11月25日,國金證券發布研報將2024年稱作氫能行業的準備年,在政策推廣、示范效應和產業降本三重驅動下,行業預計明年將迎放量,帶動產業邁向商業化,特別值得注意的是在我國光儲價格不斷下降的背景下,處于綠氫消納端的風光制儲一體化示范項目不斷上馬,在用氫規模上要遠大于燃料電池車輛行業。那么,在Power to X領域有哪些消納方式,在商業化和規模化運行的道路上目前面臨的問題又有哪些。
摻氨燃燒
2024年7月由國家發改委發布的《煤電低碳化改造建設行動方案 (2024—2027 年)》,明確提出了煤電摻氨項目的時間節點、技術、減碳目標,指出到2025年首批項目全部開工,改造后的煤電機組應具備摻燒10%以上綠氨能力,度電碳排放較2023年同類煤電機組平均碳排放水平降低20%左右。
煤電摻氨燃燒發電技術,簡單來說就是在原有煤粉燃燒發電的基礎上,混合氨氣進行氨燃燒。其技術流程總體來看大體有3個關鍵環節,一是氨的儲存及氣化,二是煤氨混合燃燒,三是尾氣處理。
2022年國家能源集團完成了國際首次40MW燃煤鍋爐35%摻氨燃燒中試驗證。2023年,國家能源集團繼續在600MW燃煤機組上成功實施了摻氨燃燒試驗。2023 年,安徽能源集團與安徽省能源實驗室合作,完成了300MW燃煤機組多工況負荷下摻氨。
項目難點:
1.儲運成本:氨氣的高揮發性意味著在儲存和運輸過程中,任何微小的泄漏都可能迅速擴散到空氣中,對存儲設備的要求較高。如轉化成液氨儲存,這面領著占比達5-10%生產成本的壓縮成本。
2.氮氧化物(NOx)排放控制難點:在摻氨燃燒過程中,如果氨未能完全燃燒,可能會以氨氣的形式逃逸到大氣中,造成二次污染。為了減少氨逃逸,需要嚴格控制燃燒條件,如提高燃燒溫度、優化空氣過量系數等,以確保氨的完全燃燒。
3.鍋爐材料與防腐技術難點?:由于氨在高溫下具有腐蝕性,傳統的鍋爐材料可能無法滿足摻氨燃燒的需求。因此,需要研發新型耐高溫、耐腐蝕的鍋爐材料,如高合金鋼、陶瓷材料等,而這些新材料的應用也增加了鍋爐的成本。
SAF(可持續航空燃料)
COP28承諾到2030年將全球航空燃料中SAF的比例提高到6%,到2035年提高到20%。
根據國際民用航空組織(ICAO)統計,全球已簽署137份承購協議,包含約533億升的SAF。
購買方前十絕大部分為歐美企業,尤其是美聯航和達美航空,分別簽署了7和8份承購協議,總承購量分別約14.3億升、3.9億升;歐美之外的企業是亞洲的日本航空和國泰航空。生產方前十也以歐美廠商為主,Gevo和Fulcrum分別以約9.6億升和6.7億升的承銷量位居前二位,承購協議數量分別為14和3份,而協議數量最多的則是Neste,共25份,承銷量約2.5億升。
而在生產工廠方面,目前全球已公布的SAF工廠至少為351個,涉及到的產能共9110萬噸,約合1139億升。
SAF有幾種生產技術路線,其中主要的有HEFA(油脂加氫)和PtL SAF(電基合成燃料),HEFA和費托反應制SAF是目前最具商業性的方式。但減排潛力最大的技術路線是PtL SAF,這種和綠氫產業結合緊密的SAF生產方式理論上可作出減碳效應接近100%的SAF成品。
目前項目有央企中能建旗下的雙鴨山綠色甲醇與綠色航油示范項目于10月14日開工,率先開始了PtL SAF工廠的建設。該項目含450兆瓦的風電場和光伏電站,通過水電解制氫、生物質二氧化碳經過費托工藝合成綠色航油,規劃年產能30萬噸綠色航油,將在2027年投入運營。中能建PtL SAF項目規劃總產能為74萬噸/年
目前PtL SAF技術主要的瓶頸是二氧化碳碳捕集技術加上電解水制氫技術的雙向高成本疊加。隨著未來風光能源價格的下降和電解水制氫效率,二氧化碳碳捕集技術效率的提升,PtL SAF依然是最受期待的綠色航油技術。