中國儲能網(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’。”日本清潔燃料氨協(xié)會代表董事 Sam Muraki近日分享了日本燃料氨價值鏈的發(fā)展路線圖。他表示，日本國內(nèi)的燃料氨需求量在未來將發(fā)生巨變，2025年估計約為50萬噸/年~100萬噸/年，到2030年將增長到300萬噸/年~500萬噸/年，而到2050年，這一數(shù)字增長至 3000 萬噸/年左右，主要用于減少發(fā)電、航運和工業(yè)燃燒這三大領(lǐng)域的碳排放。
為了滿足日本國內(nèi)對氨的需求，Sam Muraki表示，日本正在與美國、澳大利亞、加拿大、新西蘭、亞洲和中東國家合作，共同建設藍氨、綠氨的供應鏈體系。具體思路大致是，日本在這些國家當?shù)亟ㄔ彀鄙a(chǎn)廠，在國外完成生產(chǎn)氨的低碳和脫碳過程，然后再將氨運輸至日本國內(nèi)并建立國內(nèi)供應鏈。
比如日本三井物業(yè)最近就和美國化肥公司CF Industries共同投資約20億美元，在美國墨西哥灣沿岸建造一座制氨工廠，預計2027年投產(chǎn)，產(chǎn)量約為80萬噸~100萬噸，使其成為世界上最大的合成氨工廠之一，而生產(chǎn)的大部分氨都將運往亞洲。
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)閣會議中就通過第6次能源基本計劃，首次將氫和氨發(fā)電方案納入電力來源構(gòu)成。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省還計劃2030 年用氨替代日本燃煤發(fā)電站 20% 的煤炭供應，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）等都在積極開展燃料氨在電力行業(yè)的相關(guān)應用。
日本最大的發(fā)電商JERA率先制定了2050碳排放近零的路線圖，預計在2024年實現(xiàn)20%氨和燃煤的混合燃燒，在2050年實現(xiàn)100%的氨燃燒。為實現(xiàn)這一燃料來源的轉(zhuǎn)換，JERA計劃從2027年開始每年將購買多達50萬噸的氨，用作燃煤電廠的燃料，目前已向全球 30 多家公司發(fā)出提案請求，尋求未來采購氨的長期合作關(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，共同制定了氨燃氣輪機路線圖。IHI也計劃將在2026年前后開始使用世界首創(chuàng)的可以直接燃燒液氨的渦輪機，它無需將其還原為氣體，不需要氣化設備，能縮小氨發(fā)電設備的面積1~2倍左右。近日，IHI宣布將開發(fā)世界上最大的儲氨罐，容量為10萬噸，能供應1座輸出功率為100萬千瓦的火力發(fā)電站所用的燃料。
三菱重工正在開發(fā)一種可直接燃燒100%氨的40兆瓦級燃氣輪機，目標是將新型氨燃氣輪機商業(yè)化，促進工業(yè)應用和偏遠島嶼中小型發(fā)電廠的脫碳。在基礎研發(fā)中，更關(guān)注由于氨燃料帶來的燃燒溫度低及燃料型NOx控排問題。
“氨在煤炭發(fā)電領(lǐng)域的應用還將進一步擴大，40兆瓦的氨燃氣輪機預計2025年問世，并且將在2025年日本大阪世博會上進行示范應用?！盨am Muraki談到，100兆瓦的氨燃氣輪機在近10年內(nèi)將處于研發(fā)和小范圍示范階段，預計到2030年才能大規(guī)模應用。
運輸氨的貨船將率先過度成“氨船”
在航運領(lǐng)域，日本目前還在進行以氨為燃料的船舶技術(shù)開發(fā)階段，包括發(fā)動機、油箱和供應系統(tǒng)等。Sam Muraki透露，小型的四沖程發(fā)動機將在2024年發(fā)布，大型的兩沖程發(fā)動機將在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。日本的各大海運企業(yè)也都在積極應用氨燃料船，以推動日本航運行業(yè)脫碳。
據(jù)了解，日本目前跟氨船相關(guān)的項目主要有兩個，一個是“配備國產(chǎn)氨燃料發(fā)動機的船舶開發(fā)”項目，日本郵船和IHI負責配備國內(nèi)航行船舶的開發(fā)和航行，日本郵船、日本發(fā)動機、IHI和日本造船負責國際航行船舶的開發(fā)和航行；另一個是“氨燃料船開發(fā)與社會應用一體化”項目，由日本的伊藤忠商事、川崎汽船、NS聯(lián)合海運、日本造船和三井物產(chǎn)負責“開發(fā)”、“保有和航行”、“燃料生產(chǎn)”及“燃料供應基地建設”。
而最先使用氨為燃料的可能是能運輸氨的輪船，因為這些貨船已經(jīng)具備儲運氨的條件和安全性方面的經(jīng)驗。今年3月份，日本郵船就宣布與其下屬研發(fā)機構(gòu)MTI和芬蘭海事咨詢工程公司Elomatic Oy合作完成了“氨燃料預留”LNG動力船（ARLFV）概念設計。
ARLFV概念設計主要是在運輸船上安裝一個專門的1500立方米氨燃料儲罐，此外還將有一個3000立方米LNG/氨氣兩用儲罐。散貨船則將安裝一個2850立方米不銹鋼LNG儲罐，也可用于裝載氨燃料，此外還搭載了額外的1270立方米儲罐用于燃料轉(zhuǎn)換。
通過使用ARLFV，這些運輸氨的貨船可以無障礙從LNG動力船過渡到氨燃料船。日本郵船計劃在2023年開始向客戶提供ARLFV運輸服務合同，并爭取在2025年完成首批ARLFV的建造工作。
此外，日本國內(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力來源的、有效載荷20萬噸的大型貨船，預計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）/液氨運輸船的建造合同，這是川崎重工接獲的第6艘該型船，預計2024年交付。
在工業(yè)燃燒領(lǐng)域，Sam Muraki談到，氨在日本也開始小范圍示范應用。比如在玻璃廠中，使用氨和天然氣混合燃燒供能的生產(chǎn)方式正在被實踐，而未來氨用于工業(yè)燃燒的比例也將逐步達到100%。相比發(fā)電和航運領(lǐng)域，氨在工業(yè)領(lǐng)域的應用進展較慢，預計2028年左右才能大規(guī)模應用。
此外，日本大力發(fā)展“氨經(jīng)濟”不僅僅是為了滿足本國能源依賴、低碳發(fā)展的需求，同樣是為了技術(shù)輸出和原料輸出進行儲備。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省(METI)也提出相關(guān)目標，到 2050年，向更廣泛的地區(qū)出口供應約1億噸清潔氨。尤其是氨發(fā)電作為未來的零碳發(fā)電方式備受矚目。日本的氨發(fā)電技術(shù)位于世界前列，在馬來西亞、印度尼西亞等地區(qū)也開始推廣，今后氨發(fā)電的進一步技術(shù)開發(fā)值得關(guān)注。
