11月25日,国金证券发布研报将2024年称作氢能行业的准备年,在政策推广、示范效应和产业降本三重驱动下,行业预计明年将迎放量,带动产业迈向商业化,特别值得注意的是在我国光储价格不断下降的背景下,处于绿氢消纳端的风光制储一体化示范项目不断上马,在用氢规模上要远大于燃料电池车辆行业。那么,在Power to X领域有哪些消纳方式,在商业化和规模化运行的道路上目前面临的问题又有哪些。
掺氨燃烧
2024年7月由国家发改委发布的《煤电低碳化改造建设行动方案 (2024—2027 年)》,明确提出了煤电掺氨项目的时间节点、技术、减碳目标,指出到2025年首批项目全部开工,改造后的煤电机组应具备掺烧10%以上绿氨能力,度电碳排放较2023年同类煤电机组平均碳排放水平降低20%左右。
煤电掺氨燃烧发电技术,简单来说就是在原有煤粉燃烧发电的基础上,混合氨气进行氨燃烧。其技术流程总体来看大体有3个关键环节,一是氨的储存及气化,二是煤氨混合燃烧,三是尾气处理。
2022年国家能源集团完成了国际首次40MW燃煤锅炉35%掺氨燃烧中试验证。2023年,国家能源集团继续在600MW燃煤机组上成功实施了掺氨燃烧试验。2023 年,安徽能源集团与安徽省能源实验室合作,完成了300MW燃煤机组多工况负荷下掺氨。
项目难点:
1.储运成本:氨气的高挥发性意味着在储存和运输过程中,任何微小的泄漏都可能迅速扩散到空气中,对存储设备的要求较高。如转化成液氨储存,这面领着占比达5-10%生产成本的压缩成本。
2.氮氧化物(NOx)排放控制难点:在掺氨燃烧过程中,如果氨未能完全燃烧,可能会以氨气的形式逃逸到大气中,造成二次污染。为了减少氨逃逸,需要严格控制燃烧条件,如提高燃烧温度、优化空气过量系数等,以确保氨的完全燃烧。
3.锅炉材料与防腐技术难点:由于氨在高温下具有腐蚀性,传统的锅炉材料可能无法满足掺氨燃烧的需求。因此,需要研发新型耐高温、耐腐蚀的锅炉材料,如高合金钢、陶瓷材料等,而这些新材料的应用也增加了锅炉的成本。
SAF(可持续航空燃料)
COP28承诺到2030年将全球航空燃料中SAF的比例提高到6%,到2035年提高到20%。
根据国际民用航空组织(ICAO)统计,全球已签署137份承购协议,包含约533亿升的SAF。
购买方前十绝大部分为欧美企业,尤其是美联航和达美航空,分别签署了7和8份承购协议,总承购量分别约14.3亿升、3.9亿升;欧美之外的企业是亚洲的日本航空和国泰航空。生产方前十也以欧美厂商为主,Gevo和Fulcrum分别以约9.6亿升和6.7亿升的承销量位居前二位,承购协议数量分别为14和3份,而协议数量最多的则是Neste,共25份,承销量约2.5亿升。
而在生产工厂方面,目前全球已公布的SAF工厂至少为351个,涉及到的产能共9110万吨,约合1139亿升。
SAF有几种生产技术路线,其中主要的有HEFA(油脂加氢)和PtL SAF(电基合成燃料),HEFA和费托反应制SAF是目前最具商业性的方式。但减排潜力最大的技术路线是PtL SAF,这种和绿氢产业结合紧密的SAF生产方式理论上可作出减碳效应接近100%的SAF成品。
目前项目有央企中能建旗下的双鸭山绿色甲醇与绿色航油示范项目于10月14日开工,率先开始了PtL SAF工厂的建设。该项目含450兆瓦的风电场和光伏电站,通过水电解制氢、生物质二氧化碳经过费托工艺合成绿色航油,规划年产能30万吨绿色航油,将在2027年投入运营。中能建PtL SAF项目规划总产能为74万吨/年
目前PtL SAF技术主要的瓶颈是二氧化碳碳捕集技术加上电解水制氢技术的双向高成本叠加。随着未来风光能源价格的下降和电解水制氢效率,二氧化碳碳捕集技术效率的提升,PtL SAF依然是最受期待的绿色航油技术。