2025年1月,吉林省松原市前郭爾羅斯縣,全球最大的綠色氫氨醇一體化項目首臺風機成功吊裝。這一由中國能建投資296億元打造的“氫能航母”,規劃新能源裝機容量300萬千瓦、年產綠氫11萬噸、綠氨和綠色甲醇分別80萬噸,配套電解槽裝備制造、加能站和氫能研究院,目標是成為全球首個覆蓋“制儲運加用”全鏈條的零碳產業園。
在之前的2024年10月,內蒙古赤峰市寧城縣汐子工業園內,總投資112億元的鵬飛氫美風光制氫醇一體化項目正式奠基。該項目規劃建設262.5兆瓦風力發電裝置,利用非上網風電電解水制取綠氫8000噸/年,配套生物質氣化技術生產綠色甲醇15萬噸/年,并進一步延伸開發加氫綜合能源島項目、零碳智慧物流及交通項目。項目建成后,預計年產值達48億元,帶動就業3500人,成為赤峰市首個超百億清潔能源產業集群的核心支撐。
近年來,從內蒙古“氫能草原”到甘肅“河西走廊”,此類“風光氫氨醇”一體化項目如雨后春筍般蓬勃發展。截至2024年底,全國“風光氫氨醇”項目(含建成、在建、籌備及簽約等項目)超過百個,累計投資額逾5000億元,中能建、中廣核、中煤、國電投、國家能源集團、三峽及華電等央企能源巨頭紛紛入局或加大投入。
“風光氫氨醇”是一種集風能、太陽能、氫能、綠氨和綠色甲醇(又名“液態陽光”)生產于一體的綠色能源化工模式。基本環節包括利用風能、太陽能等可再生能源通過電解水制綠氫,再將綠氫與氮氣或二氧化碳合成綠氨或綠色甲醇,最后賦能化工、工業、交通運輸等下游應用,形成完整產業鏈。其本質是以氫氣為重要載體,形成風、光、氫、氨醇等多能源協同發展的新能源產業鏈,對降低棄風棄光、提高綠氫消納、實現降碳減排,乃至打造新型能源體系具有重要價值。
降低棄風棄光,破局綠氫消納
在雙碳政策引領下,我國新能源產業快速發展。截至2024年底,以風光為代表的新能源發電裝機達到14.5億千瓦,首次超過火電裝機規模。但風光能源的波動性和間歇性造成較嚴重的棄風棄光問題。全國新能源消納監測預警中心的數據顯示,今年前兩個月,全國棄風率達到6.2%,棄光率達到6.1%,個別地區如西藏的棄風率達27.5%,棄光率更是高達32.2%。全國每年廢棄的風光電近千億千瓦時。通過實施“風光氫氨醇”一體化,利用風光綠電電解水制取綠氫,可以有效降低棄風棄光。例如,新疆哈密某風光基地配套制氫項目后,棄風率從12%降至5%。
眾所周知,氫能作為近乎凈零排放的能源,已成為全球應對氣候變化的重要戰略選擇。國際能源署(IEA)預測,到2030年,全球氫能需求量將達到1.5億噸,其中大部分來自可再生能源制成的綠氫。然而,全球綠氫比例仍偏低。2023年全球氫能需求9700萬噸,其中綠氫產量僅100萬噸。我國2023年氫氣產量3500萬噸,綠氫僅為30萬噸,不及年總產量的1%。制約綠氫產量的因素除了制取成本高、儲運難度大以外,用氫場景欠豐富也是重要原因。目前,我國優先選擇的綠氫應用場景是以氫燃料電池為代表的交通領域,但實際上我國道路交通領域的氫能需求占比小于0.1%,對綠氫的消納非常有限。
相較氫氣,氨、醇具有能量密度高、易于液化、儲運成本低、安全性高等優勢。“風光氫氨醇”一體化通過將風光綠電電解水制取的綠氫作為原料,合成綠氨、綠色甲醇等化工產品,從而將綠氫從“燃料”升級為“工業原料”,既能夠有效解決氫能制備、儲存和運輸安全性和成本問題,也極大地拓展了綠氫的應用場景。從市場情況看,世界權威的航運及海工研究機構克拉克森研究顯示,2023年約有539艘替代燃料船舶的新船訂單,其中125艘為甲醇雙燃料訂單,占比近1/4,未來船運業甲醇需求量將達到1.4億噸,可消納2660萬噸綠氫。制度層面,2023年國際海事組織設定了到2030年實現5%~10%的零碳航運燃料使用比例目標;自2024年1月起,航運業也被納入歐盟碳排放交易體系。全球綠色能源的剛性需求為綠氫消納帶來重要機遇。
“風光氫氨醇”一體化可充分利用我國豐富的風能、太陽能資源,形成“風光—綠電—綠氫—綠氨/綠色甲醇”的清潔能源閉環,一方面有助于打造新型能源系統,降低對傳統化石能源的依賴,增強能源供應的穩定性和安全性。另一方面,由于“風光氫氨醇”一體化過程中,綠氨生成過程不產生碳排放,而甲醇又可以通過工業尾氣或直接空氣碳捕集的二氧化碳與綠氫反應制取,具備較高的二氧化碳消納能力,能夠大大提高脫碳減排。
以年產60萬噸綠色甲醇項目為例,建成后可年減排二氧化碳530萬噸,相當于節約210萬噸標煤,或相當于每年種植148萬畝2.9億棵樹。據研究,2020~2060年間,中國氫基綠色能源轉化預計可累計碳減排240億噸。以綠氫為支點的“風光氫氨醇”,未來或可形成萬億級低碳能源經濟新產業。
“風光氫氨醇”產業鏈面臨的挑戰
盡管賽道火熱,但“風光氫氨醇”一體化項目投入大、周期長,見效慢,對技術和新能源系統管理協同要求高。同時,氫能企業普遍虧損,金融支持明顯不足,產業鏈面臨諸多挑戰。
第一,關鍵技術需進一步突破。
“風光氫氨醇”一體化產業涉及新能源、化工、材料、裝備制造等多個領域,具有較長的產業鏈和較高的附加值。但堿性電解槽、質子交換膜電解槽綠氫制備、氫氣儲運技術、柔性合成氨工藝、生物質氣化以及二氧化碳捕獲制甲醇等產業鏈關鍵技術尚需突破,對降低終端成本制約很大。目前綠氫成本約18~25元/千克,較灰氫高60%以上。另外,合成氨和甲醇制成的催化劑性能不佳也導致合成氨醇的效率普遍較低。
需要進一步聚焦產業鏈核心技術,組建產學研創新聯合體進行科技攻關,突破堿性電解槽、質子交換膜電解水綠氫制取、柔性合成氨技術的催化劑和流程工藝、生物質甲醇制取,及工業尾氣或直接空氣二氧化碳捕集、甲醇重整制氫術等薄弱環節,實現產業鏈技術升級,大幅降低綠色氫氨醇使用成本。
第二,新能源系統間協調難度高。
“風光氫氨醇”一體化涉及上游風光等電源的出力預測和高效管理,中游的電氫協同、儲能和風光協同,以及下游的氨醇等能源的消納協同,多系統協調難度高,也影響著整體效率和終端成本。
項目主導企業要發揮大型企業優勢,加強“風光氫氨醇”一體化中多能源系統的優化調度。如根據風光互補特點優化風電場和光伏電站的配備,建設“源網荷儲”智慧一體化平臺,高精度預測風光出力;合理配置電化學儲能和儲氫罐的比例,優化制氫排產計劃、實現制氫群調群控等管理,研發綜合能源管控等控制系統、提高能源間轉換效率,實現各能源最大消納,提升經濟效益。
第三,金融支持力度急需加大。
一個典型的“風光氫氨醇”項目,配置500MW風光單元需25億元投資,加上制氫單元和化工單元,總投資約為50億元。盡管項目主導方以央國企或大型民營企業為主,但如此規模的投資,單靠企業的自有資金是不現實的。
然而,由于氫能產業總體虧損,以商業銀行為代表的金融機構出于風險審慎原則,對氫能企業的金融支持相對保守,金融政策和產品相對匱乏,支持力度遠遠不夠。另外,保險與擔保機制缺位,如電解槽壽命僅5~8年,遠低于傳統化工設備,而保險公司普遍拒保,使得企業無法分散生產風險。
為此,建議一是加大國債、政策性銀行貸款等力度,地方政府設立產業引導基金。
二要鼓勵參與項目主導的大型央國企發行綠色債券,探索發行綠色資產支持證券或不動產投資信托基金(REITs)等,以項目股權引入私募等社會資本,以融資租賃的形式購買設備裝備,以企業信用為項目獲取商業銀行貸款等。
三是商業銀行要完善綠色金融產品標準,根據氫能行業特點優化評級授信模型,提供合適的綠色信貸產品;積極運用碳減排支持工具,創新使用“信用 股東保證”、“信用 保險”等擔保方式;推廣知識產權質押融資等產品。
四是將綠氨、綠甲醇納入《綠色債券支持項目目錄》,允許項目業主申請碳匯質押融資;推廣“綠電溢價 碳稅返還”模式,加大政府補貼;推動氫能交易納入全國碳市場,使企業可變現碳減排成效。
第四,政府部門要加強頂層設計。首先,要協調各地區因地制宜規劃“風光氫氨醇”一體化項目;其次,要加強項目管理,既要防止一窩蜂上項目導致產能過剩,也要避免“簽而不備”“備而不建”“不建收回”等現象。
(閻海峰系華東理工大學副校長、教授,顧青峰系華東理工大學資源與環境學院在職博士生、民生銀行華東審計中心高級專家
幫企客致力于為您提供最新最全的財經資訊,想了解更多行業動態,歡迎關注本站。鄭重聲明:本文版權歸原作者所有,轉載文章僅為傳播更多信息之目的,如作者信息標記有誤,請第一時間聯系我們修改或刪除,多謝。