中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“燃料氨將是能源行業(yè)脫碳之路上的‘游戲規(guī)則改變者’?！比毡厩鍧嵢剂习眳f(xié)會(huì)代表董事 Sam Muraki近日分享了日本燃料氨價(jià)值鏈的發(fā)展路線(xiàn)圖。他表示，日本國(guó)內(nèi)的燃料氨需求量在未來(lái)將發(fā)生巨變，2025年估計(jì)約為50萬(wàn)噸/年~100萬(wàn)噸/年，到2030年將增長(zhǎng)到300萬(wàn)噸/年~500萬(wàn)噸/年，而到2050年，這一數(shù)字增長(zhǎng)至 3000 萬(wàn)噸/年左右，主要用于減少發(fā)電、航運(yùn)和工業(yè)燃燒這三大領(lǐng)域的碳排放。
為了滿(mǎn)足日本國(guó)內(nèi)對(duì)氨的需求，Sam Muraki表示，日本正在與美國(guó)、澳大利亞、加拿大、新西蘭、亞洲和中東國(guó)家合作，共同建設(shè)藍(lán)氨、綠氨的供應(yīng)鏈體系。具體思路大致是，日本在這些國(guó)家當(dāng)?shù)亟ㄔ彀鄙a(chǎn)廠(chǎng)，在國(guó)外完成生產(chǎn)氨的低碳和脫碳過(guò)程，然后再將氨運(yùn)輸至日本國(guó)內(nèi)并建立國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈。
比如日本三井物業(yè)最近就和美國(guó)化肥公司CF Industries共同投資約20億美元，在美國(guó)墨西哥灣沿岸建造一座制氨工廠(chǎng)，預(yù)計(jì)2027年投產(chǎn)，產(chǎn)量約為80萬(wàn)噸~100萬(wàn)噸，使其成為世界上最大的合成氨工廠(chǎng)之一，而生產(chǎn)的大部分氨都將運(yùn)往亞洲。
氨發(fā)電將逐步代替燃煤發(fā)電
據(jù)了解，日本政府在去年的內(nèi)閣會(huì)議中就通過(guò)第6次能源基本計(jì)劃，首次將氫和氨發(fā)電方案納入電力來(lái)源構(gòu)成。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省還計(jì)劃2030 年用氨替代日本燃煤發(fā)電站 20% 的煤炭供應(yīng)，這一比例將在2030年左右提升到 50% 以上。日本的各大企業(yè)，比如JERA、IHI、三菱重工（MHI）等都在積極開(kāi)展燃料氨在電力行業(yè)的相關(guān)應(yīng)用。
日本最大的發(fā)電商JERA率先制定了2050碳排放近零的路線(xiàn)圖，預(yù)計(jì)在2024年實(shí)現(xiàn)20%氨和燃煤的混合燃燒，在2050年實(shí)現(xiàn)100%的氨燃燒。為實(shí)現(xiàn)這一燃料來(lái)源的轉(zhuǎn)換，JERA計(jì)劃從2027年開(kāi)始每年將購(gòu)買(mǎi)多達(dá)50萬(wàn)噸的氨，用作燃煤電廠(chǎng)的燃料，目前已向全球 30 多家公司發(fā)出提案請(qǐng)求，尋求未來(lái)采購(gòu)氨的長(zhǎng)期合作關(guān)系。
日本重工企業(yè)IHI去年和GE公司簽訂了簽署諒解備忘錄，共同制定了氨燃?xì)廨啓C(jī)路線(xiàn)圖。IHI也計(jì)劃將在2026年前后開(kāi)始使用世界首創(chuàng)的可以直接燃燒液氨的渦輪機(jī)，它無(wú)需將其還原為氣體，不需要?dú)饣O(shè)備，能縮小氨發(fā)電設(shè)備的面積1~2倍左右。近日，IHI宣布將開(kāi)發(fā)世界上最大的儲(chǔ)氨罐，容量為10萬(wàn)噸，能供應(yīng)1座輸出功率為100萬(wàn)千瓦的火力發(fā)電站所用的燃料。
三菱重工正在開(kāi)發(fā)一種可直接燃燒100%氨的40兆瓦級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，目標(biāo)是將新型氨燃?xì)廨啓C(jī)商業(yè)化，促進(jìn)工業(yè)應(yīng)用和偏遠(yuǎn)島嶼中小型發(fā)電廠(chǎng)的脫碳。在基礎(chǔ)研發(fā)中，更關(guān)注由于氨燃料帶來(lái)的燃燒溫度低及燃料型NOx控排問(wèn)題。
“氨在煤炭發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用還將進(jìn)一步擴(kuò)大，40兆瓦的氨燃?xì)廨啓C(jī)預(yù)計(jì)2025年問(wèn)世，并且將在2025年日本大阪世博會(huì)上進(jìn)行示范應(yīng)用?！盨am Muraki談到，100兆瓦的氨燃?xì)廨啓C(jī)在近10年內(nèi)將處于研發(fā)和小范圍示范階段，預(yù)計(jì)到2030年才能大規(guī)模應(yīng)用。
運(yùn)輸氨的貨船將率先過(guò)度成“氨船”
在航運(yùn)領(lǐng)域，日本目前還在進(jìn)行以氨為燃料的船舶技術(shù)開(kāi)發(fā)階段，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱和供應(yīng)系統(tǒng)等。Sam Muraki透露，小型的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)將在2024年發(fā)布，大型的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)將在2026年發(fā)布，而到了2027年到2028年間，日本就能推出大型的氨船。據(jù)國(guó)際能源署（IEA），到2050年，46%的船用燃料將改為氨。日本的各大海運(yùn)企業(yè)也都在積極應(yīng)用氨燃料船，以推動(dòng)日本航運(yùn)行業(yè)脫碳。
據(jù)了解，日本目前跟氨船相關(guān)的項(xiàng)目主要有兩個(gè)，一個(gè)是“配備國(guó)產(chǎn)氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的船舶開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目，日本郵船和IHI負(fù)責(zé)配備國(guó)內(nèi)航行船舶的開(kāi)發(fā)和航行，日本郵船、日本發(fā)動(dòng)機(jī)、IHI和日本造船負(fù)責(zé)國(guó)際航行船舶的開(kāi)發(fā)和航行；另一個(gè)是“氨燃料船開(kāi)發(fā)與社會(huì)應(yīng)用一體化”項(xiàng)目，由日本的伊藤忠商事、川崎汽船、NS聯(lián)合海運(yùn)、日本造船和三井物產(chǎn)負(fù)責(zé)“開(kāi)發(fā)”、“保有和航行”、“燃料生產(chǎn)”及“燃料供應(yīng)基地建設(shè)”。
而最先使用氨為燃料的可能是能運(yùn)輸氨的輪船，因?yàn)檫@些貨船已經(jīng)具備儲(chǔ)運(yùn)氨的條件和安全性方面的經(jīng)驗(yàn)。今年3月份，日本郵船就宣布與其下屬研發(fā)機(jī)構(gòu)MTI和芬蘭海事咨詢(xún)工程公司Elomatic Oy合作完成了“氨燃料預(yù)留”LNG動(dòng)力船（ARLFV）概念設(shè)計(jì)。
ARLFV概念設(shè)計(jì)主要是在運(yùn)輸船上安裝一個(gè)專(zhuān)門(mén)的1500立方米氨燃料儲(chǔ)罐，此外還將有一個(gè)3000立方米LNG/氨氣兩用儲(chǔ)罐。散貨船則將安裝一個(gè)2850立方米不銹鋼LNG儲(chǔ)罐，也可用于裝載氨燃料，此外還搭載了額外的1270立方米儲(chǔ)罐用于燃料轉(zhuǎn)換。
通過(guò)使用ARLFV，這些運(yùn)輸氨的貨船可以無(wú)障礙從LNG動(dòng)力船過(guò)渡到氨燃料船。日本郵船計(jì)劃在2023年開(kāi)始向客戶(hù)提供ARLFV運(yùn)輸服務(wù)合同，并爭(zhēng)取在2025年完成首批ARLFV的建造工作。
此外，日本國(guó)內(nèi)第一大造船企業(yè)今治造船也在去年決定建造以氨燃料為動(dòng)力來(lái)源的、有效載荷20萬(wàn)噸的大型貨船，預(yù)計(jì)2026年投入使用。日本川崎重工也在今年4月份宣布，與日本郵船簽訂1艘86700立方米液化石油氣（LPG）/液氨運(yùn)輸船的建造合同，這是川崎重工接獲的第6艘該型船，預(yù)計(jì)2024年交付。
在工業(yè)燃燒領(lǐng)域，Sam Muraki談到，氨在日本也開(kāi)始小范圍示范應(yīng)用。比如在玻璃廠(chǎng)中，使用氨和天然氣混合燃燒供能的生產(chǎn)方式正在被實(shí)踐，而未來(lái)氨用于工業(yè)燃燒的比例也將逐步達(dá)到100%。相比發(fā)電和航運(yùn)領(lǐng)域，氨在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展較慢，預(yù)計(jì)2028年左右才能大規(guī)模應(yīng)用。
此外，日本大力發(fā)展“氨經(jīng)濟(jì)”不僅僅是為了滿(mǎn)足本國(guó)能源依賴(lài)、低碳發(fā)展的需求，同樣是為了技術(shù)輸出和原料輸出進(jìn)行儲(chǔ)備。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省(METI)也提出相關(guān)目標(biāo)，到 2050年，向更廣泛的地區(qū)出口供應(yīng)約1億噸清潔氨。尤其是氨發(fā)電作為未來(lái)的零碳發(fā)電方式備受矚目。日本的氨發(fā)電技術(shù)位于世界前列，在馬來(lái)西亞、印度尼西亞等地區(qū)也開(kāi)始推廣，今后氨發(fā)電的進(jìn)一步技術(shù)開(kāi)發(fā)值得關(guān)注。
