，开发真正适合绿氨的生产方案。目前，这样的工业化技术还不成熟。”

宁夏氨氢产业联盟秘书长邓立涛提出，在可再生能源资源丰富的地区布局绿氨项目具有先天优势，但长远来看，也要谨防扎堆带来的同质化竞争隐患。“既要看到上游制取基础，也要结合实际需求，考虑下游应用。立足于风光资源、消纳市场、运输半径等条件，综合考量才有可能进一步降本。比如宁夏当地的吴忠太阳山开发区中国氨氢谷综合能源一体化项目，以太阳山开发区为中心点，布局开发光伏制氢、合成绿氨工厂等项目。我们不仅要耦合开发区内的煤化工、油化工企业用氢、用氨需求，还计划将绿氨转运至氢能城市示范群相关城市。”

氢合成氨成本及经济性分析

电解水制氢全生命周期成本一般包括设备成本、能源成本（电）、原料费用（水及化学试剂等）、财务费用、维修费用以及其他运营费用。用电成本是决定电解水制氢单位成本的主要因素，生产运行小时数次之，设备投资对制氢成本影响相对较小。电解水制氢系统整体能耗在5-6kW·h/Nm3，用电费用占总成本比例约为70%-80%。

按照用电价格0.25元/kW·h，年运行小时数4000小时计算，制氢成本约为19元/kg，电价每降低0.05元/kW·h，制氢成本将降低约3元/kg。

目前化石燃料制氢生产成本约 10-17 元/kg，当电解水制氢年运行时间≥2000小时，用电价格至0.20元/kW·h，电解水制氢成本在13-19元/kg，接近化石能源制氢成本。

当电解水制氢年运行时间≥2000小时，用电价格至0.10元/kW·h时，电解水制氢成本在8-12元/kg，低于大部分灰氢成本，可初步具备经济竞争力。

在保证风、光项目合理收益率的前提下，风、光资源禀赋优越地区已可以实现0.25元/kW·h左右供电价格。但是，考虑到绿电制氢系统需要配置较高比例储能系统，在当前投资水平下，实现0.2元/kW·h以下供电价格较为困难。

可再生能源合成氨技术，以清洁能源电解水生成的氢气取代传统工艺中的化石能源(煤、天然气等)，与低温空气分离所得的氮气混合、加压、纯化后，通过合成氨反应器生成氨。主要能量消耗包括原料气压缩功、循环气压缩功和氨分离的冷冻功耗。

合成氨的成本包含固定资产投资的折旧成本、运营维护成本和原料能耗成本。

目前技术条件下，合成氨耗氢量约176kg/t，生产耗电量约 1000kW·h/t，其中氢原料成本占合成氨总成本比例约70%-85%，是影响合成氨价格的关键因素。氢成本每降低1元/kg，绿氨成本可降低约176元/t。

合成氨需要稳定电源，一般采用网电或配储绿电并配比网电，各地电价差异较大，电价每差异0.1元/kW·h，影响氨成本约100元/t。

假设制氢用电电价为0.25元/kW·h，则氢原料成本价格约为19元/kg，合成氨成本中氢原料成本约为3330元/t，合成氨用电电价0.35元/kW·h，综合制氨电耗、折旧、财务、维修运营等成本后，每吨合成氨生产成本在4100元左右，液氨运输方式按采用“槽车+铁路”运输，运输成本约为200-300元/t，在该条件下，只有当氨市场售价在5100元/t以上时，项目方具有经济性。

合成氨价格受市场供需影响较大，2017-2021 年，市场均价在 2768-3470 元/t，2022 年上半年市场均价飙升至在 3758-5110 元/t 之间，下半年一度跌落至2746 元/吨，之后有所回升，至2023年8月合成氨价格围绕2500-3500元/吨区间震荡。

绿氨若要实现经济可行，其成本还需要进一步压降。绿电合成氨成本与制氢用电电价关系如图所示。

结 语

目前来看，制氢成本制约绿氨市场竞争力，大规模绿电制氢氨达到经济可行尚需时日。但是，在新能源消纳压力较大地区，利用风电、光伏项目弃电制氢氨，已初步具备经济性。

提升绿电制氢氨系统经济性，一方面可从进一步压降绿电成本，合理配比制氢氨容量入手。另一方面应重点关注“电–氢–氨”系统柔性控制模型的处理，以优化制氢氨生产能耗和成本。在规范绿氢、绿氨配套标准体系，实现关键技术突破，且产业发展支撑政策逐步完善后，绿氨产业必将迎来飞速发展。