隨著全球能源綠色低碳轉(zhuǎn)型加速推進(jìn)，煤電正面臨前所未有的挑戰(zhàn)。全國能源工作會議在部署2024年重點(diǎn)任務(wù)時提出，研究探索火電摻燒氫氨技術(shù)，推動建設(shè)一批“低碳電廠”。這為燃煤電廠節(jié)能減排、綠色發(fā)展提出了一條切實(shí)可行的全新路徑。
由于經(jīng)濟(jì)性、資源稟賦等因素，我國電力結(jié)構(gòu)以煤電為主。煤電在支撐經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，在我國每年100億噸左右的碳排放中，約40%來自煤電。要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，一方面，要減少煤電的使用，大力發(fā)展更為清潔的可再生能源;另一方面，要提升煤炭等傳統(tǒng)化石能源清潔利用水平。
近年來，圍繞煤電清潔高效轉(zhuǎn)型，我們做了很多工作。通過持續(xù)實(shí)施“三改聯(lián)動”，全國80%以上煤電機(jī)組進(jìn)行了節(jié)能改造，90%以上煤電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了超低排放，近3億千瓦煤電機(jī)組按需實(shí)施靈活性改造。借助技術(shù)進(jìn)步，我國平均度電煤耗已從20年前每千瓦時近400克，降至目前每千瓦時300克左右，優(yōu)于美國和德國水平。此外，基于二次再熱、高位布置、超凈排放、CCUS(碳捕集、利用與封存)等技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，我們還在探索更多煤電清潔發(fā)展的可能性。
在當(dāng)前技術(shù)條件和裝機(jī)結(jié)構(gòu)下，煤電仍是最經(jīng)濟(jì)可行、安全可靠的靈活調(diào)節(jié)資源，可在提升電力保供能力的同時，促進(jìn)可再生能源發(fā)展。因此，我們需要更加高效的清潔利用方式，進(jìn)一步大幅降低火力發(fā)電中的煤炭消耗，在保障一定量火電發(fā)展的同時降低碳排放。
火電摻燒氫氨技術(shù)的進(jìn)步，讓人們看到這一希望。目前全世界已知能高溫燃燒的燃料絕大部分都是化石能源，真正不含碳并具備實(shí)用性的清潔燃料極少，其中就包括氫和氨。氫作為下一代能源備受關(guān)注，但氣態(tài)的氫氣難以大量長距離運(yùn)輸，且熱值偏低，在當(dāng)前技術(shù)下直接大規(guī)模利用存在困難。過渡性解決辦法是利用綠氫合成綠氨，氨目前主要用于化肥，液氨儲運(yùn)技術(shù)和安全規(guī)范也非常成熟。研究發(fā)現(xiàn)，在燃煤火力發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用氨混燒時，基本不需要改變現(xiàn)有主體設(shè)備，僅需在鍋爐單元改造添加一些支持氨燃燒的裝置，即可達(dá)到碳減排效果。
針對火電摻燒氫氨技術(shù)，一些國家早有布局。2021年，日本政府發(fā)布第六版能源戰(zhàn)略計(jì)劃，明確優(yōu)先推廣氫、氨混燒發(fā)電技術(shù)，希望以“氨—氫”能源形式實(shí)現(xiàn)更低成本碳中和;韓國則成立了一個氫氨發(fā)電示范促進(jìn)領(lǐng)導(dǎo)小組，目標(biāo)同樣是推動氫、氨與天然氣、煤混合燃燒發(fā)電。我國擁有顯著可再生能源優(yōu)勢，如果能夠盡早建立火電摻燒氫氨原料供應(yīng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，將有望引領(lǐng)全球氫氨燃料市場。
為實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電凈零排放，我國正在積極探索火電摻燒氫氨技術(shù)，相關(guān)示范項(xiàng)目和技術(shù)開發(fā)不斷推進(jìn)。2023年4月，由合肥綜合性國家科學(xué)中心能源研究院與皖能集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)的燃煤電廠大比例、長時間、高穩(wěn)定性摻氨燃燒降碳技術(shù)，在現(xiàn)役30萬千瓦火電機(jī)組試驗(yàn)取得成功。同年年底，中國神華廣東臺山電廠60萬千瓦煤電機(jī)組成功實(shí)施高負(fù)荷發(fā)電工況下煤炭摻氨燃燒試驗(yàn)，成為國內(nèi)外完成摻氨燃燒試驗(yàn)驗(yàn)證的最大容量機(jī)組。
雖然火電摻燒氫氨路線在技術(shù)方面已得到驗(yàn)證，但規(guī)?；茝V仍面臨兩大挑戰(zhàn)：一是大規(guī)模綠氨來源問題。綠氨主要指利用綠電制取的氫所生產(chǎn)的氨，其生產(chǎn)過程不排放二氧化碳。目前，我國合成氨多來源于煤和天然氣，減碳效果有限，而綠氨產(chǎn)量極低，想足量采購并非易事。二是綠氨采購成本遠(yuǎn)高于煤炭。合成氨70%至80%的成本來自氫，要想合成廉價綠氨，必須要有廉價綠氫，但大幅降低綠氫制備成本存在挑戰(zhàn)。
由于與許多電廠用煤熱值相當(dāng)，每燃燒1噸氨就可以減少1噸煤炭消耗，火電摻燒氫氨是不可多得的化石能源源頭減碳技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)規(guī)?；?，應(yīng)對可再生能源就地制氫項(xiàng)目給予政策支持，提高設(shè)備國產(chǎn)化率，持續(xù)降低綠氫制備成本。同時，對較早應(yīng)用該技術(shù)的火電廠給予資源、資金支持。值得期許的是，目前在風(fēng)光資源較好的地區(qū)，制氫成本與天然氣制氫接近，合成平價綠氨已看到希望，真正的“低碳電廠”也許離我們并不遙遠(yuǎn)。(作者：王軼辰 來源：經(jīng)濟(jì)日報(bào))
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