氨分解(竞逐绿色能源新“战场”,氨能源或将掀起新一代能源革命)

Posted

篇首语:我会努力奋斗直到亮瞎你们的双眼。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了氨分解(竞逐绿色能源新“战场”,氨能源或将掀起新一代能源革命)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

氨分解(竞逐绿色能源新“战场”,氨能源或将掀起新一代能源革命)

竞逐绿色能源新“战场”,氨能源或将掀起新一代能源革命!

2020 年以来,全球各大主要经济主体及地区,以逐渐形成“ 绿色发展”为核心的发展理念,碳中和计划成为全球热词,以光伏、风力、氢能等为代表的清洁能源发展开始加速,一场新的能源革命正在徐徐拉开大幕。

一直以来,化石燃料燃烧所产生的二氧化碳所占比重最大,是最主要的人为温室气体,如不尽快采取实质行动,大气中二氧化碳浓度将会超过450ppm的警戒值,到21世纪末全球温升将超过4摄氏度,对人类生存将构成重大威胁。同时随着人口增长和城镇化、工业化的快速发展,全球化石能源资源有限,开发成本不断增大,保障全球能源供应面临巨大压力。而我国国情多煤少油,煤炭发电占比居高不下,石油依存度不断上升,加快发展清洁能源成必然趋势。

高碳排的化石能源占比居高不下,清洁能源亟需加快发展

资料来源:银河证券

目前我国风能、太阳能、水能发电数量位居全球第一,其中风能、太阳能相关技术遥遥领先,近年来相关投资增速不断加快。但这些新能源都有一个特点,就是供给波动较高,发电量容易受到天气环境的影响,需要配套相应的储能设备,费用高昂。那有没有一种清洁能源,它既具备资源丰富又具备供给稳定的特性?如果真要寻求一艘“诺亚方舟”去承载这个梦想,神奇的“氨”就是这样的一种奇妙物质。氨燃料是上天对中国的厚待,中国氨产量占据全球的半壁江山,合成氨厂遍布全国,拥有得天独厚的发展环境!

什么是氨能源

顾名思义,氨能源是一种以氨为基础的新能源,旨在用无碳化合物代替化石燃料来减少排放,是一种清洁能源。美国、加拿大、荷兰、日本等国家的学者均在积极探索氨能的发展潜力。

氨的特点在于其可完全由可再生能源(如水、电、空气)生产,这与碳基原料不同。在内燃机燃烧的氨,没有硫氧化物、二氧化碳、颗粒物的排放,氮氧化物也能通过广泛应用于柴油发动机尾气处理的SCR系统减排或移除。我们完全可以说氨是一种低碳、无污染、环境友好型能源。不仅如此,价格相对低廉,低空燃比,安全性高也是氨的特点。

氨能源的优势

存储与燃料成本低。氨气只需要10 bar压力加上-10摄氏度即可液化,非常便于储存和运输,油轮和油罐车都可以安全输送。而且据相关报告指出,氨储存后的可利用率高达99%,储存损耗极低。另外,从下图可以看到未来的氨气燃料成本是很低的。而且随着电解技术的提高,预期电解氨的成本也会大幅下降。

总燃料成本预期

数据来源:英国南安普顿大学

供给充足。氨能源的制备原料不受限制。由于氨可以通过正负极翻转方式,利用水和氮气制备氨,或者使用可再生能源由来的二氧化碳氢加钌元素催化合成氨,所以氨的原料理论上不受限制的且可以绿色的。此外,使用世界化肥产业已有140年历史,供应链日臻成熟,大规模合成氨的理论成本具备吸引力。

工业制氨流程

数据来源:Science

氨能源利用效率较高。以相同运力需求的船舶为例,在与众多能源的比较中。氨能源价格排倒数第四低,在重量与体积的比较下,重量低、体积小、密度大,在排名中处于较好的上游排名。而在环境清洁方面氨是仅次于氢的。

相同船舶运力下不同能源横向对比

数据来源:英国南安普顿大学

氨能源的应用与前景

首先,船舶是率先使用氨能源的运输工具。国际能源机构认为,预计到 2060 年将有 60% 以上的新船使用氨或氢作为燃料。据著名清洁能源公司Haldor Topsoe 的预测,300GW风电装置就能满足船舶能源消耗的30%。

其次是电力。日本政府已经计划将氨发电作为主力发电能源。日本IHI公司在2020年12月已经成功开发在天然气中混合60%氨燃料,与纯天然气燃烧相比,减少60%二氧化碳排放,NOX氮氧化物排放也符合环境标准。从日本政府的氨燃料消费计划表中可以看出,日本为了减少风力发电与太阳能发电的天气限制,完成提到过的2050年之前温室气体0排放的目标,采用了环境友好的氨能源。日本政府预计氨消费量在2050年将达到3000万吨,市场规模有1万7000亿円(约合人民币994亿人民币)

日本政府氨燃料预期消费量

数据来源:日本政府公告

而早在2017年澳大利亚可再生能源事务处已经开始可再生能源出口经济工作,在2018年提供经费2000万澳元用于包含氨在内的可再生能源研究。

最后,液氨是富氢物质,是氢能的理想载体。美国西北大学研究人员Sossina M. Haile表示,氢燃料电池的弊端一直是缺乏用于输送的基础设施,且运输氢既困难又昂贵,但一个广泛的氨水运送系统已存在,能帮助氢能源的储运。

氨能源是富氢载体,能帮助氢能利用

数据来源:知乎

氨能源产业链分析

氨能源的产业链主要分为氨气的制备、运输保存、应用三个方面。

氨能源产业链

资料来源:知乎

在上游氨气制取方面,目前行业内较为常见的制氨法大致有三种,分别是天然气制氨(程序复杂,效率较低)、重质油制氨(粉尘多、噪音大、碱液污染)以及煤炭制氨(污染气体排放大),而在我国的氨气制造方式是煤(焦炭)制氨,在制造过程中会有大量的污染气体排放(二氧化硫、一氧化氮等),且烧煤维持制取过程中会产生粉尘、二氧化碳等,对于环境破坏加大,制备效率较低,使得氨气作为工业气体或燃料的性价比较低。

近期,以电炉代替传统煤炉的分解炉取得技术突破,在风电、光伏等新发电方式下,电产能上升,国内光伏发电产能过剩的大环境下,合理运用电能制氨将会是电转化为其他燃料的大趋势,新方法在制氨过程中效率大大提升,气体粉尘污染降低,作为一种一种价值高、风险低的燃料,后续需求将会上升。

制氨电炉设备

数据来源:公开资料

中游储运方面,相较于氢气保存运输成本较高来说,低密度气体运输所需压力大,对于压强稳定性要求极高,极易在移动运输中发生爆炸风险,而液氨的移动运输保存安全系数较高,20℃、891kPa下即可液化,对于压强的敏感度低于氢气,只需罐体做好无氧封箱措施,人员注意合规安全运输即可。目前,移动运输液氨工艺十分成熟,全球已有120多个港口可以处理氨气产品的进出口,此外还有大量氨气存储设施。这些基础设施为船用氨气燃料的供应打下了良好基础。

最后,在下游的应用方面,氨气的主要应用场景大致分为三类。首先,是以燃料形式作为能源供给(船舶燃料),目前重燃油的使用在船舶运输最为普遍,航运业若想实现气候目标,就必须逐步淘汰重燃油,日本近期规划到2025年,日本船舶将有超三分之一将会以氨作为燃料。

成本价格对比

数据来源:能源发展规划

其次,是作为新能源车电池替代相关的氨基电池领域,目前新能源汽车以三元锂电池为主,在后期的电池污染回收将是未来所需要面临的大问题,使用绿色气体燃料电池作为替代能源已在行业取得一定共识,因此推广应用替代燃料非常有必要。

最后氨作为制氢的手段之一,在制备过程中,对比传统电解水制氢而言,所需要的能耗低,成本优势明显,且制成氢的纯度优势巨大,且较容易储存。未来可以作为制氢的主要原材料。

氨气制取氢气

数据来源:公开资料

结论

综上所述,氨作为一种新型可持续能源,其空燃比低,燃烧损失小,制备成本低,未来发展潜力巨大。伴随着经济不断发展,交通压力增大,环境污染严重,中国今后的发展,包括在当今世界形势之下,如何去解决能源依存度的问题,时时刻刻考验着每一位能源领域的参与者。而中国的氨产量占据全球的半壁江山,同时氨的运输体系和分布网络在世界上可以说是最完善的,因此,氨在解决国内能源依存问题、降低碳排放等诉求上将发挥越来越重要作用。我们预计,后续相关部门也有望出台相关政策,大力支持氨能源产业发展,届时,氨能源相关产业链将迎来投资良机!

本文为越声理财投研部针对新能源领域研究的系列文章之一。随着我们研究的深入,后续将就这个系列推出更多研究性文章,提示更多具备深度价值的产业链投资机会。希望各位读者保持关注。

越声理财投研部

2021.06.23

本报告中的信息均来源于公开资料,我公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。报告中的内容和意见仅供参考,并不构成对所述证券买卖的出价或征价。我公司及其雇员对使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。本报告仅向特定客户传送,版权归投资所有。未经我公司书面许可,任何机构和个人均不得以任何形式翻版、复制、引用或转载。

(郑重声明:使用越声产品者须签订投资顾问合同和通过风险评测!以上内容建议仅供参考,其中所涉及的个股等证券标的不构成阅读者任何投资建议,据此买卖造成的损益,与本公司无关,本公司不承担任何法律责任。)

相关参考

氨分解设备(福大团队携手企业力争打造万亿级产业链)

“氨-氢”转化实现零碳供电福大团队携手企业力争打造万亿级产业链去年3月,习近平总书记来闽考察时强调,我们国家进入科技发展第一方阵要靠创新,一味跟跑是行不通的,必须加快科技自立自强步伐。嘱托,声声入耳。在...

液氨分解炉(脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探讨)

【能源人都在看,点击右上角加\'关注\'】摘要:近年来,由于尿素制氨比液氨法具有更高的安全性,在SCR脱硝新建或改造项目中,液氨站越来越多地被尿素制氨系统取代.本文以辽宁某电厂为例,探讨与对比了尿素热解与尿素催化水解...

液氨分解炉(脱硝SCR液氨站改尿素制氨技术探讨)

【能源人都在看,点击右上角加\'关注\'】摘要:近年来,由于尿素制氨比液氨法具有更高的安全性,在SCR脱硝新建或改造项目中,液氨站越来越多地被尿素制氨系统取代.本文以辽宁某电厂为例,探讨与对比了尿素热解与尿素催化水解...

氨分解纯化设备(科研人员研发出高性能新构型钯复合膜并将其应用于氨分解膜反应器)

...料电池氢源快速启动的要求;将该不锈钢钯复合膜用于氨分解膜反应器制氢,氨分解完全转化温度显著降低。用于氢气分离的金属钯膜分离具有小型、静音、紧凑的优点,属于燃料电池氢源关键技术,可与液态阳光燃料(如甲醇...

氨分解催化剂(氨分解制氢催化剂)

SCST-405系列氨分解制氢催化剂是在液氨加热至800℃~850℃,在催化剂作用下,将氨进行分解,可以得到含75%H2、25%N2的氢氮混合气体。主要反应如下:2NH3=3H2+N292.4kJ/mol应用领域氨分解制氢装置;天然气二段转化制氢装置;焦炉气制...

清洗加氨(科普丨「前沿」清洁氨有望为地球提供动力)

...经济:把阳光装进瓶子澳大利亚多风的海岸提供了大量的能源,有一天它可能会作为无碳燃料出口。澳大利亚莫纳什大学化学家DouglasMacFarlane说,该国古老而贫瘠的土地是新增长的沃土:这里有风车和太阳能板的广袤“森林”。...

清洗加氨(科普丨「前沿」清洁氨有望为地球提供动力)

...经济:把阳光装进瓶子澳大利亚多风的海岸提供了大量的能源,有一天它可能会作为无碳燃料出口。澳大利亚莫纳什大学化学家DouglasMacFarlane说,该国古老而贫瘠的土地是新增长的沃土:这里有风车和太阳能板的广袤“森林”。...

炉前分析仪使用说明(脱硝系统氨逃逸测试方法浅析)

【能源人都在看,点击右上角加\'关注\'】北极星大气网讯:摘要:目前脱硝系统氨逃逸测试方法主要可以分为在线仪器分析法和离线手工采样分析法。主要论述了在线仪器分析法中的可调谐激光吸收光谱技术和稀释取样法,及离...

炉前分析仪使用说明(脱硝系统氨逃逸测试方法浅析)

【能源人都在看,点击右上角加\'关注\'】北极星大气网讯:摘要:目前脱硝系统氨逃逸测试方法主要可以分为在线仪器分析法和离线手工采样分析法。主要论述了在线仪器分析法中的可调谐激光吸收光谱技术和稀释取样法,及离...

氨分解维修(氨气不除,猪病难消,冬季除氨方法)

...是环境管理。猪舍内粪便、饲料残渣、猪舍垫草等有机物分解后会产生氨气。降低这部分氨气就要做好猪舍清洁工作。猪舍内的粪尿、脏水、料槽、饮水器等都应该及时清理,定期消毒。猪舍消毒频率一般一周一次,消毒液