低碳轉(zhuǎn)型步入“深水區(qū)” 新動(dòng)力發(fā)力探索氫氨摻燒新路徑

    本報(bào)記者 張曉玉

    近年來(lái)，煤電機(jī)組低碳改造成為行業(yè)重要議題。作為行業(yè)中的技術(shù)先鋒，A股上市公司新動(dòng)力積極響應(yīng)國(guó)家政策號(hào)召，專注于氫氨燃料在煤電行業(yè)的研發(fā)和應(yīng)用。

    近日，《證券日?qǐng)?bào)》記者走進(jìn)新動(dòng)力全資子公司徐州燃燒控制研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“燃控院”），深入了解公司在煤電機(jī)組低碳改造方面的創(chuàng)新及挑戰(zhàn)。

    探索減碳新路徑

    走進(jìn)燃控院廠區(qū)，穿過(guò)寬敞的走廊，記者來(lái)到了燃控院的技術(shù)研發(fā)中心。走進(jìn)研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)區(qū)，記者看到一些正在進(jìn)行中的實(shí)驗(yàn)：高溫高壓下，煤粉與氫氣、氨氣的混合氣體在燃燒室中激烈反應(yīng)，精密的傳感器捕捉著每一個(gè)細(xì)微的變化，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X中進(jìn)行分析處理。

    燃控院技術(shù)部部長(zhǎng)朱紅勝向《證券日?qǐng)?bào)》記者表示，公司正在積極推進(jìn)煤電機(jī)組的低碳改造，特別是在摻氫摻氨技術(shù)方面，“公司從2016年開(kāi)始，陸續(xù)開(kāi)展了一系列氫氣和氨氣燃燒的研究項(xiàng)目，包括在煤粉鍋爐、垃圾焚燒爐及天然氣鍋爐上的摻氫應(yīng)用。”

    氫能被認(rèn)為是未來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗?，其燃燒產(chǎn)物為水，無(wú)任何碳排放。氨氣作為氫氣的儲(chǔ)能載體，具有易于運(yùn)輸和存儲(chǔ)的特點(diǎn)，在減少碳排放方面同樣具有重要作用。

    朱紅勝表示，通過(guò)“電解水制氫—氫氣合成氨氣—氨氣燃燒發(fā)電”的技術(shù)路徑，不僅可以有效解決氫氣的儲(chǔ)運(yùn)難題，還能顯著降低煤電機(jī)組的碳排放。

    據(jù)了解，在煤炭中摻入一定比例的氨，替代部分燃煤，能夠在源頭上減少煤炭的使用，減少碳排放。盡管氫能和氨能摻燒技術(shù)前景廣闊，但其應(yīng)用推廣并非易事。

    “實(shí)際上，在探索更高效的氫氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸方式的過(guò)程中，各行業(yè)都在積極尋找理想的載體。然而，目前尚未有突破性技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)一種既經(jīng)濟(jì)又高效的載體來(lái)大規(guī)模儲(chǔ)存氫氣。”朱紅勝表示，目前，一種常見(jiàn)的解決方案是將氫氣轉(zhuǎn)化為氨氣。這一技術(shù)在國(guó)內(nèi)已發(fā)展數(shù)十年，相對(duì)成熟且穩(wěn)定。特別是考慮到新能源發(fā)電與用電端之間可能存在的長(zhǎng)距離間隔，單獨(dú)制氫并鋪設(shè)管道的成本過(guò)高，而合成氨后通過(guò)加壓液化，再利用管道或槽罐車進(jìn)行運(yùn)輸，則顯得更為便捷和經(jīng)濟(jì)。

    “當(dāng)前，火電機(jī)組大多采用槽罐車運(yùn)輸燃油，未來(lái)氨氣也有望采用類似的方式，通過(guò)槽罐車或管道送達(dá)電廠。然而，我們的工作主要集中在氨氣送達(dá)電廠后的環(huán)節(jié)，對(duì)于上游的制備與運(yùn)輸，由于成本高昂和技術(shù)復(fù)雜，我們尚未全面介入。”朱紅勝說(shuō)。

    從技術(shù)角度來(lái)看，與傳統(tǒng)的煤粉摻氨相比，天然氣摻氨的燃燒條件更為復(fù)雜，氨氣在摻燒過(guò)程中需要精確控制比例和燃燒條件，以確保不產(chǎn)生過(guò)多的氮氧化物。

    “這就需要我們不斷優(yōu)化燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的算法，提高整體的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。”朱紅勝表示，公司在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些成果，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，目前的氨能摻燒技術(shù)已能將氮氧化物排放控制在每立方米200毫克以內(nèi)，遠(yuǎn)低于1000毫克的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

    據(jù)了解，包括新動(dòng)力在內(nèi)，當(dāng)前已有十多家企業(yè)和高校在氫氨摻燒領(lǐng)域展開(kāi)了積極探索，共同承接了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，主要針對(duì)氫氣和氨氣的燃燒技術(shù)進(jìn)行研究。燃控院總經(jīng)理李鶴向記者表示，這種技術(shù)創(chuàng)新或?qū)⒊蔀槊弘娦袠I(yè)減碳增效的新路徑。

    加速工業(yè)化應(yīng)用

    事實(shí)上，大部分氨能摻燒項(xiàng)目當(dāng)前仍處于實(shí)驗(yàn)和小范圍應(yīng)用階段。未來(lái)要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，需要進(jìn)一步解決氨能摻燒在大容量煤電機(jī)組中的穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題。如何在技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)氫能和氨能的規(guī)?；瘧?yīng)用，如何在技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)氫能和氨能的規(guī)?；瘧?yīng)用，也成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

    為了將實(shí)驗(yàn)室研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，新動(dòng)力采用了“三步走”策略。首先是實(shí)驗(yàn)室研究階段，公司已完成了多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試，包括氫氨混合燃料的燃燒效率和污染物控制水平；其次是中試階段，公司在小規(guī)模工業(yè)實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證這些技術(shù)的可行性；最后是工業(yè)化應(yīng)用階段，公司計(jì)劃在2026年前完成多個(gè)工業(yè)驗(yàn)證和工程示范項(xiàng)目，以確保技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的穩(wěn)定性和可靠性。

    朱紅勝表示，公司正在嘗試將氨能摻燒技術(shù)引入到更多的大型火電機(jī)組中，但由于氨氣在燃燒過(guò)程中的化學(xué)特性復(fù)雜，其摻燒比例和燃燒效率的控制仍是一個(gè)難點(diǎn)。公司的目標(biāo)是通過(guò)不斷優(yōu)化燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氫能和氨能的高效利用。

    新動(dòng)力董秘宗冉向《證券日?qǐng)?bào)》記者表示，資本市場(chǎng)的支持，對(duì)于公司實(shí)現(xiàn)氫氨燃料技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化至關(guān)重要。公司將充分利用資本市場(chǎng)的融資功能，積極與金融機(jī)構(gòu)、風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)接洽，探討供應(yīng)鏈金融、融資租賃以及商業(yè)保理等融資擔(dān)保手段，利用資本市場(chǎng)的力量加速技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

    根據(jù)畢馬威發(fā)布的報(bào)告，從全球范圍來(lái)看，2021年綠氨市場(chǎng)規(guī)模約為3600萬(wàn)美元，2030年預(yù)計(jì)將達(dá)到54.8億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)74.8%，潛力巨大。

    “氫能和氨能摻燒技術(shù)能夠顯著降低煤電機(jī)組的碳排放，并解決新能源不穩(wěn)定的供電問(wèn)題。這項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，既符合國(guó)家政策要求，也為企業(yè)開(kāi)拓新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。未來(lái)，公司將繼續(xù)加大技術(shù)投入，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)與政府、行業(yè)協(xié)會(huì)和科研機(jī)構(gòu)的合作，推動(dòng)氫氨燃料在更廣泛的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。”宗冉說(shuō)。

    摻燒技術(shù)迎機(jī)遇

    從政策層面來(lái)看，近年來(lái)，國(guó)家對(duì)煤電行業(yè)的低碳改造給予了強(qiáng)力支持，氫能和氨能摻燒技術(shù)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。2024年5月份，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《2024—2025年節(jié)能降碳行動(dòng)方案》明確，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，推動(dòng)煤電低碳化改造和建設(shè)，推進(jìn)煤電節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動(dòng)”；7月份，國(guó)家發(fā)改委和能源局發(fā)布的《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案（2024—2027年）》提出，利用風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源富余電力，通過(guò)電解水制綠氫并合成綠氨，實(shí)施燃煤機(jī)組摻燒綠氨發(fā)電，替代部分燃煤。改造建設(shè)后煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上綠氨能力，燃煤消耗和碳排放水平顯著降低。

    朱紅勝表示，煤電機(jī)組碳排放量占全國(guó)總排放量的將近一半，因此，煤電低碳化改造對(duì)于達(dá)成國(guó)家“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)至關(guān)重要。摻氫摻氨技術(shù)在煤電機(jī)組改造中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

    李鶴表示，相較于直接應(yīng)用新能源發(fā)電，制氫再合成氨的過(guò)程需要額外的化工設(shè)備和投資，所以，目前其經(jīng)濟(jì)性還有待提高。但從推廣角度來(lái)看，一些領(lǐng)域有責(zé)任也有動(dòng)力率先應(yīng)用新技術(shù)。

    “技術(shù)的不斷創(chuàng)新和突破是根本。作為一項(xiàng)前沿技術(shù)，氫能和氨能摻燒技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用需要在基礎(chǔ)研究和工業(yè)化應(yīng)用之間找到平衡點(diǎn)。只有通過(guò)持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步，才能真正實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模應(yīng)用和商業(yè)化。我們也在不斷探索新的技術(shù)和模式，以更好地實(shí)現(xiàn)氫氣或氨氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用。”李鶴說(shuō)。