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1、20232023 中国绿氨产业研究与前景展望中国绿氨产业研究与前景展望2023 Research and Prospect of Chinas Green Ammonia Industry摘要二、绿氨的定义三、绿氨的制备工艺六、绿氨的政策环境与产业进展四、绿氨的应用场景及前景五、绿氨的制备成本与经济性分析一、氨的简介与产业概况绿色化工必由之路，绿氢应用新方向，万绿色化工必由之路，绿氢应用新方向，万亿级产业方兴未艾亿级产业方兴未艾绿色化工绿色化工|绿氨绿氨氨是大宗基础化工品，具备原料、燃料双重属性，应用场景广泛、当前以生产化肥为主；合成氨属于能量密集型产业，是中国乃至全球碳排最高的化工产业，向绿
2、色低碳转型势在向绿色低碳转型势在必行，受资源禀赋及技术成熟度影响，各国家地区向绿氨转型技术路径有所差异必行，受资源禀赋及技术成熟度影响，各国家地区向绿氨转型技术路径有所差异由氢的碳足迹决定，氨的制备可分为灰氨、蓝氨、绿氨三类；绿氨绿电制绿氢 耦合 合成氨生产，实现清洁零碳排放的高效合成氨工艺，技术工艺尚未定型，比较来看，柔性的低温低压法更适应绿氨的生产工况，比较来看，柔性的低温低压法更适应绿氨的生产工况，有望成为大规模有望成为大规模制取绿氨的主流技术路径制取绿氨的主流技术路径随着绿电电价下降与电解技术的成熟，随着绿电电价下降与电解技术的成熟，绿氨成本将持续下降；中国绿氨经济性竞争力可期，制备成
3、本有望在绿氨成本将持续下降；中国绿氨经济性竞争力可期，制备成本有望在2050前前后降至后降至240美元美元/吨；吨；细分场景来看，绿氨制备与船运燃料、氢储运等场景下，绿氨已具备一定的竞争力，火电掺烧场景短期内仍需依赖政策驱动全球范围来看，各国家及全球范围来看，各国家及地区关于绿氨的鼓励性政策持续出台，全球规划中的绿氨产能已超地区关于绿氨的鼓励性政策持续出台，全球规划中的绿氨产能已超7000万吨；万吨；细分地区来看，澳洲及中东有望凭借成熟的合成氨产业基础以及丰富的风光资源成为未来全球最大的绿氨生产中心，日韩则为绿氨政策确定性最强的地区绿色化工必由之路，绿氢应用新方向，万绿色化工必由之路，绿氢应用
4、新方向，万亿级产业方兴未艾亿级产业方兴未艾绿氨是无碳化的氨合成与生产，由绿电制取的绿氢与空气分离得到的氮经过一定的合成工艺合成为绿氨；绿氨在清洁动力燃料、清洁电力燃料（火电掺烧）、储氢载体等新应用场景与市场拥有极大的应用潜力，其渗透有望不断快速攀升，2030年全球年产量有望超2000万吨万吨，2050年超5.6亿吨亿吨，成为全球新型清洁能源供应体系的重要一环。绿色化工绿色化工|绿氨绿氨NH3氨是大宗基础化工品，具备原料、燃料双重属性，应用场景广泛、当前以生产化肥为主；氨是大宗基础化工品，具备原料、燃料双重属性，应用场景广泛、当前以生产化肥为主；合成氨属于合成氨属于能量密集型产业，能量密集型产业
5、，是中国碳排最高的化是中国碳排最高的化工产业，工产业，向绿色低碳转型向绿色低碳转型势在必行，受资源禀赋及技术成熟度的影响，势在必行，受资源禀赋及技术成熟度的影响，各国家地区向绿氨转型的技术路径有所差异各国家地区向绿氨转型的技术路径有所差异氨的简介与产业概况氨的简介与产业概况Part 71%农业用氨农业用氨29%工业用氨工业用氨原料用途原料用途污水处理燃料用途燃料用途固定式发电氨的简介与产业概况氨的简介与产业概况氨氨大宗基础化工品，原料、燃料双重属性，应大宗基础化工品，原料、燃料双重属性，应用场景广泛、当前以生产化肥为主用场景广泛、当前以生产化肥为主目前全球80%以上的合成氨用于生产化肥。就中国
6、而言，目前合成氨主要有农业、工业、储能(新增用途）等三大类用途。从2020年的数据来看，农业用氨占比71%，工业使用占比29%，氨作为储能介质用途尚不成熟，占比不足1%；氨，化学分子式为NH3，常温下是一种无色气体，易挥发、可燃、其强烈刺激性气味极具辨识度。氨目前是世界上生产及应用最广泛的基础化学氨目前是世界上生产及应用最广泛的基础化学品之一，具有原料和燃料双重属性。品之一，具有原料和燃料双重属性。中国合成氨的主要用途中国合成氨的主要用途船舶动力冷冻剂化肥炸药氨的简介与产业概况氨的简介与产业概况全球范围看，全球范围看，氨产能十分集中，氨产能十分集中，贸易属性强，中国合成氨长期处于贸易逆差地位贸
7、易属性强，中国合成氨长期处于贸易逆差地位目前，氨的生产目前主要是基于拥有一百多年历史的哈伯-博世法，该方法以煤炭、天然气等化石能源为原料，适用于连续、集中化、大体量连续、集中化、大体量的合成氨生产；基于这一成熟的工艺，全球每年合成氨产量为全球每年合成氨产量为2.5亿吨左右，亿吨左右，且产能分布主要受化石能源禀赋的影响，主要产自中国、印度、俄罗主要产自中国、印度、俄罗 斯和美国四个国家；斯和美国四个国家；中国与印度虽然是合成氨产能大国，但由于农业化肥、工业消耗量大等原因，同时也是氨的主要进口国；俄罗斯则是全球 主要的净出口国；全球范围来看约 70%的合成氨用于进出口及国际贸易。500450400
8、350300250200150100500氨装载（出口）设施氨卸载（进口）设施合成氨进出口量（万吨）合成氨进出口量（万吨）全球合成氨主要产能区域全球合成氨主要产能区域数据来源：国家统计局、国际可再生能源署（IRENA）中国中国俄罗斯俄罗斯印度印度进口美国美国出口总体上，总体上，中国是世界上最大的合成氨生产国和消费国，合成氨产业遍布全国，中国是世界上最大的合成氨生产国和消费国，合成氨产业遍布全国，具有良好具有良好的产业基础。的产业基础。自20世纪50年代来，中国合成氨工业不断发展壮大并已成为世界上最大的生产国，产量约占全球的30%；但2010年以来中国合成氨产能过剩率已超30%。2016年工信部
9、印发石化和化学工业发展规划(2016年-2020年)明确原则上不再新建以无烟块煤和天然气为原料的合成氨装置，不再新建以无烟块煤和天然气为原料的合成氨装置，且行业且行业 主要以去产能为主基调。主要以去产能为主基调。“十三五”期间，工业和信息化部要求合成氨行业淘汰落后以及过剩产能不得少于1000万吨，同时伴随着相关工艺的 改良与成熟，产能有效利用率也在不断上升，因此近年来整体上中国合成氨产业呈现产能逐年减少、产量总体稳定、仍需进口填补缺口的局面。因此近年来整体上中国合成氨产业呈现产能逐年减少、产量总体稳定、仍需进口填补缺口的局面。氨的简介与产业概况氨的简介与产业概况国内范围看，国内范围看，氨能的供
10、给侧产能结构调氨能的供给侧产能结构调整效果显著，产能集中且稳定，整效果显著，产能集中且稳定，但仍需进口但仍需进口3551533779 31355115.4105.52017 2018 2019 2020 2021进口量（万吨）进口金额（万美元）2221280.971.94500040000 35000 30000 25000 20000 15000 1000050000中国合成氨产量（万吨）中国合成氨产量（万吨）中国合成氨进口情况中国合成氨进口情况700060005000400030002000100002003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
11、2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022140120100806040200数据来源：国家统计局93.940236中国合成氨主要是煤制合成氨，约占总产能的 75.5%，其余主要为天然气原料，约占总产能的 21.4%。碳排量巨大，碳排量巨大，目前合成氨行业已成目前合成氨行业已成 为中国碳排最高的化工行业；为中国碳排最高的化工行业；目前中国的国家政策也在大力鼓励绿色低碳技术生产合成氨，到2025年，合成氨行业能效产能比例将从2020年的7%提高到15%。未来随着 行业技术的发展，我国合成氨将新增更多的绿色节能生产装置，行业 产量也
12、将不断增长。合成氨工业属于能量密集型 产业，近些年合成氨的能源消耗约占全占全球能源消耗的球能源消耗的2%（最高时近（最高时近10%）。）。另外，合成氨生产过程中每年约有每年约有5亿多吨的二氧化碳排放亿多吨的二氧化碳排放，约占全球碳排放总量的1-2%、占化工行业CO2排放的15%-20%。通常每生产 1 吨氨，释放将近2 吨的二氧化碳，合成氨行业的节能减排压力巨大，亟需进行绿色转型。氨的简介与产业概况氨的简介与产业概况合成氨属于能量密集型产业，是碳排最高的化合成氨属于能量密集型产业，是碳排最高的化工产业门类，工产业门类，向绿色低碳转型势在必行向绿色低碳转型势在必行氨炼油甲醇碳化钙煤气/煤液化乙烯
13、苛性碱对二甲苯碳酸钠煤制乙二醇中国范围来看中国范围来看全球范围来看全球范围来看中国化工产业不同行业年碳排放量中国化工产业不同行业年碳排放量（千万（千万吨）吨）0 5 10 15 2025 全球各氨主产区受资源禀赋、技术成熟度等影响，向清全球各氨主产区受资源禀赋、技术成熟度等影响，向清洁制氨转型技术路径各有差异洁制氨转型技术路径各有差异各氨主产区的工艺路线和清洁生各氨主产区的工艺路线和清洁生产方案产方案20202050-S印度印度2050-D20202050-S北美北美2050-D20202050-S非洲非洲2050-D20202050-S中南美中南美2050-D20202050-S中国中国20
14、50-D20202050-S中东中东2050-D20202050-S欧洲欧洲2050-D注：纵轴为百分比（%）；2050S:既定政策条件；2050D:可持续发展条件（温控目标）数据来源：国际能源署（IEA）氨的简介与产业概况氨的简介与产业概况煤炭 配套碳捕捉存储的煤炭 天然气 配套碳捕捉存储的天然气 配套碳捕捉利用的化石能源 尿素热解 石油 电解10090807060504030201001009080706050403020100绿氨是无碳化的氨合成与生产，由绿电制取的绿氢与空气分离得到的氮经过一定的合成工艺合成为绿氨；根据最新的政策文件，绿氨是无碳化的氨合成与生产，由绿电制取的绿氢与空气分
15、离得到的氮经过一定的合成工艺合成为绿氨；根据最新的政策文件，完全绿氨的完全绿氨的全链条所用网电不得超过全链条所用网电不得超过1%-3%1%-3%Part 2绿氨的定义绿氨的定义 绿氨绿氨无碳化的氨合成与生产，无碳化的氨合成与生产，完全绿氨的全链条所用网电不得超过完全绿氨的全链条所用网电不得超过1%-3%1%-3%绿氨，与传统氨的主要区别在于生产绿氨，与传统氨的主要区别在于生产过程的无碳性质。过程的无碳性质。从原料输入的角度来看，绿氨由两个核心输入组成：氮气、氢气；可以拆分成：水、空气、可再生电力三个要素；首先，氢气由水经可再生电力电解产生，即绿氢；而氮气是从空气中分离出来得到；绿氢与氮通过哈伯
16、-博世等合成氨工艺结合成氨。在整个绿氨的生产过程中，所有过程均由可再生电力（绿电）驱动，无二氧化碳的排放，满足此标准的生产过程生产出的氨为“绿氨”。传统合成氨生产过程中每年约有5亿多吨的二氧化碳排放，约占全球碳排放总量的1-2%，也是中国碳排量最高的化工行业，将灰氨转成绿氨生产，是绿色化工转型、落地双碳政策的必由路径。根据2023年10月国家生态环境部最新发布的“关于做好关于做好20232025年部分重点行业企业年部分重点行业企业温室气体排放报告与核查工作的通温室气体排放报告与核查工作的通知知”内容，氨所在的化工行业是中国接下来减排降碳 的重点行业，并且文件中界定了中国电网的中国电网的“网电网电”基本不属于基本不属于“绿电绿电”范畴的概念。范畴的概念。这就使得真正完全绿氨的生产过程中的所用电力必须为风光离网电（按欧盟碳税的这就使得真正完全绿氨的生产过程中的所用电力必须为风光离网电（按欧盟碳税的标准标准 碳排折算，碳排折算，绿氨全生产链条的绿氨全生产链条的网电占比不超过网电占比不超过1%-3%）。）。绿氨的定义绿氨的定义最新政策动向最新政策动向由氢的碳足迹决定，氨的制备可分为灰氨、蓝氨、
