氨氢融合新能源

背景介绍

我国能源发展战略与“双碳”目标

• 2017.10 党的十九大报告 推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳安全高效的能源体系
• 2020.09 第七十五届联合国大会 力争2030年前二氧化碳排放达到峰值努力争取2060年前实现碳中和
• 2022.10 党的二十大报告 积极稳妥推进碳达峰碳中和，深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系

推进碳达峰碳中和是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策,是实现高质量发展的内在要求

氢能产业发展面临的重大瓶颈问题

• 氢气液化温度-253℃，大规模液化氢气耗能很高
• 目前氢气的经济运输半径：$\lt 200 km$

我国已经布局多种技术途径 解决氢能跨区域储运难题

氨氢融合新能源

以氨和氢作为直接能源或能源载体的新能源体系。

• 氨($\rm NH_3$)和氢($\rm H_2$)都是零碳清洁能源，都可以通过可再生能源获得
• 氨和氢可以实现低成本、规模化相互转化
• 氨和氢在不同场景互为补充、协同增效

战略行新能源

三大特征

• 零碳、可再生
• 可业态运输
• 可大规模、安全、长期储存

氨作为能源的两大新功能

(1) 高效储氢介质 $$ \rm N_2+3H_2\rightleftharpoons 2NH_3 $$ 氨易液化(-33℃)，生产-运输-使用有成熟技术，基础设施和规范标准完善。 运输成本相当低，可以将氢的经济输运半径从小于200公里增加至数干公里以上。 (2) 零碳燃料

已成为世界发达国家重点发展的战略性新能源技术

欧盟：制定氨氢能源发展计划

• 荷兰制定海上风电和太阳能制氨计划
• 挪威全球第一艘氨燃料动力游轮投入运营
• 欧盟2020年公布氢能欧洲计划

沙特：打造师姐主要氢氨能源出口国

• 沙特“2030愿景”提出，到2030年出口400万吨蓝氢、1100万吨蓝氨
• 清洁能源项目投资达2660亿美元，其中氢项目总投资约440亿美元
• 2020年已向日本出口40万吨蓝氨

日本：创造“氨氢经济”

• 2021年发布第六版能源战略计划，提出到2030年，利用氢和氨生产电能占日本能源消耗1%
• 与挪威、澳大利亚以及沙特等国开展氨绿贸易合作，目标2030年建1.1亿吨氨能供应链

韩国：打造全球第一氢氨发电国

• 建立“碳中和的绿氨组织”，将2022年定为“氢氨发电元年”
• 投资400亿韩元用于氢氨发电基础建设

澳大利亚：成为亚洲主要氨能供应国

• 《国家氢能战略》提出，到2030年出口氢能超300万吨成为亚洲三大氢能供应国之一
• 投资超2500亿美元支持90个氢氨能源项目开发
• 南澳新建6GW绿色氢项目用于生产出口蓝氨

我国氨氢融合新能源发展布局

内蒙古：打造全国绿氢生产基地

• 与国家能源集团合作，建设氨氢一体化项目，总投资超过1000亿美元
• 潜在制氢产能超过420万吨；副氢产能超过130万吨

宁夏:建设辐射全国绿氢绿氨产业链

• 已投资氨氢新能源项目116亿元
• 建设“火电站循环流化床中氨在线催化供氢减煤降碳技术”示范项目

吉林:打造“中国北方氢谷”

• 与国家电投集团合作，建设绿色氢氨一体化项目，项目投资360亿口
• 建设东北亚区域国际新能源合作圈

山东:打造氢氨能源产业发展示范区口

• 与国家能源集团合作，建设煤氨混合燃烧发电示范项目，实现40兆瓦等级燃煤锅炉掺氨35%的中试验证
• 国家科技部在潍柴部署万台套氢能综合功能装置示范基地

广东:建设世界级氨氢新能源产业增长极

• 经济体量达12.9万亿，已有8个万亿产业集群，全国第1全球第5
• 未来10年左右，广东氨能源需求量预测超1.2亿吨，全球第1
• 氨氢融合高温工业零碳燃烧技术和氨氢融合零碳交通运载装备技术发展领跑全球
• 粤港澳大湾区拥有世界级港口集群，是国际氨氢能源合作和贸易的重要节点
• 预测未来10年，氨氢新能源全产业链达到3万亿能级，辐射亚太

氨氢融合新能源科学技术

交叉性、前瞻性与重大性

围绕氨氢融合新能源发展的系统部署

氨氢内燃机复合燃烧动力学及动力系统协同控制理论

• 氨氢复合燃料燃烧化学反应动力学及高能点火与火焰传播机理、内燃机高效燃烧控制方法，改善氨氢燃料燃烧稳定性
• 建立氢氨复合燃料燃烧模式下NOx生成与演化动力学模型，研究缸内NOx生成路径、演化机理，抑制有害排放物的生成
• 缸内氨未燃规律及其与后处理装置(SCR)的协同控制方法:制定能耗效率与动态响应相协调的氢氨复合动力控制策略

氨气燃烧特性

氨-氢-天然气燃烧参数对比

氨气燃烧特征：

燃烧速度慢 可燃极限窄 NOx排放高 点火能量高 熄灭极限低

实现氨气工业燃烧面临三大挑战

如何实现可控的纯氨点火 如何实现稳定的高温燃烧火焰 如何降低氮氧化物和残余氨排放

广东省氨氢融合新能源万亿产业集群培育路径