為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的氣候變，在全球碳交易市場(chǎng)中，各國(guó)正建立并發(fā)展著自己的碳交易體系，其中歐盟排放交易體系（EU ETS）憑借其多年的積累和不斷完善，已成為了全球碳交易市場(chǎng)的領(lǐng)軍者，其運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)也為氫基綠色燃料技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)挑戰(zhàn)。

在2024第四屆中國(guó)綠氫與應(yīng)用發(fā)展論壇上，中國(guó)能建華北電力設(shè)計(jì)院高級(jí)工程師田江南從氫氨醇油四個(gè)部分分析了氫基綠色燃料的技術(shù)挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。

綠氫的機(jī)遇

為什么要發(fā)展綠氫，田江南表示，一是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)需要，二是國(guó)際環(huán)境倒逼國(guó)內(nèi)氫能行業(yè)發(fā)展。

近兩年，歐盟CBAM正逐步實(shí)施，主要針對(duì)鋼鐵、水泥、化肥、鋁、氫和發(fā)電行業(yè)。現(xiàn)行的《可再生能源指令（歐盟）2018/2001》（RED ）要求到2030年，歐盟內(nèi)部消耗的能源中32%必須是可再生能源，包含電解產(chǎn)生的氫和氫衍生燃料。歐盟的政策十分嚴(yán)苛，提出時(shí)間相關(guān)性，即氫氣生產(chǎn)商必須確?？稍偕茉窗l(fā)電和氫氣生產(chǎn)在時(shí)間上吻合。2023年2月，歐盟通過(guò)了可再生能源指令要求的兩項(xiàng)授權(quán)法案，規(guī)定了三種“可再生氫”的場(chǎng)景，定義了一種量化可再生氫的計(jì)算方法。

我國(guó)目前沒(méi)有國(guó)家層面上的綠氫標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)上還需要進(jìn)一步的工作，此外，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比較寬松，碳當(dāng)量閾值為4.9kg，相比歐盟、日本的3.4kg還有一定距離。

氫氣作為能源使用成本最低的方式是摻氫使用，摻氫在20%以內(nèi)的發(fā)熱量均符合國(guó)家天然氣技術(shù)指標(biāo)，摻氫＜5%的混合天然氣發(fā)熱量符合國(guó)家一類天然氣指標(biāo)。此外，燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、工業(yè)鍋爐均有摻氫應(yīng)用。

綠色合成氨的利用

關(guān)于綠氨的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，僅日本及國(guó)際綠氨組織有相關(guān)要求，日本的二氧化碳當(dāng)量閾值為0.84kg，國(guó)際綠氫組織為0.3kg。

關(guān)于綠氨的應(yīng)用，田江南列舉了以下幾種：氨分解制氫、氨內(nèi)燃機(jī)、氨燃料電池（直接、間接）、燃煤鍋爐摻氨、燃?xì)廨啓C(jī)摻氨。還列舉了氨與其他燃料的燃燒特性對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)氨的火焰速度非常小，僅為0.067，適合與氫氣進(jìn)行摻燒。

煤電摻氨和燃機(jī)摻氫是時(shí)氨較為成熟的兩種應(yīng)用，此前國(guó)家發(fā)改委層印發(fā)通知，計(jì)劃利用風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等方式合成綠氨并摻燒，目標(biāo)到2025年，首批煤電低碳化改造建設(shè)項(xiàng)目全面開(kāi)工，相關(guān)項(xiàng)目度電碳排放較同類低20%。

對(duì)于燃機(jī)摻氫，當(dāng)前GE旗下E/B級(jí)燃機(jī)已具備100%的燃?xì)淠芰?，早?021年我國(guó)就有應(yīng)用，國(guó)電投荊門(mén)綠動(dòng)電廠成功實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)15%摻氫燃燒運(yùn)行，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)最高摻氫比例達(dá)30%。
合成氨的技術(shù)非?！皞鹘y(tǒng)”，合成氨的運(yùn)行模式一般是穩(wěn)定的負(fù)荷，綠氫生產(chǎn)則是波動(dòng)的、間歇的、隨機(jī)的，如何使氫氨匹配耦合是一大難點(diǎn)。

綠色甲醇的發(fā)展

綠色甲醇分為生物甲醇和綠色電甲醇，生物甲醇是指由林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、工業(yè)有機(jī)廢水、城市有機(jī)固廢及畜禽糞便等生物質(zhì)生產(chǎn)的甲醇。綠色電甲醇則是用綠氫與可再生CO2合成。

關(guān)于綠甲的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，僅國(guó)際綠氫組織和歐盟對(duì)綠色甲醇有相關(guān)要求，國(guó)際綠氫組織的二氧化碳當(dāng)量閾值為0.3kg，歐盟為3.4kg。

2024年，歐盟碳排放交易計(jì)劃提出將航運(yùn)業(yè)碳排放納入碳計(jì)劃市場(chǎng)，直接推動(dòng)了甲醇燃料的發(fā)展，截止2023年底，公開(kāi)的甲醇雙燃料船舶訂單已超過(guò)100艘。

綠色航煤的起步

國(guó)際能源署數(shù)據(jù)顯示：航空運(yùn)輸業(yè)的碳排放占全球總量的2%。2013年，歐盟提出將國(guó)際航空運(yùn)輸行業(yè)納入碳排放交易計(jì)劃。2021年，國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)提出到2050年實(shí)現(xiàn)航空運(yùn)輸行業(yè)凈零碳排放的目標(biāo)，對(duì)此，制定了通過(guò)可持續(xù)航空燃料（SAF）替代進(jìn)行減排的方案。

最成熟的綠色航煤的合成方式是廢棄動(dòng)植物油或廉價(jià)生物油料加氫異構(gòu)合成，也可以通過(guò)纖維素、木質(zhì)素等生物質(zhì)氣化成合成氣，經(jīng)費(fèi)托合成后再加氫裂化、加氫異構(gòu)改質(zhì)生成。航煤主要是由烷烴、環(huán)烷烴或環(huán)烷烴衍生物以及少量烯烴組成的以C8-C16為主的混合燃料。而費(fèi)托合成工藝制得的沒(méi)有幾乎不含芳烴或環(huán)烷烴，會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的密封件泄露，是需要解決的一大難題。

在全球低碳的大背景下，氫基綠色能源是多個(gè)行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要載體，對(duì)此，更需要政策指引、技術(shù)進(jìn)步、提需降本的推動(dòng)。

內(nèi)容根據(jù)嘉賓現(xiàn)場(chǎng)演講整理，未經(jīng)嘉賓審核

來(lái)源：氫能觀察   

記者：李航