




摘 要: 在“雙碳”目標的要求下,綠氨作為零碳燃料和氫能的載體,受到了重大關注。綠氨可用于發電、燃料電池、交通運輸等多個領域,為能源供給的多元化和可持續性提供了新的途徑,然而綠氨發展現階段仍存在安全性、環保性和經濟性等挑戰。文章綜合介紹了氨能的燃料特性、獨特優勢以及產業發展現狀,論述了氨能的應用現狀,分析了氨能的主要挑戰,并對氨能的未來前景進行了展望。
關鍵詞: 綠氨;平準化成本;雙碳目標
中圖分類號:K91、TQ113.2" " 文獻標識碼:A " " "DOI:10.13677/j.cnki.cn65-1285/c.2025.01.03
一、引言
2022年,國家發改委和國家能源局共同發布了《“十四五”現代能源體系規劃》,提出了要加快建設現代能源體系的重要任務。該規劃旨在通過實施能源雙控和非化石能源目標制度,引領能源綠色低碳轉型,并努力實現碳達峰和碳中和目標。中國的能源革命進展順利,能源結構不斷優化,形成了多方面推動的供應體系。盡管可再生能源的發展位居世界前列,但仍面臨著發展不平衡不充分的挑戰1。
氫能因其清潔、高效、低碳和靈活等特點備受關注,被視為替代傳統化石能源、緩解氣候變化、構建清潔低碳安全高效能源供給體系的重要戰略選擇,得到了大力發展。氨作為天然的儲氫介質,具有高儲氫密度和便于安全運輸的特點,同時它也是一種零碳燃料,可作為氫能的高效清潔載體2。與氫氣相比,氨氣已經實現了規模化工業利用3。發展氨作為儲氫介質,可以有效解決高壓氫氣儲運難題和氫能產業發展瓶頸,構建“清潔高效合成氨—經濟安全氨能儲運—無碳高效氨氫利用”的“零碳”循環技術路線4。這將推動氫氨燃氣輪機發電和氫氨固體氧化物燃料電池系統等新型能源技術的發展,對保障國家能源環保安全和社會經濟可持續發展具有重要意義1。
二、氨能特性
(一)氨的物理特性與應用體系
氨在常溫常壓下為化學性質穩定的無色氣體,標準狀況下氨氣的密度為0.771 g/L,相對密度為0.5971,沸點為-33.5℃,熔點為-77.75℃,由于氨氣比空氣輕,同時具有強烈的刺激氣味,泄露后擴散快,不會聚集,很容易發現行及時處理,因此具有較高的安全性,適合作為燃料使用。
氨作為富氫化合物,可作為良好的氫能載體,其重量載氫能力高達17.6%,體積載氫效率是氫氣的150%。與純氫相比,氨氣最大的優點在于易液化、儲存和運輸。常壓下-33℃或者常溫下9個標準大氣壓的壓力就能夠實現氨氣液化,并可直接使用普通液化氣鋼瓶儲存;而氫氣在常壓下則需要降至-283℃這一極低溫度才可實現液化,同時還必須使用價格昂貴的特殊材質儲罐存儲。同質量液氨的儲罐在成本上是液氫儲罐的0.2%—1%,而液氨的單位體積重量密度又是液氫的8.5倍,同時液氨的蒸發速度只有液氫的1/102。氨易于存儲運輸的特性可以解決純氫難以大規模、長距離儲運的難題。氨由于其優異的物理特性越來越受到各國重視,并從化肥逐漸被應用到綠色零碳能源載體。
(二)氨的化學特性
氨是一種可燃性富氫化合物(NH3),不含碳,可由空氣中的氮元素和水中的氫元素合成,完全反應時產生水和氮氣,不產生污染物和溫室氣體二氧化碳(CO2)。與汽柴油相比,氨燃料燃燒時的空燃比較低,在相同進氣量下可以釋放更多能量。盡管氨燃燒緩慢、燃燒時產生的熱值低,但氨的高辛烷值意味著它能夠在高壓縮比下穩定燃燒,同時氨燃燒的熱損失比也要遠低于氫氣和汽柴油,是一種高功率的清潔燃料。
氨除了可直接作為燃料燃燒動力外,還可以用于固體氧化物燃料電池、堿性燃料電池及堿性膜燃料電池中。液氨的能量密度可達液氫的1.5倍以上,約是鋰離子電池的9倍3。按照現有的燃料電池技術,相同溫度下氨燃料的功率密度與氫燃料接近,在未來可代替氫作為燃料電池的理想燃料。
(三)氨的應用體系
合成氨作為世界第二大化學品,早在20世紀就實現了規模化生產,工業上通常采用傳統的哈伯法在高溫、高壓和催化劑作用下將氮氣和氫氣合成氨,技術已經非常成熟。新型合成氨技術包括綠氫合成氨、光催化、電催化等,可以逐漸實現傳統合成氨向綠氨的過渡。目前,氨的生產、儲運、供給等環節已成體系,具有完整的產業鏈結構和生產貿易體系,是農業化肥和基本有機化工的原料,約有80%用于制備化肥原料,未來將逐漸在儲能和動力系統得到應用。中國作為世界上最大的合成氨生產國和消費國,擁有良好的合成氨及氨利用基礎條件,為未來氨能的推廣提供了堅實的基礎,能夠滿足大規模氨能應用的需求。
三、氨能應用現狀
(一)內燃機應用
氨具有高辛烷值(gt;130),同時抗震爆性好,可用作內燃機燃料,通過提高壓縮比來獲得更好的輸出功率,熱效率高達50%,甚至接近60%1。此外,氨作為零碳燃料,其完全燃燒產物只有水和氮氣,不污染環境。氨的燃燒特性存在著火界限狹窄、層流燃燒速度低、最小點火能量高等燃燒惰性,通常不單獨用作燃料使用,而是將氨與燃燒性能較好的燃料摻混來改善其燃燒特性,如“柴油+氨氣”或“氫氣+氨氣”等混合模式進行優勢互補。在實際燃燒過程中,氨由于燃燒速度慢,會導致燃燒不充分和氧化發生,氨燃料的氮元素會以大量NOX(氮氧化物)排放,相較于CO2會造成更嚴重的溫室效應。因此,在氨燃燒的過程中選擇合適的溫度、壓力,并采取尾氣處理措施對于提高氨能利用效率,降低氮氧化物排放至關重要,使用SCR(選擇性催化還原)或三元催化劑可以有效清除氨內燃機的氮化物排放。
氨燃料內燃機主要分為車用和船用發動機,適用于乘用車、公共汽車、重型卡車以及船舶等應用場景,目前的研究主要熱點和發展方向是氨能船用內燃機,許多國家和企業都已經開始研究氨燃料在船舶動力中的應用。在氨燃料發動機領域,歐洲目前處于領先地位。德國船用發動機廠商曼恩能源方案公司計劃于2024年推出面向大型船舶的氨動力專用發動機,芬蘭船用發動機制造商瓦錫蘭正與挪威海工船東Eidesvik以及挪威國有能源公司Equinor聯合研發一艘以氨燃料電池為動力、可完成遠距離航行的零排放大型船舶,預計最早于2024年下水。2023年1月,日本郵船株式會社、日本船廠與日本IHI機構聯手推出世界上第一艘氨氣浮式儲存再氣化駁船,并獲得日本船級社的原則性認可。日本計劃在2025年完成純氨燃料船示范并積極推進氨燃料船的商業化。韓國現代尾浦造船在2020年7月設計的載重量50 000噸氨動力中程成品油船獲得了英國勞氏船級社原則性認可證書,預計將于2025年實現商業化運營。
我國同樣也積極投入氨燃料內燃機的技術研發和示范應用中。2022年1月,大連理工大學隆武強教授團隊成功開發了我國首臺氨/柴油雙直噴二沖程內燃機原理樣機,填補了我國在氨燃料低速機工程化應用的空白。2023年6月,一汽解放氨氫融合直噴零碳內燃機全球首發點火成功,這是氨能在重型商用車動力領域的重要里程碑。此外,中國也積極推進氨燃料船的示范,2020年10月,我國江南造船集團研發的氨燃料動力超大型液化氣體運輸船獲得英國勞氏船級社頒發的原則性認可證書。2022年3月,由中國船舶集團有限公司旗下上海船舶研究設計院自主研發設計的中國首款7 000車位氨動力汽車運輸船正式獲得DNV頒發的原則性認可(AiP)證書2,標志著中國造船業在氨燃料動力船領域的重要突破。
(二)SOFC應用
燃料電池作為一種新興的能源形式,具有能量密度高、零排放、使用靈活等優點,被認為是未來可持續能源的重要組成部分。在不同類型的燃料電池中,固體氧化物燃料電池(SOFC)具有發電效率高、燃料適應性強、高溫余熱可回收等優點,是一種高效綠色能源轉換技術,被廣泛應用于大型發電、分布式發電及熱電聯供、交通運輸及調峰儲能等領域。目前,以甲烷和天然氣為燃料的SOFC系統研究已經較多,但由于存在碳排放問題,仍需要尋找合適的零碳燃料構建SOFC系統。氨氣作為無碳富氫燃料,具有很高的氫密度,生產工藝成熟,同時又便于存儲和運輸,其作為固體氧化物燃料電池(SOFC)的燃料具有廣闊的應用前景。以氨為燃料的SOFC 常以Ni陽極作為NH3分解的良好催化劑, 通常在高溫(800℃—1 000℃)下運行,電池副產物僅為氮氣和水,不存在積碳問題1。已有研究表明,直接氨燃料電池(DA -SOFC)相對使用氫氣的 SOFC 具有更好的性能2。
世界范圍內,固體氧化物燃料電池已進入商業示范應用階段,主要應用在便攜式電源、燃料電池汽車、分散式供電供暖等領域。日本、歐美和韓國等國家和地區都在積極研發氨能SOFC技術,其中日本是氨能SOFC技術的引領者,IHI株式會社開發了一個1kW級NH3燃料SOFC系統,并在繼續開發更大的商用NH3燃料SOFC系統,以實現SOFC的分布式零碳發電。2023年1月,總部位于挪威的清潔能源解決方案提供商Alma Clean Power設計研發的1MW氨燃料船用固體氧化物燃料電池系統正式獲得船級社頒發的原則性認可(AiP)證書。由Eidesvik擁有和運營的“Viking Energy”號將被改造成世界上第一艘氨動力固體氧化物燃料電池船舶,其將擁有總功率為2MW的燃料電池模塊,并與現有的雙燃料發電機組和電池組集成,以允許船舶僅使用無排放的綠色氨作為船舶動力,以證明氨動力燃料電池系統遠距離零排放航行和海上運營的可行性。
與全球領先國家相比,我國燃料電池產業起步較晚,但進步明顯,追趕較快。2022年,福州大學化肥催化劑國家工程研究中心研發團隊,首創常壓低溫氨分解催化劑,并開發出“氨-氫”燃料電池系統,解決了“氨-氫”能源轉換過程中關鍵科學技術難題。2022年1月,由福大紫金和廈門金龍共同打造的全國首輛氨氫燃料電池客車在福州大學啟動;同年2月,由福大紫金開發的3千瓦級氨-氫燃料電池發電站正式交付并投入使用,以氨為燃料實現了清潔無碳發電。
(三)燃氣輪機應用
相較于內燃機,燃氣輪機通常燃燒氣體燃料,且燃燒室體積不受限,以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械,是一種旋轉葉輪式熱力發動機。早在20世紀60年代就已有將氨用于燃氣輪機的相關研究,但受技術限制及成本問題進展較慢。現階段將氨應用于燃氣輪機發電的研究已經較為廣泛,可分為混燒和純燒兩種技術路線,混燒是指在燃氣輪機發電的燃料中混入氨進行燃燒,而純燒則是僅使用氨作為燃料,目前在氨發電中混燒的技術更為先進。由于氨本身存在的燃燒缺陷,其作為燃氣輪機燃料仍存在一定的問題,較慢的動力學和較低的燃燒溫度使得氨作為燃料的燃燒效率較低,目前仍以初級的應用研發和工程示范為主,氨燃氣輪機的燃燒穩定性和氮氧化物處理仍需要深入研究和探索。
以日本為代表的部分國家正在積極探索以氨為燃料的清潔火力發電技術,以加快電力部門的脫碳進程。日本最早在50千瓦微型燃氣輪機上實現了氨能和甲烷的雙燃料發電,燃燒效率可達90%1。2021年3月,日本成功實現了70%的液氨在2 兆瓦級燃氣輪機中的穩定燃燒,并能同時抑制氮氧化物產生2。豐田能源解決方案株式會社成功開發了50千瓦級和300千瓦級的氨專燒微型燃氣輪機。目前日本三菱重工正在開發100%氨氣發電的40兆瓦氨燃氣輪機,并計劃在2025年以后實現商業化。美國GE發電公司也于2021年6月宣布與日本石川島株式會社IHI簽署諒解備忘錄,共同制訂氨燃氣輪機路線圖。
國內有關氨能在燃氣輪機發電領域的研究及應用相對較少,主要偏向于理論和基礎研究。我國氫氨燃氣輪機技術與天然氣燃氣輪機技術相比,仍有較大差距,示范性應用較少。
(四)蒸汽輪機應用
火電機組混燒或純燒液氨等低碳燃料是電力部門低碳化改造的重要技術路線。在燃煤火力發電領域應用氨混燒時,基本不需要改變現有設備,花費較少的成本即可實現CO2減排效果。由于氨的燃燒速度較慢,燃燒穩定性差,以及目前可再生能源生產氨的能力有限,現階段純氨仍無法完全代替燃煤用于發電3,更經濟可行的選擇是與煤炭混燒,將氨和煤按比例混合,作為鍋爐燃料,既實現穩定燃燒,又達到低碳排放,之后再提高混合比例,最終實現100%使用氨燃燒技術進行發電。
現階段氨燃料用于蒸汽輪機發電的研究仍然處于起步階段,2021年6月,日本最大火力發電公司JERA開始在其愛知縣的100萬KW級碧南火力發電站開展20%氨混燒實證試驗。日本IHI公司也已建成10MW的摻氨燃燒示范裝置,并在推進實施1 000MW規模的電廠摻氨實驗。韓國也在積極推動液氨發電及氨氫混合發電技術聯合研發與產業化,斗山重工、現代重工和樂天精密化學等企業也將聯合開發一種“雙燃料綠色氨”的新型發電模式。
2022年1月,國家能源集團宣布,世界首個燃煤鍋爐混氨燃燒技術工業應用項目在山東煙臺成功投運,并順利通過中國電機工程學會與中國石油和化學工業聯合會組織的技術評審,在國際上首次實現40兆瓦等級燃煤鍋爐氨混燃比例為35%的中試驗證,驗證了燃煤鍋爐混氨燃燒的可行性。2023年4月,合肥綜合性國家科學中心能源研究院和皖能集團聯合研發的大型煤電機組大比例摻氨燃燒技術,在300MW燃煤機組實現多工況負荷下摻氨10%—35%平穩運行,在國際上率先實現了目前最高摻氨比的燃煤發電機組清潔高效燃燒,標志著我國摻氨燃燒降碳技術達到國際領先水平,率先進入工業級應用階段。
四、氨能發展挑戰及前景
氨能作為重要的氫基燃料,發展前景樂觀,但是(如表1所示),氨能發展現階段仍存在安全性、環保性和經濟性等挑戰。
(一)安全性
氨的燃點是 651℃,在液化狀態下不易燃燒,但若泄漏在室外條件下,可馬上形成氣態氨,可與空氣混合后形成爆炸性混合物,當氨氣在空氣混合物中濃度達到16%—25%時,遇明火就會引起爆炸,在《石油化工企業設計防火規范》中氨氣被劃分為乙類火災危險氣體。由于液氨極易氣化,液氨儲罐存在一定的物理爆炸風險,需要尤為注意在氨的制取及儲運環節發生泄露。
氨有強烈的刺激性和腐蝕性,且極易溶于水,在常溫常壓下,1體積水能溶解約700體積的氨,在《職業性接觸毒物危害程度分級》中氨氣被劃分為IV類輕度危害氣體。由于高氣化潛熱的特性,人體直接接觸液氨會引起嚴重的化學燒傷,被腐蝕部位呈膠狀并發軟,可發生深度組織破壞,難以治愈。吸入通常是接觸氨氣的主要途徑,會對人的呼吸系統產生刺激,并對眼睛和皮膚粘膜迅速造成損傷,引發流淚畏光、視物模糊、發炎水腫甚至急性輕度中毒,嚴重者會出現失明甚至死亡。
雖然氨的危險性遠低于氫,但氨具有較強的腐蝕性、揮發性和刺激性,其安全性是氨運輸經濟性的保障。所有運輸氨的交通方式均發生過事故,但都不具備極端危險性(如表2所示),其中管道運輸被評定為低風險,駁船運輸被認為是中等風險,而鐵路和公路運輸被視為高風險1。
(二)環保性
氨具有一定的環境污染性,排放到大自然中會危害自然界氮循環,從而危及生態環境和人類健康。氨作為PM2.5的重要前體物之一,其在污染形成過程中起到關鍵作用,極易與二氧化硫、二氧化氮發生大氣化學反應生成硫酸銨、硝酸銨等二次無機顆粒物,生成細顆粒物(PM2.5),加速了大氣霧霾的形成2。已有研究表明,化肥施用與畜禽養殖是我國大氣氨排放的主要組成部分,兩者排放之和占比達到80%以上3,現階段迫切需要減少農業氨的排放。
氨燃料的沸點、汽化潛熱以及自燃溫度高,需要較高的點燃能量,通常需要使用引燃劑,同時,燃燒速度慢、燃燒范圍窄、燃燒溫度性差,目前仍較難應用于“快響應”場景。在排放方面,氨作為燃料使用的相關技術還不成熟,若氨燃燒不充分,會產生大量的氮氧化物(NOx),誘發多種呼吸道疾病從而影響人體健康,并產生酸雨、臭氧層破壞、光化學污染等一系列問題。未燃燒的氨氣也容易泄露,從而造成嚴重的環境問題。
(三)經濟性
現階段我國95%以上的合成氨由化石能源制得,合成氨中超過80%是由煤氣化產氫再加工合成,即所謂的“灰氨”,其生產制備過程中會產生大量二氧化碳。綠氨以可再生能源電解水制備的氫氣與氮氣為原料進行合成,可實現全生命周期下的“零碳”排放,但當前占比極少。在節能減排的要求及氨能應用逐漸趨于成熟的大背景下,未來合成氨市場將進一步由傳統合成氨向綠氨轉移,綠氨的市場規模將逐漸得到釋放,不過,綠氨的經濟性表現較差。
根據文獻1研究所得(如圖1、圖2所示)為面向不同應用場景的中國氨能全產業鏈平準化成本結果,由于電解水制氫+HB合成氨及電化學合成氨路線較多,此處只是列舉堿性電解液電解水技術(AE)電解水制氫+HB合成氨制儲運應用結果。
圖1為加氫站應用場景下中國氨能全產業鏈平準化成本結果2。該應用場景下氫能全產業鏈平準化成本在3.19—14.03元/千克之間。其中,煤制氫-氣氨-管道輸送路線平準化成本最低,為3.19元/kg,光伏PEM電解水制氫-液氨-液氨廂車路線平準化成本最高,為14.03元/千克。其余各種制取儲運技術路線的全產業鏈成本中,天然氣重整制“氫+HB”合成氨路線全產業鏈平準化成本在4.36—4.91元/千克,其余電解水制氫+HB合成氨路線中,核電和水電電解水路線平準成本較低,主要與其年運行時間、產氨量較高有關。從氨能全產業鏈不同環節的平準化成本看,所有技術路線在制氨環節的平準化成本最高,應用環節平準化成本最低。
圖2為氨燃料供給站場景下中國氨能全產業鏈平準化成本結果。由于氨能可直接作為燃料用于交通,在這一場景下,無應用環節平準化成本,所有路線的平準化成本在2.95—12.17元/千克之間,平準化成本高低分布與加氫站場景基本保持一致,制氨成本仍是全產業鏈成本中占比最高的部分。
圖3為化工廠應用場景下中國氨能全產業鏈平準化成本結果3。由于氨能可作為化學原料直接用于化工領域,在這一場景下,無應用環節平準成本,所有路線的平準化成本在2.84—12.07元,制氨成本仍是全產業鏈成本中占比最高的部分。另外,由于煉鋼廠、發電廠的儲運距離與化工廠差距不大,因此全產業鏈平準化成本與化工廠相似。
可以發現,目前不同氨能的制儲運技術路線成本存在明顯差異,傳統化石能源制氨成本最低,綠氨經濟性相對灰氨較差,需要進一步提效降本1。
(1)不同氨能的制儲運技術路線在平準化成本方面存在顯著差異。制氨端,傳統化石能源制氨的平準化成本明顯低于可再生能源電解水制氫-HB合成氨。管道輸送仍是成本最低的儲運技術,運用液氨廂車則成本最高。
(2)制氨端,總體而言各種制氨技術路線的氨能制取平準化成本在2.69—10.95元/千克之間。其中,煤氣化+HB合成氨工藝制氨成本最低,為2.69元/千克,光電PEM+HB合成氨的制氨成本最高為10.95元/千克,天然氣重整+HB合成氨制氨成本為4.46元/千克。電解水+HB合成氨制氨成本在5.17—12.97元/千克之間,PEM電化學制氨成本在4.80—11.32元/千克之間。
(3)氨能儲運和應用端,各種儲運技術和應用場景下氨能的儲運應用成本具有顯著差異,整體成本在0.14—1.65元/千克之間。其中,氣氨管道輸送后運至氨能發電廠的情景氨能儲運應用平準化成本最低為0.14元/千克,液氨廂車運送至航天發射中心的情景氨能儲運應用平準化成本最高為1.65元/千克。氨燃料供給站場景各儲運應用路線平準化成本為0.26—0.60元/千克;鋼鐵廠、氫能發電廠、氨能發電廠等場景的儲運應用單位氨能成本均在1元以下。
(四)前景展望
隨著傳統化石能源的逐漸退出,氨作為零碳燃料和氫能的載體,是實現社會經濟未來綠色發展的重要支柱,將有力推動“雙碳”目標的早日實現。現階段基于化石燃料的傳統合成氨仍存在高耗能、高排放等問題,綠氨在制取技術、經濟性等方面也存在一定挑戰。在可再生能源大規模發展的背景下,亟需尋找綠色高效的制氨方案,實現低能耗、低排放、可持續的氨生產,從而讓氨能成為整個能源體系的重要組成部分。基于我國當前能源發展趨勢,我國氨能低碳生產可以先以工業副產氫為過渡,再逐漸過渡到可再生能源電解水技術制取綠氫,探索低溫低壓條件下利用氫氣和氮氣合成氨的新技術,最終實現綠氨的生產成本降低以及規模化發展。
除了增加綠氨供應以滿足能源需求外,世界各國應積極探索新興的氨能源產業,投入氨內燃機、氨能SOFC系統、氨燃氣輪機以及氨蒸汽輪機發電等氨能利用技術的研究中,努力實現氨能對化石燃料的替代,大幅降低碳排放量,實現電力部門、海運部門、制造部門等多部門的深度脫碳。
現階段學界普遍認為,氨動力船舶以及火電機組摻氨發電是氨能最重要的兩個應用場景。綠氨將成為未來航運業脫碳的主力燃料之一。據英國勞氏船級社預測,在2030—2050年,氨能作為航運燃料的占比將從7%上升為20%,取代液化天然氣等成為最主要的航運燃料。日本于2021年制定了“2021—2050日本氨燃料路線圖”,預計將于2040年建設純氨發電廠。我國現已實現35%摻燒比例摻氨發電技術,但在商業化進程中仍面臨著挑戰,對于氨燃燒的反應動力學機理仍處于不斷驗證改進階段。氫-氨模式作為當下可預期條件下最具技術和經濟可行性的方案,可以有效發揮氨能在長距離運輸和長時間儲能上的優勢,為大規模用氫提供保障。為早日實現碳中和目標,不同應用場景應根據實際需求和技術特點探索多元氨能利用手段,以選擇最經濟可行的脫碳技術路線。
應加快氨能全產業鏈系統化部署,擴大氨能儲運基礎設施,綜合考慮我國地理位置以及自然稟賦,建設大規模液氨儲罐群并規劃遠距離液氨管道網絡,構建成熟穩定的氨能供應體系。此外,可在部分區域試點開展光伏制氫、風電制氫以及谷電制氫等示范項目,構建多元氫能供應格局,開展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范,推進氫氨一體化發展,為氨能提供示范性應用項目,最終形成氨能規模化應用的全產業鏈。
五、結論與建議
氨能的應用挑戰與前景分析是重要的學術研究方向。文本在進行文獻綜述基礎上,首先簡單介紹了氨能的特性和發展情況,然后重點梳理了氨內燃機、氨SOFC系統、氨燃氣輪機以及氨蒸汽輪機這四個重要氨能應用場景,描述了國內外進展趨勢以及面臨的主要挑戰,為未來氨能發展提出了前景展望。
我國應積極開展高效制取綠氨技術的研發,探索以氨動力船舶以及火電機組摻氨發電為主的多元化氨能利用路線,加強氫氨一體化儲運基礎設施建設,啟動綠氨示范項目,為我國未來大規模氨能利用奠定基礎。盡管氨能仍存在安全性、環保性及經濟性等諸多挑戰,但其發展潛力巨大,有希望成為碳中和背景下的重要零碳能源之一。