2023中国绿氨产业研究与前景展望2023ResearchandProspectofChina’sGreenAmmoniaIndustry©2023.11SixSigmaResearch「云点道林SixsigmaResearch」为精品投资银行「云道资本」下属研究机构以专业的数据信息、敏锐的市场洞察和创造灼见的研究咨询服务赋能中国创业企业、产业绿色化工绿氨绿色化工必由之路，绿氢应用新方向，万亿级产业方兴未艾绿色化工绿氨绿色化工必由之路，绿氢应用新方向，万亿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，2050年超5.6亿吨，成为全球新型清洁能源供应体系的重要一环。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，有望成为大规模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，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前后降至240美元/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；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PartⅠ氨的简介与产业概况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，是中国碳排最高的化工产业，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，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—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品之一，具有原料和燃料双重属性。原料用途化肥冷冻剂炸药污水处理燃料用途船舶动力固定式发电目前全球80%以上的合成氨用于生产化肥。就中国而言，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%；中国合成氨的主要用途71%农业用氨29%工业用氨©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com氨的简介与产业概况全球范围看，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2.5亿吨左右，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。全球合成氨主要产能区域俄罗斯合成氨进出口量（万吨）美国中国500450印度400350300250200150100500氨装载（出口）设施进口出口氨卸载（进口）设施www.6sigmacapital.com数据来源：国家统计局、国际可再生能源署（IRENA）©2023.11SixsigmaResearch氨的简介与产业概况国内范围看，氨能的供给侧产能结构调整效果显著，产能集中且稳定，但仍需进口总体上，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，具有良好的产业基础。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，且行业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。中国合成氨产量（万吨）中国合成氨进口情况70004500033779313553551514060004000093.9105.5115.4402365000350004000300002221212030002500071.9200020000100100080080.92003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018201920202021202260数据来源：国家统计局©2023.11SixsigmaResearch1500040100005000200201820192020020172021进口量（万吨）进口金额（万美元）www.6sigmacapital.com氨的简介与产业概况合成氨属于能量密集型产业，是碳排最高的化工产业门类，向绿色低碳转型势在必行全球范围来看中国化工产业不同行业年碳排放量（千万吨）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氨球能源消耗的2%（最高时近10%）。炼油另外，合成氨生产过程中每年约有5亿多吨的二氧化碳排放，约占全甲醇球碳排放总量的1-2%、占化工行业CO2排放的15%-20%。通常每生产碳化钙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。中国范围来看煤气/煤液化乙烯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，目前合成氨行业已成苛性碱为中国碳排最高的化工行业；对二甲苯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碳酸钠年，合成氨行业能效产能比例将从2020年的7%提高到15%。未来随着煤制乙二醇行业技术的发展，我国合成氨将新增更多的绿色节能生产装置，行业产量也将不断增长。0510152025©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com氨的简介与产业概况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各氨主产区的工艺路线和清洁生产方案1002050-S2050-D20202050-S2050-D20202050-S2050-D90中国中东欧洲8070605040302010020201002050-S2050-D20202050-S2050-D20202050-S2050-D20202050-S2050-D90印度北美非洲中南美80石油70电解60504030201002020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）©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.comPart2绿氨的定义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，完全绿氨的全链条所用网电不得超过1%-3%绿氨的定义绿氨—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1%-3%绿氨，与传统氨的主要区别在于生产过程的无碳性质。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-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。最新政策动向根据2023年10月国家生态环境部最新发布的“关于做好2023—2025年部分重点行业企业温室气体排放报告与核查工作的通知”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“网电”基本不属于“绿电”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（按欧盟碳税的标准碳排折算，绿氨全生产链条的网电占比不超过1%-3%）。©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.comPart3绿氨的制备工艺由氢的碳足迹决定，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，有望成为大规模制取绿氨的主流技术路径绿氨的制备工艺氨制备的工艺划分—灰氨、蓝氨、绿氨，由氢的碳足迹决定20世纪初，德国化学家FritzHaber和CarlBosch等人提出了Haber-Bosch（哈伯-博世）法，在高温高压的条件下以氮气跟氢气1：3的比例合成氨，从而开启了合成氨大规模的工业化进程，为全球农业、工业的发展提供了稳定的原料供应。目前全球氨年产量约2.5亿吨，其中98%由化石能源制得，其碳排放占全球的2%，是全球碳排放“大户”。随着全球气候变暖、各国加快降碳减排步伐，合成氨行业也出现了由“灰”向“绿”的转型趋势；与氢类似，根据原料中氢气的碳足迹，合成氨被分为灰氨、蓝氨和绿氨。灰氨中的氢气来源于天然气或者煤炭，由传统的Haber-Bosch高温催化工艺制备而成；蓝氨则是将灰氨生产过程中的二氧化碳进行捕集；绿氨是基于可再生能源提供能量来源的前提下，以水为原料提供绿氢，然后与氮气混合通过热催化或者电催化等新型低碳技术制备而成。合成氨生产链路示意灰氢：化石燃料制氢灰氨/蓝氨/绿氨的主要划分由氢的来源决定-应用场景-蓝氢：工业副产氢H2农业工业绿氢：电解水制氢热催化NH3合成冷却分离液氨储罐储能空分装置或电催化N2©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的制备工艺灰氨/蓝氨—工艺成熟、优化空间有限，中国以煤制合成氨为主，绿氨产能近乎为零1913年9月，世界上第一座合成氨装置投产，其采用哈伯法发明的催化合成氨技术，被认为是20世纪催化技术对人类最伟大的贡献之一。经过百余年的发展，合成氨工业已经取得了巨大的进步，其反应压力持续降低，能耗随着降低。单套生产装置的规模已由当初的日产合成氨5t发展到目前的年产百万吨级，反应压力已由100MPa降到了10～15MPa，能耗也已接近理论能耗极限，未来哈伯法优化的空间较小。蓝氨则是在灰氨的生产过程中耦合进碳捕捉（CCUS）技术及设施，作为灰氨的减排降碳措施。中国合成氨-灰氨生产的现状技术工艺8.0～22.0MPa中低压合成技术为主10万Nm3/h大型空分装置成熟大型煤气化技术成熟掌握30万吨/年以上大型合成氨装置技术产能结构煤制合成灰氨--约占总产能75.5%天然气合成灰氨--约占总产能21.4%完全绿氨产能几乎为0产能分布山东山西河南湖北四川等地©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的制备工艺绿氨—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绿氨（可再生氨）的生产工艺主要是指全程以风力、光伏发电等可再生能源为动力开展的电解水制氢及空气分离制氮再通过一定的合成工艺生产绿氨的过程，即通过绿电、绿氢制备绿氨。绿氨产业链示意太阳能电解氢气储存氨-裂解船舶航运燃料风能空气分离装置氨-海运工农业绿色原料电网电网平衡服务氨合成发电掺烧燃气轮机动力供给氨-储存燃料电池车及其他©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的制备工艺绿氨—远期需求将达亿吨级，目前已进入示范工程阶段，但技术工艺尚未定型绿氢替代灰氢生产绿氨是化工行业的碳减排技术路径之一。根据国际可再生能源署(InternationalRenewableEnergyAgency，IRENA)估算，为了满足《巴黎协定》中全球气温上升控制在1.5摄氏度(℃)以内的目标，到2050年全球将新产生亿吨级的绿氨需求量。从全球范围来看，中国、中东、日韩等可再生能源体系发达、氨能需求大的国家及地区均已布局了绿氨的示范工程，但绿氨的主要技术工艺尚未完全定型，当前的绿氨制备工艺主要是基于传统的哈伯法进行改良。全球开展绿氨示范的国家与地区西门子在英国卢瑟福阿普尔顿实验室设计并建造了世界上第一个可逆www.6sigmacapital.com绿氨示范工厂，该示范项目证明了使用绿电电解水制取绿氢、从空气中分离氮通过现有的灰氨主流生产工艺：哈伯-博世合成技术，生产绿氨在技术上是可以实现的，商业化的绿氨生产就此拉开序幕。©2023.11SixsigmaResearch绿氨的制备工艺绿氨—三大合成工艺成熟程度不同，传统的“哈伯-博世法”是目前绿氨示范的主流当前，绿氨核心的合成工艺主要可分为以下三大类路径，Ⅰ传统工艺其中传统工艺哈伯博世法应用最为成熟--基于传统哈伯-博世法（热催化+高温高压）耦合绿氢：反应压力20～Ⅰ传统工艺50MPa，反应温度350～500℃，在铁基催化剂作用下，绿氢和氮气合成绿氨--基于传统的哈伯-博世法（热催化+高温高压）耦合绿氢绿H2高温高压NH3合成冷却分离液氨N2铁基催化剂储罐Ⅱ柔性工艺哈伯法的合成氨装置一般由两部分组成，上面部分是接触室，装有粒状的--热催化+低温低压法耦合绿氢铁基催化剂；下面部分为热交换器；氮气和氢气的混和气体先进入热交换器预热，然后进入接触室经过热催化Ⅲ新型工艺反应生成氨。从接触室里出来的NH3的温度较高，进入冷却器使氨液化；再将分离后的液氨进入储罐，未被液化的NH3和H2，循环进入合成塔。本--光催化/等离子体/电化学等耦合绿氢路线可基于现有的合成氨装置，新建可再生能源发电（风电或光伏）和电解水制氢单元，配套一定的储能设施，生产绿色合成氨产品。数据来源：国能、中海油石化、云道资本自行整理©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的制备工艺绿氨—传统的哈伯-博世工艺弊端重重，只能作为中短期内向绿氨过渡有益尝试传统的哈伯法是传统灰氨生产的主流成熟工艺，已有百余年的应用历史，从技术成熟度的角度来看，该工艺被认为是最有可能率先实现绿氨产业化技术路线。但该工艺是按照化石燃料稳定持续的原料供应+连续生产要求进行优化迭代的，适用于传统中大型的合成灰氨工厂，作为绿氨合成的工艺，该方法尚存在以下几点难以解决的弊端，我们判断只能作为中短期内灰氨向绿氨过渡的有益尝试。1受制于传统的哈伯-博世工艺限制，当前的合成氨工厂规模非常大，目前合成氨工厂平均每天产能就高达500-1500吨氨，超大型工厂产能已超过3500吨/天；高温高压的哈伯法能耗巨大，假如一个中小型合成氨工厂用绿氢取代500吨/天的传统灰氢原料，将需要35-50万千瓦的可再生电力消耗和类似大规模的电解设备系统与配套的储氢输氢设施等。而目前就全国范围来看，目前单个风光离网绿电项目不超过200MW，对于不能上网的绿电绿氢来说，难以满足集中化、大型化的合成绿氨的绿电消耗需求。2受制于可再生能源的供应规模，该方法目前还是对合成氨部分传统产能的绿色化改造，其全生产过程的碳排放并非为零，并不是完全的绿氨生产工艺，该模式下产出的氨难以认证为真正的“绿氨”。3完全的绿氨生产面临的最大挑战是适应太阳能和风能等波动性可再生能源所需的生产工艺灵活性。现在的哈伯-博世生产工艺是按照化石燃料原料连续生产要求进行优化的，因此运行灵活性有限，难以适应分布式的风光绿氢绿电场景。该工艺如要适配具有波动性、间接性和不确定性的可再生能源，须配套一定量的储能设施、并对装置的工艺方案加以改造；且最大限度的保证绿电绿氢的稳定供应，一旦接入网电调峰支撑，则产出的氨不会被认定为“绿氨”。©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的制备工艺绿氨—低温低压法更适应绿氨的生产工况，有望成为大规模制取绿氨的主流技术路径Ⅱ柔性工艺Ⅲ新型工艺--热催化+低温低压法耦合绿氢--光催化/等离子体/电化学等耦合绿氢•主要针对可再生能源“间歇性、波动性”的特点和氢气储运•包括电催化、光催化、生物催化、电磁催化合成氨等，其中，难的特点，该工艺下可将NH3发展为储氢介质，实现氢氨的电催化分为液态与固态电解质等不同路线，核心的难点是需融合发展；要攻克高效可靠的催化剂。光催化合成氨是利用可见光下的空气与水发生氧化还原反应生成氨，同样面临需要开发高效•该工艺主要通过对催化剂及流程工艺的革新，使得合成氨装稳定的催化剂的问题；而生物催化合成氨技术依赖于生物质置在较低的温度（400℃以下）下和较低的压力下（10MPa原料暂不适用于规模化工业路径、电磁催化也尚未有工业化以下）仍能实现高效的氨合成过程，有效降低了能耗；趋势的迹象；•该方式通过降低工作温度与压力的限制将合成氨装置的小型•总体上各类新型工艺尚处实验室研究迭代阶段、相关的催化化、灵活化变为可能，从技术和工艺流程角度看，该方式更剂材料与工艺流程尚不成熟，距产业化还有比较大的距离。容易实现大规模绿氨生产。结合各技术路线的实现方式、特点及成熟度来看，我们认为对传统的哈伯法灰氨合成工艺加以改良仅能作为短期内灰氨向绿氨过渡的有益探索，但无法满足大规模绿氨的供应；灵活性更高的低温低压法有望成为未来大规模制取绿氨的主流技术路径数据来源：国能、中海油石化www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearchPart4绿氨的应用场景与前景绿氨在清洁动力燃料、清洁电力（火电掺烧）、储氢载体等新市场拥有极大的应用潜力，绿氨渗透有望不断快速攀升，2030年年产量有望超2000万吨，2050年超5.6亿吨，成为新型清洁能源供应体系的重要一环绿氨的应用场景与前景绿氨在清洁动力燃料、清洁电力、储氢载体等新市场拥有极大的潜力合成氨传统应用市场主要集中在传统的农业与工业方面。农业领域，氨主要作为尿素、复合肥的原料。工业领域，氨则用于生产车用尿素和烟气脱硝等，其中近些年己内酰胺、丙烯腈、硝酸、烟气脱硝等细分工业应用市场对合成氨的需求均有较大增幅势头。但总体上，伴随着双碳下各项节能减排政策的驱动、传统的能源供应与使用体系重构下，氨的消费属性正逐渐变化，氨的能源属性和储能属性使其在清洁动力燃料、清洁电力和储氢载体等新市场及应用领域中具有极大的发展潜力，尤其是由可再生能源制取的绿氨。氨可再生能源煤层气天然气~25%~75%的<1%来源氨氨的广85%：化肥15%：其他用途<1%：新用途泛•尿素•硫酸铵•磷酸一铵•纺织品•爆炸物直接用途:•发电燃料间接用途:•船用燃料•储氢载体用•硝酸铵•磷酸二铵•冷冻剂•药物途新兴用途：当前用途:•合成氨•炼油•移动出行（燃料电池汽车、叉车、火车、飞机、船舶等）氢的应用•冶金•热能利用•固定式发电©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的应用场景与前景双碳战略目标愿景下，氨助力新的清洁能源体系构建，对低碳社会发展具有重要意义氨-直接用于供能：氨被认为在发电和重型交通运输领域具有脱碳应用潜力。氨直接燃烧或与常规燃料混燃用于发电，有利于构建清洁电力系统；氨用于发动机燃料，有利于解决交通运输领域的碳排放问题。氨-间接供能与储能介质使用：氨作为储氢介质，利用催化能够实现氨氢转化，可打破传统氢储运方式，为发展“氨氢”绿色能源产业奠定基础。中国不同产业合成氨用量预测（百万吨）全球气温至2050年上升至1.5度的氨需求测算（百万吨）1008009070080600705006040050300402003010020100020202021202220232024202520262027202820292030203120322033203420352036203720382039204020412042204320442045204620472048204920502020202120222023202420252026202720282029203020312032203320342035203620372038203920402041204220432044204520462047204820492050农业工业储能化肥其他用途船用燃料储氢载体发电燃料数据来源：毕马威、国际可再生能源署(IRENA)、氨能源协会(AEA)www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearch绿氨的应用场景与前景绿氨渗透有望不断快速攀升，2030年绿氨年产量有望超2000万吨，2050年超5.6亿吨2050年全球对氨的需求预计将是2020年的三倍，且新增的氨供应大部分来自可再生能源生产的绿氨。目前，全球范围来看，大多数合成氨主要由天然气(72%)和煤炭(22%)生产。解决氨生产中的碳排放问题是实现化工和农业部门脱碳的关键因素，氨作为无碳燃料在交通运输、储能等行业的应用也将不断扩大；预计2030年，全球绿氨年产量将超过2000万吨；2050年将超5.6亿吨，占全球氨产量的80%以上。绿氨占氨产量的比重预测2020-2050年1.5℃情景下全球氨产量的预测(百万吨)100%80090%80%90%60%80%40%70060070%70%60%60%50050%40040%40%30030%20%20020%20%8%10010%0%204020500202520302035204020450%2020灰氨（化石燃料）20502030保守估计乐观估计蓝氨（化石燃料+CCS）绿氨（可再生能源）绿氨占比数据来源：国际可再生能源署(IRENA)、氨能源协会(AEA)www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearch绿氨的应用场景与前景无碳燃料—内燃机的清洁燃料，未来交通运输、尤其是航运业脱碳的确定性主力燃料压燃式内燃机在重型卡车、船舶等交通运输领域和发电领域的年装机容量巨大，目前以燃油为主，产生的二氧化碳排放量占全球的3%~4%，碳减排需求显著。而氨作为清洁能源的一种，应用至内燃机领域作为无碳燃料使用，有利于解决交通运输、发电等领域的碳排放问题。氨作为内燃机燃料的优缺点•氨的辛烷值高，抗震爆性好，可以通过更•相对于汽油、柴油等燃料，氨燃烧时最小点火能量和层流燃烧速度高的压缩比提高输出功率；均较低--需将氨与燃烧性能较好的燃料掺混来改善其燃烧；优点•氨用作内燃机燃料时热效率高达50％，缺点•由于燃烧不充分和氧化发生，容易导致氨燃料所含的氮元素转化成甚至近60％；温室效应更强的NOx气体排放—需对燃烧和尾气进行一定处理；燃料品种沸点（摄氏度）液态能量密度（MJ/m³）绿氨-3411440甲醇6522700天然气-16220790液化石油气-4227260氢气-25310132©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的应用场景与前景无碳燃料—内燃机的清洁燃料，未来交通运输、尤其是航运业脱碳的确定性主力燃料船舶运输是当前国际贸易的主要货运形式,其承担了全球贸易运输总量的90%以上。船用动力机特别是远洋船舶，需要较大的功率输出，目前主要以燃油为主，会排放大量的二氧化碳。100203020508060402002008国际海事组织2018年通过了减排初步战略，提出到2030年全球海运碳排放与2008年相比至少下降40%，力争到2050年下降70%。•远洋航行船舶载重吨位大、航程长、靠港频次低、燃料加注相对不便，需要使用能量密度较高的燃料和功率较大的动力装置。在目前关注度较高的零碳能源中，绿氨动力船舶能量密度大大高于氢气，且可利用现有氨供应链和基础设施，在集装箱船等大型船舶远航领域具有较好的推广应用前景。航运业内普遍认为，绿氨是未来航运业脱碳的主力燃料之一。•氨燃料的高体积能量密度属性可以提高船体空间利用率，并且仅需要对常规内燃机进行微小改动，改变压缩比和更换耐腐蚀的管线即可。因此，氨被认为是一种适合应用于远洋船舶的清洁燃料。©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的应用场景与前景无碳燃料—内燃机的清洁燃料，未来交通运输、尤其是航运业脱碳的确定性主力燃料据英国劳氏船级社预测，在2030-2050年间，氨能作为航运燃料的占比将从7%上升为20%，取代液化天然气等成为最主要的航运燃料；目前，日本、韩国和欧盟在绿氨混合燃烧和用于船舶燃料方面的技术研发、产研结合和商业化试点走在世界前列。其中，用于航运业的氨燃料动力船舶成为中国、韩国、日本和欧洲造船业共同关注和研究的焦点，中国船舶、川崎、现代重工等企业陆续宣布了氨动力船舶的研发和交付计划。航运燃料中不同能源的使用占比预测全球航运用绿氨需求量（百万吨）其他1%1%2502%1%200核能7%1508%20%100氨能8%19%509%氢能15%013%甲醇5%7%电池15%生物燃料18%当前船用燃料与碳抵消结合20%液化天然气20%203020502023202420252026202720282029203020312032203320342035203620372038203920402041204220432044204520462047204820492050©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的应用场景与前景发电燃料--火电机组的掺氨或纯氨燃烧是发电领域碳减排的重要技术路径火电一直是全球碳排的“大户”，中国“富煤、贫油、少气”的能源结构，致使煤电装机容量巨大。燃煤发电产生的二氧化碳占中国碳排放总量的35-40%，对其进行碳减排是顺利实现我国“双碳”战略目标的重要路径之一。二氧化碳捕集、利用与封存技术是其关键手段，但该技术存在捕集与封存或利用的输送距离远、建造投资成本高等问题。而氨燃烧的灵活性为电力部门实现大幅度降碳提供了一种新方案。火电排碳量占全部碳排比到2030/2040仍可使用的燃煤/气电厂设施比例40%40%90%80%火电占全球燃煤发电占70%碳排中国碳排60%50%40%新兴经济体30%20%10%0%发达经济体20302040掺氨燃烧技术原理是利用可燃的氨气替代一定比例的煤粉，掺混后进入锅炉共同燃烧，并通过控制火焰的轴向温度和空燃比，抑制火焰内氮氧化物的生成。但氨掺烧技术尚未十分成熟，其不充分燃烧带来的氮氧化物排放与处理是当前该路径副作用的体现，需过燃烧分级、燃烧组织优化等方式进行调控；总体上，燃煤掺烧氨尚处于小规模的示范阶段，扩大到实际燃煤机组容量规模的应用效果还有待进一步工业示范验证。©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的应用场景与前景发电燃料--火电机组的掺氨或纯氨燃烧是发电领域碳减排的重要技术路径火电进行氨掺烧能够弥补一般可再生能源发电的不稳定性和间歇性，且使得大规模的火电设施能够延续使用，在向清洁能源转型过程中保障电力的安全与稳定供应。风电、光伏发电等新能源装机量的增加使得新能源发电的不稳定性和波动性也相应增加。氨燃烧性能良好，易液化、易储存，能够为电力系统提供与传统火电类型的可调节、可调度、可控制的电力电量支撑。此外，火电进行氨掺烧为可再生能源生产条件不利（风光资源差、价格高、产能低）的国家（日本、韩国等）提供了可行性强的减碳替代方案。日本中国由于日本能源结构等因素影响，日本在氨能的开发利用上走在前国内已经有两家单位率先实现了工程验证，标志着我国燃煤锅炉沿，掺煤燃烧发电技术研发主要由日本推进：混氨技术进入世界领先赛道。•皖能集团、合肥能源研究院联合开发的国内首创8.3MW纯氨•2017年，日本水岛发电厂向155MW燃煤锅炉中添加0.6%-0.8%，首次实现了氨煤共燃；燃烧器在300MW火电机组一次性点火成功并稳定运行2h；•国家能源集团搭建的40MW燃煤锅炉燃烧实现世界最大比例•2021年10月日本启动的碧南1000MW热电厂进行了20%混氨燃烧测试。积极加快推动电力系统的脱碳过程；的混氨燃烧（35%氨气）；•日本IHI已建成10MW的掺氨燃烧示范装置，也在推进实施1000MW规模国家能源投资集团现有示范结果表明，在掺氨比例和氨注入位置一定的的电厂掺氨实验，未来将实现20%混氨燃烧；情况下，燃烧后生成的NOx污染比燃煤工况还要低。若现有煤电机组均实施35%混氨燃烧，每年可减少9.5亿吨CO2排放量。经相关测算，当煤•日本三菱重工正在开发40MW氨燃气轮机将100%使用氨发电，并把选择价为2000元/t以上、碳价为500元/t时，掺氨发电经济性可与煤电相竞争。性催化还原与新型燃烧技术相结合，降低氮氧化物排放。©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的应用场景与前景氢氨融合—氨是氢最大的使用消纳用途、也是理想的远洋长距离氢储运方式氢气被认为是最理想的清洁能源之一，但氢气制取成本高、储存及运输困难等问题是制约氢能产业发展的“瓶颈”，而氨被认为是比较理想的储运氢的有机液态载体，氢氨产业融合发展是解决氢能产业发展瓶颈、助力氨产业由灰转绿的有效途径。氢氨产业融合关系示意氢制取储运应用核心分布式可再生能源制氢成为确定性未中短距离—气态；合成氨是中国乃至全球氢的第一大使用原料来制氢路径中长距离—液态，或氨、甲醇等有机与消纳方式：2030年前后绿氢占比将达20%液态全球36%的氢气用于合成氨；储运2060年将达70%中国37%的氢气用于合成氨消纳绿氢制绿氨势在必行：常温常压下即可液化•近85%用于化肥氨大型场景合成氨技术较成熟、但存在储运与配送基础设施体系与技术十分•航运、发电掺烧、储运氢等新用诸多弊端；柔性工艺有望成为主流成熟途有望快速增长©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的应用场景与前景氢氨融合—氨是氢最大的使用消纳用途、也是理想的远洋长距离氢储运方式氨作为氢载体的优势以氢气为原料的液氨比液氢具有更氨的储运基础设施完善，氨的工业液氨输氢的远洋运输成本仅为0.1-0.2美元，有望成为未来氢储运最佳选择之一高的体积能量密度，且氨比氢气更化生产和应用已经有百余年的历史，容易液化，常压下氨气在-33℃就可氨有管道、铁路、船舶、公路拖运输渠道200-2000km2000-3000km以液化，而氢气需要低于-253℃，且车和仓库等多种运输方式，相关的同体积的液氨比液氢多至少60%的氢。技术体系和储运基础设施完备。氢运输-管道0.1-1.3（美元）1.3-2.1氢运输-轮船0.9-1.11.1-1.3氨运输-管道0.1-0.80.8-1.0氨运输-轮船0.1-0.20.1-0.2液氨已经在全球范围内开展远洋贸易，全球满足液氨装卸的港口超过120个，2021年全球氨的出口约占总产量的10%。智利、中东、澳大利亚作为世界上可再生能源资源较为丰富地区已启动相关能源规划，利用风光发电制氢，之后利用氨作为氢的载体运输到美国、欧洲、日本等市场。氨作为氢载体用途的140氢的产业化发展将带动绿氨的发展，绿氨的发展空间广阔。虽然需求量预测（百万吨）120目前氨运输方式不具有经济性，但是考虑到制氢成本的下降及技10080术创新，未来氨运输方式有望快速增长。根据国际可再生能源署基于现有政策（IRENA），氨作为氢的载体将从2030年的100-300万吨增加到60实现1.5℃温控目标40202050年的1.1-1.3亿吨。020302035204020452050数据来源：国际可再生能源署（IRENA）©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.comPart5绿氨的制备成本与经济性分析随着绿电电价下降与相关电解技术、合成氨技术的成熟，绿氨成本将持续下降；中国绿氨经济性竞争力可期，制备成本有望在2050前后降至240美元/吨；细分场景来看，原料绿氨制备与船运、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绿氨的制备成本与经济性分析绿氨主要制备成本由绿氢决定，绿电电价及电解槽成本的降低将带来绿氨成本下降绿氨（可再生氨）由电解水制取的绿氢与空分装置捕获的氮气经合成工艺而得，绿氨的成本主要取决于绿氢的成本，占氨生产成本的80%-90%。氨生产的另外两个重要步骤——氮气分离与净化和相关的合成工艺，只占目前总成本结构的一小部分。从国内的示范项目来看，就目前技术条件下合成氨耗氢量约176kg/t，耗电量约1000kW·h/t。氢成本每降低1元/kg,绿氨成本可降低约176元/t。合成氨需要稳定电源，一般采用网电或配储绿电并配比网电（但难以认证为完全绿氨），电价每差异0.1元/kW·h，影响氨成本约100元/t。绿氢成本价-电价对应图年运行时间：2000h合成绿氨成本-电价对应图353000h7500306000h绿氢成本（单位：元/kg）6500合成绿氨成本（单位：元/t）25550020450015103500525000.10.10.150.20.250.30.350.350.450.150.20.250.30.350.350.45制氢用电电价（单位：元/kW·h）制氢用电电价（单位：元/kW·h）数据来源：《风电技术》www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearch绿氨的制备成本与经济性分析随着绿电电价下降与相关电解技术、合成氨技术的成熟，绿氨成本将持续下降绿氨的降本空间主要来自于：绿氢电解槽成本的降低、清洁电力成本的降低以及HaberBosch等氨合成工艺的优化、灵活性的提高等方面；此外，每年的运营时数（产能利用情况）对于绿氨的生产成本方面也发挥着关键作用。就全球平均水平来看，绿氨的生产成本目前在每吨720-1400美元之间，到2050年将降至每吨310-610美元。现有的氨厂可利用现有的基础设施进行化石氨和绿氨的联合生产以降低成本，但需注意对相关的工艺进行改造并配备一定的储能设施以及完全绿氨的认证问题；对于这种联产工厂，其绿氨的成本到2025年估计为每吨300-400美元，到2040年有望降至每吨250美元左右。绿氨制备的平均成本预测（美元/吨）绿氨成本下探空间预测（美元/吨）14008007001200600500绿4003001000氨20010080006002020400灰氨2000203020402050电解槽降本清洁电力降本运营成本降本20302020数据来源：国际可再生能源署（IRENA）©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的制备成本与经济性分析中国绿氨经济性竞争力可期，制备成本有望在2050前后降至240美元/吨中国绿氨制备成本预测及评估中国的传统合成灰氨价格受煤炭石油大宗价格及市场供需影响较大，2017-2021年市场均价在2768-3470元/t，2022年上半年市场均价飙升至在3758-5110元/t之间，至2023年10月合成氨价格围绕2500-3500元/吨区间震荡。而在绿电电价0.3元/kW·h水平时，国内绿氨成本约为4500-5000元/t；电价为0.2元/kW·h水平时，绿氨成本约为3500元/t，在碳税、政策端的压力下，绿氨与灰氨相比已拥有一定的竞争力。左图为国际能源署针对可持续发展情景下，2050年中国通过风能和太阳能光伏的最佳组合进行电解生产氨的成本预测情况，在风光资源丰富的中国中西部，绿氨制备成本有望在2050年前后降低至240美元/吨。清洁电力投资成本电解设备成本太阳能光伏风能电解槽成本绿氢制备成本主要成本假设（包括EPC）：合成工艺及运营--降能耗、提升灵活性太阳能光伏资本支出=280美元/kWNH3合成成本下降风能资本支出=930美元/kW电解槽支出=405美元/kWwww.6sigmacapital.com数据来源：国际能源署（IEA）©2023.11SixsigmaResearch绿氨的制备成本与经济性分析随着绿电价格降低与碳价影响的叠加，绿氨具有一定经济性的竞争力与市场经济效益绿氨作为原料的经济性分析：受制于中国“富煤、贫油、少气”的能源禀赋，中国化石能源制氨以煤制氨为主，中国煤制氨的吨产品碳排放量约为4.2t，在煤炭价格800元/t时，煤制合成氨的生产成本价约为2200元/t（不含碳价影响）；从合成氨的市场售价方面来看，合成氨价格主要受煤炭价格波动的影响：2021年前基本在3200元/t上下小幅波动；2021年开始随着煤炭不断涨价，中国合成氨价格逐渐攀升，最高达到5300元/t；2023年来，合成氨价格又快速回落，当前液氨主产区处于3000元/t的市场价水平。绿氨考虑减碳效益与灰氨的竞争力对比（元/吨）当碳价在60～500元/t范围变化7083(0.47)时，灰氨的总成本为2452～4300元/t；而新能源成本电价0.13元7000/kWh对应的绿氨成本为2643元，与碳价为100元/t对应的灰氨生6000产成本相当。所以，随着绿电价格的降低与碳价影响的叠加，绿50004330氨与灰氨相比是具有经济性的竞争力与市场经济效益的。3563(0.2)3880500碳价40003460304030002452262020002275（0.1）2643(0.13)100010020030040060吨灰氨成本吨绿氨成本（绿电电价，元/kWh）数据来源：国家能源投资集团-国能经济技术研究院、云道资本自主测算www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearch绿氨的制备成本与经济性分析氨在发电掺烧场景中短期内不具备经济性竞争力，主要依靠政策驱动替代燃煤发电绿氨作为发电掺烧燃料的经济性分析：中国国家能源集团燃煤锅炉混氨燃烧技术在国际上首次实现40MW等级燃煤锅炉氨混燃比例为35%的中试验证，研究已初步表明，燃煤锅炉混氨燃烧对机组运行的影响很小，燃料燃尽和氮氧化物排放可优于燃煤工况。合肥综合性国家科学中心能源研究院、安徽省能源集团有限公司，在皖能电力所属的皖能铜陵发电有限公司300MW燃煤机组中，大比例掺氨燃烧试验实现了最高掺氨35%的平稳运行，氨燃尽率达到99.99%，氨逃逸率低于2mg/m3，氮氧化物浓度可控可降，锅炉效率与燃煤工况相当。绿氨作为电厂燃料情景下考虑减碳效益与煤炭的竞争力对比氨作为燃煤掺氨发电用的燃料时，吨氨热80007083（0.47）值对应的标煤量约为0.64t，碳排1.65t。7000在绿电价格为0.1元/kWh时，绿氨的全成本6000为2275元/t（考虑税价），只有当标煤价5000达到2500元/t、且碳价为500元/t时，与吨40003563（0.2）30002275（0.1）2643（0.13）500氨热值对应的标煤价和碳价之和2414元/t；2000400标煤价2500元/吨故燃煤掺氨在短期内尚不具备经济性方面1000的竞争力，短期内主要依赖政策驱动。0碳价300200吨绿氨成本（绿电电价，元/kWh）数据来源：国家能源投资集团-国能经济技术研究院、云道资本自主测算www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearch绿氨的制备成本与经济性分析绿氨作为零碳的船用替代燃料，经济性上与传统燃油相比拥有较强的竞争力绿氨作为航运用燃料的经济性分析：2022年，国际海事组织IMO根据吨位5000吨以上的国际贸易用船舶消耗情况推测出全球的燃油需求总量约2.189亿吨，如考虑进5000吨以下与国内航运的需求量，该数字还会有一定幅度增长。2.189亿吨的燃油按热值折算，对应绿色甲醇约为5亿吨、绿氨约为5.3亿吨，绿氨在远洋航运场景潜在应用空间巨大。航运燃料：氨VS甲醇项目燃料油甲醇液氨甲醇液氨0/燃料油/燃料油减排降碳：液氨燃烧不产生CO2，属于零碳燃料，具备减碳含量86.3%37.5%18.6排潜力；而甲醇的碳排仅略低于燃油，会导致大量的碳排；43-4619.66170.430体积及效率：为了获取等量的热值，液氨容积是燃料油容低位热值8407910积的3.2倍，质量是燃料油质量的2.35倍；而甲醇容积是MJ/kg70.20.0870.43-0.470.4-0.43燃料油容积的2.4倍，甲醇质量是燃料油质量的2.26倍；虽73.6-68.80.065然从这些指标看甲醇略优于液氨，但在相同载货量下，甲密度0.0277-0.940.74醇船比传统燃料油船自重更大，需要消耗大量燃料，会导Kg/m³0.0259致排放大量的碳排问题；而液氨则无此问题；0.990综合来看，液氨相较于甲醇是更为理想的航运燃料。CO2排放因子Kg/GJ2.3-2.53.1-3.3数据来源：国家能源投资集团-国能经济技术研究院、云道资本自主测算©2023.11SixsigmaResearch体积因子M³/GJwww.6sigmacapital.com绿氨的制备成本与经济性分析绿氨作为零碳的船用替代燃料，经济性上与传统燃油相比拥有较强的竞争力绿氨作为航运用燃料的经济性分析：绿氨作为船用燃料情景下考虑减碳效益与燃料油的竞争力对比作为船用燃料，与吨氨热值对应的燃油量为0.418t，排放7083（0.47）CO21.33t；•在燃油价为5000元/t、碳价从60～500元/t变化时，与7000吨氨热值对应的燃油价和碳价之和为2170～2756元/t；6000•新能源成本电价0.1元/kWh对应绿氨成本为2275元，5000与碳价为100元/t对应的吨氨热值对应的燃料油价和碳价之和相当；40003563（0.2）•新能源成本电价0.13元/kWh对应绿氨成本，与碳价为30002643（0.13）400元/t对应的吨氨热值对应的燃油价和碳价之和相当。20002275（0.1）整体来看，在绿电价格0.1～0.2元/kWh时，绿氨成本处于燃料油价格5000～7000元区间竞争范围内。综上，绿1000氨作为零碳减排的替代船用燃料路线，与传统燃油相比也是具有一定的经济竞争力的。60100200300400500数据来源：国家能源投资集团-国能经济技术研究院、云道资本自主测算吨绿氨成本（绿电电价，元/kWh）5000元/吨（吨氨热值对应的燃油价与碳价之和）©2023.11SixsigmaResearch10000元/吨（吨氨热值对应的燃油价与碳价之和）www.6sigmacapital.comPart6绿氨的政策环境与产业进展全球范围来看，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7000万吨；细分地区来看，澳洲及中东有望凭借最成熟、规模最大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氨的政策环境与产业进展中国—绿氢制氨、氢氨融合发展是中国氢能发展、工业降碳的确定性路径中国绿氨相关政策持续推出，绿氢制氨、氢氨融合发展是中国氢能发展、工业降碳的确定性路径；绿氨在作为无碳燃料发电、氢储能、海上风电消纳等场景拥有巨大潜在应用市场。时间政策文件名称相关内容2022.1《“十四五”新型储能发展实施方案》2022.2《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南》拓展氢(氨)储能应用领域，开展依托可再生能源制氢(氨)的储能试点示范，满足长周期、2022.2《合成氨行业节能降碳改造升级实施指南》多时间尺度的储能应用需求；优化合成氨原料结构，增加绿氢原料比例；加强可再生能源生产氨技术研究，降低合成氨生产过程碳排放；合成氨行业节能降碳改造,可开展绿色低碳能源制合成氨技术研究和示范；2022.3《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》积极引导合成氨等行业由高碳工艺向低碳工艺转变，促进高耗能行业绿色低碳发展，探索开展可再生能源制氢在合成氨等行业替代化石能源的示范；2022.4《国家重点研发计划“先进结构与复合材料”等重点专项提出包括分布式氨分解制氢技术与灌装母站集成、氨燃料电池到掺氨清洁高效燃烧等与2022.82022年度项目申报指南》氨有关的技术；《工业领域碳达峰实施方案》扩大绿色低碳产品供给。大力发展绿色智能船舶,加强船用混合动力LNG动力、电池动力、氨燃料、氢燃料等低碳清洁能源装备研发；2023.10《国家能源局关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》海上能源岛示范。主要支持结合海上风电开发建设，融合区域储能、制氢、海水淡化、海洋养殖等发展需求，探索推进具有海上能源资源供给转换枢纽特征的海上能源岛建设，数据来源：云道资本整理建设包括但不限于海上风电、海上光伏、海洋能、制氢（氨、甲醇）、储能等多种能源©2023.11SixsigmaResearch资源转换利用一体化设施；www.6sigmacapital.com绿氨的政策环境与产业进展中国近两年已开建二十余个绿氨合成示范项目，规划绿氨年产能超400万吨中国近两年（2022.1-2023.9）投建的绿氨示范项目梳理：序号项目方主导方地点项目备案/启动时间项目规模1国家电投内蒙古-包头2022年3月2风光制氢与绿色灵活化工国家电投吉林大安2022年10月10万吨绿氨项目，主要包括200兆瓦风电、200兆瓦光伏，预计年发电量12.5亿千瓦时；采3一体化绿氢制绿氨项目明拓集团内蒙古-包头2022年4月用风光电解制氢，年制氢1.78万吨；再以氢气和氮气为原料合成液氨产品，年产10万吨。国家能源集团内蒙古-兴安2022年7月4大安风光制绿氢合成氨一北京能源内蒙古-多伦2022年8月总投资63.32亿元，安装PEM制氢设备50套，碱液制氢设备36套，制氢能力46000Nm3/h，体化示范项目中国能建辽宁-铁岭2022年11月储氢装置60000Nm3氢气，1套18万吨合成氨装置。国际氢能冶金化工产业示中国能建甘肃-酒泉2022年12月范区新能源制氢联产无碳中国能建甘肃-兰州2022年8月规划建设500万千瓦风力发电、150万千瓦光伏发电和30万吨电解水制绿氢项目；255万吨燃料项目直接还原铁和80万吨铁素体不锈钢绿色冶金项目以及120万吨绿氨化工项目。乌拉特中旗甘其毛都口岸中国能建吉林-松原2023年3月开工加工园区风光氢氨一体化计划总投资23.54亿元，配套规划新能源装机容量110万千瓦，其中风电80万千瓦，光伏30新型储能示范项目万千瓦。利用风光发电分解水制取高品质氢气，再用于生产30万吨绿氨，供蒙西地区工业园区化工生产使用。5风光储氢制绿氨项目合力推进风光储氢制绿氨项目实施进程，利用锡林郭勒盟南部区域可再生能源资源生产绿电并电解制绿氢，绿氢转化为绿氨后供应国内外市场。项目建成后，预计电解制氢规模日中国能建辽宁台安县新能产300吨，年产绿氨规模达60万吨。6源制氢制氨项目年产5.6万吨电解水制氢、30万吨绿氢制绿氨，总规划投资额108.85亿元。甘肃酒泉风光氢储及氢能7综合利用一体化示范工程绿氢年产量1.7万吨、绿色合成氨年产量3.9万吨以及配套工程，总投资76.25亿元，其中一期规划建设高压气态氢年产7000吨、液氢年产量330吨、合成氨装机2万吨并配套建设风电兰州新区氢能产业园项目85兆瓦、光伏130兆瓦，一期投资23亿元。8（一期）项目一期总投资30亿元，主要建设年产2万吨制氢能力和10万标方储氢能力的绿氢供应基地，以年产6万吨绿氨和氢能交通应用为核心的示范应用中心，以年产3000套氢燃料电池松原氢能产业园（绿色氢系统为核心的氢能装备制造中心等。9氨一体化）项目项目总投资296亿元，建设新能源发电制氢和绿氢合成氨一体化项目，年产绿色合成氨60数据来源：云道资本整理万吨；配套建设年产50台套1000Nm3/h碱性电解水装备生产线和4座综合加能站。©2023.11SixsigmaResearch一期工程投资105亿元，建设20万吨绿氢合成氨，包括：85万千瓦直供电新能源，电化学储能，年产3.7万吨电解水制氢装置、20万吨级低压合成氨装置、空分装置及公辅设施。www.6sigmacapital.com绿氨的政策环境与产业进展中国近两年已开建二十余个绿氨合成示范项目，规划绿氨年产能超400万吨序号项目方主导方地点项目备案/启动时间项目规模广东省能源集团绿电制氢与年产20万吨绿氨及燃料电陕西-榆林2023年2月投资52.8亿元，拟建设60000m³/h电解水制氢项目、一座500kg/日示范加10池产业研究院一体化示范项目三一重能内蒙古-兴安2023年4月氢站、20万吨/年绿色合成氨项目、燃料电池产业研究院及电池储能系深能北方统制造等多个项目。三一重能乌拉特中旗风光氢储氨一体11化示范项目项目总投资42.7亿元，建设400MW风电、100MW光伏、电化学储能建设40MW/80MWh，年生产绿氢3.6万吨、绿氨15万吨。深能北方鄂托克旗风光制氢一体化合内蒙古-鄂托克旗2023年6月该项目总投资38亿元，新建年产2万吨绿氢电解水制氢站及配套的50012成绿氨项目兆瓦风力发电场和长约60公里220千瓦输电线路工程；新建5兆瓦离网光伏发电柔性直流制氢科技创新项目；下游新建配套年产15万吨绿氢合成氨装置及加氢加油加气充电桩综合站一座。中煤离网型风光制氢合成绿氨技术示中煤集团内蒙古-鄂尔多斯2023年6月规计划划建20设24年504万月吨开/年工离建网设型，风20光26制年氢3月合全成面绿投氨产，，项规目划总制投氢资产约能2495万亿吨元/年，。13范项目国能阿拉善高新区百万千瓦风光氢氨国家能源集团内蒙古-阿拉善2023年7月配套14万吨绿氢合成氨项目。该项目总投资50.8225亿元，拟建电解水14+基础设施一体化低碳园区示范项目2023年7月制氢5.2万Nm3/h，1座空压制氮站，14万吨绿氢制绿氨装置。中核集团内蒙古-科右前旗2023年8月中核科右前旗风储制氢制氨一体化示2023年9月该项目总投资45亿元，建设500MW风电、电化学储能50MW/100MWh，15范项目远景集团内蒙古-通辽2023年9月储氢27.5万标方，年生产绿氢2.16万吨，下游生产绿氨。16远景通辽风光制氢氨醇一体化项目中船集团内蒙古-通辽该项目总投资98.4亿元，计划分三期建设300000Nm³/h电解水制绿氢装中船通辽市50万千瓦风电制氢制氨一置，60万吨/年绿氢制合成氨装置及30万吨/年绿甲醇装置。17体化示范项目—制氢制氨项目中国能建甘肃-张掖18张掖绿氢合成氨一体化示范项目总投资20.5亿元，风电场规划总容量50万千瓦，项目年制氢量约2.26万数据来源：云道资本整理吨，全部用于制氨，年产12.83万吨合成绿氨。©2023.11SixsigmaResearch项目总投资4.8亿元，建设4000标方每小时电解水制氢站、年产约1.6万吨合成氨工厂以及相关附属设施。www.6sigmacapital.com绿氨的政策环境与产业进展日本—绿氨是其可再生能源发展及社会化应用方向的首要选择，绿氨进口需求强日本由于可再生能源较贫乏，电力行业脱碳需要依靠一方面大力发展可再生能源，另一方面则通过将氨与煤炭进行混烧，并逐步提高氨比例，最终实现氨纯烧发电。《第六次能源基本计划》已明确提出在2030年前实现燃煤掺烧20%氨的目标，要实现该目标未来需要大量进口绿氨或蓝氨。七国集团燃煤火电占比情况日本不能像德国或者中国那样大规模引进可再生能源，同时发电成本也无法降低，因此明确了“通过可再生能源淘汰燃煤火电”行不通。与其他发达国家相比，日本的电力结构对于燃煤火电的依赖程度更高因此日本式的解决方法除了推广可再生能源，还需要采取其他措施，即把氨作为燃煤与煤炭混烧，并逐步提高掺氨比例，最终实现氨专烧发电。德国可再生能源在电力供应结构占比在21年已经达到42%，日本则仅有22%；德国计划通过迅速增加可再生能源的比例来实现电力系统脱碳，于2022年淘汰核电，于2030年淘汰燃煤火电；30%25%20%目前，用于火力发电的燃料氨成本的确很高。日本综合资源会议上表示目前，1标方氢气热量当量的各燃料的价格分别是：煤炭约为7日元（约合0.35人民15%币），LNG约为13日元（约合0.64人民币），而灰氨约为20日元（约合0.99人民币）。10%为缩小与现有燃料的成本差距，日本支持开发清洁氨电解合成技术以取代“哈伯-博世”工艺。另一方面加强与如澳大利亚等氨资源大国的合作，打造低成本、5%低价格的供应链。0%日本德国美国加拿大意大利法国英国©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的政策环境与产业进展日本—绿氨是其可再生能源发展及社会化应用方向的首要选择，绿氨进口需求强日本在对外上形成资源丰富的多边国家合作协议，同时在国内达成对氨燃料重要性的广泛共识。日本经济产业省的《中期报告》中涵盖了包括氨能、氢能、海上风电、蓄电池、核能、碳捕集和回收、可持续航空燃料等诸多范畴，其中位列名单之首的便是氨能，氨能的发展与规模化应用可以说是日本政府在可再生能源发展及社会化应用方向的首要事项。日本政府氨能发展规划概览时间线20212022202320242025~2030~2040~2050应用端掺烧20%的氨的燃煤电站试验氨燃料装置的改造启动燃煤掺烧20%氨提高燃煤掺氨比例发电领域在亚洲范围内发展推广氨掺烧开展掺烧和纯烧氨的科学基础研究提高掺烧比例和纯烧启动纯烧氨的示范试验氨航运领域开展掺烧和纯烧氨的科学基础研究推广与应用供给端增加氨供应的可行性研究发展氨供应链（财政补贴等）商业扩展将燃料氨供应给亚洲其他国家储存容器增加氨储存容器及相应辅助设备的规模商业扩张码头港口修订氨储运的技术标准发展氨储运的码头设施数据来源：日本经济产业省（METI）,国家能源科技资源中心,毕马威www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearch绿氨的政策环境与产业进展韩国—氢氨混合发电技术为先，力求打造全球第一大氢气和氨气发电国韩政府宣布将2022年作为氢气氨气发电元年，并制定发展计划和路线图，力求打造全球第一大氢气和氨气发电国。政府将投入400亿韩元用于有关设备基础设施建设，并于2023年前制定“氢气和氨气发电指南”，推广有关技术在LNG发电站使用。为推动氢气氨气混合发电技术发展，韩国加强电力国企和民企合作，开展无碳环保氨气发电技术联合研发，斗山重工、现代重工和乐天精密化学等企业将参与合作。此外，韩国南部发电计划2023年起利用氢气氨气混合发电技术，并在2024年后推动氢气氨气混合发电技术商用化。韩国政府氨能发展规划概览公布了将氢和氨引入火力开展无碳环保氨气发电技完成将氨作为无碳发电燃地方天然气火电厂将使用发电燃料组合的方案术联合研发，斗山重工、料的研究和测试液化天然气和30%的氨气现代重工和乐天精密化学作为燃料等企业将参与合作20202021202220232024202720302035宣布力求打造全球第一大该年作为氢气-氨气发电元推动氢气氨气混合发电技实现氨燃料发电商业化，并将氨的氢气和氨气发电国，并投年，并制定发展计划和路术的商用化比例提高到3.6%；在火电原料中包入400亿韩元用于有关基础线图含20%的氨，并至少有24个煤电设施建设厂来燃烧这种燃料组合数据来源：韩国产业通商资源部，毕马威www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearch绿氨的政策环境与产业进展澳大利亚、中东：氨产业基础与风光条件发达，有望成为未来全球最大绿氨生产中心澳大利亚：年均生产大约1.75亿吨氨，是全球的主要氨生产供应国中东：各国积极布局绿氨产业，将其作为能源转型的重要技术路径：家，其中大部分用于合成肥料。沙特：沙特阿美目标是到2030年蓝氨产量达到1100万吨/澳大利亚政府绿氨政策重点方向：年。其子公司沙特基础工业公司(SABIC)正在利用其基础设施生产蓝氨，以帮助满足全球对可持续解决方案日加强政府与行业之间的合作关系益增长的需求。此外，沙特阿美联合美国空气产品公司等在沙特投资发挥好政府与行业在氨能发展中的作用50亿美元的旗舰项目NEOM绿氢/绿氨项目已进入全面执行阶段，计划于2026年投产。大力发展氨在远洋航运场景的应用为氨动力船舶税收开设安全培训课程阿联酋：目前，阿布扎比化工衍生品公司(Ta‘ziz)牵动了至少50亿美元相关投资。Ta'ziz公司目前处于开发阶段行业和政府共同出资设立氨生产技术研发中心的主要项目，是与Fertiglobe、三井商事和GS能源公司合作的一个世界持续推动氨相关技术的发展迭代级规模的蓝色氨厂。三井商事和GS能源公司计划从该工厂购买大量低碳氨，以满足日本和韩国日益增长的需求。与日本、韩国和新加坡等国建立绿氨有关的能源安全合作加强氨能的多边合作关系建设阿曼国有能源公司OQ在与美国空气产品公司和ACWA电力公司积极合作推进的绿氢和绿氨项目。进展案例：澳大利亚已和韩国合作建立180万吨绿色氨绿色能源走廊印度清洁技术公司ACME和挪威可再生能源生产商Scatec也正计划在阿曼杜库姆经济特区建设绿氨项目。该项目第一阶段将生产10万吨/年绿澳大利亚向韩国出口绿色氨的首批重大项目，组建的韩澳氢联盟由澳大利亚的方氨，第二阶段完成后该项目绿氨总产能预计将提高到110万吨/年。舟能源(ArkEnergy)及其母公司KoreaZinc、韩华Impact和SKGas等韩国企业组成。澳方的北昆士兰拟议的大型项目每年将生产高达180万吨的绿色氨，并将支持方www.6sigmacapital.com舟能源公司Collinsville绿色能源中心高达4.5GW的可再生能源项目建设。数据来源：云道资本整理©2023.11SixsigmaResearch绿氨的政策环境与产业进展产业端看，目前已有60余个项目落地，各国能源巨头企业积极布局绿氨市场目前国际能源巨头均在积极布局着绿色氢氨项目，当前全球已布局超过60个成规模的绿氨项目：如美国能源部REFUEL计划、智利Trammo100万吨绿氨项目、丹麦5000吨绿氨示范项目、葡萄牙绿/绿氨项目、澳大利亚AREH项目等西门子能源公司在2018年便开始布局了绿氨项目，并在英国卢瑟福阿普尔顿实验室设计并建造了世界上第一个可逆绿氨示范工厂，使用较为成熟的哈伯工艺法，证明了该技术路线的可行性美国空气产品公司（AP）近两年在绿色制氨方面进行了超大规模投资和布局。2020年与沙特国际电力和水务公司和NEOM新城签署全球最大无碳氢项目，并联合托普索公司（Topsoe）将生产出口到全球市场的绿色氨2021年，全球最大氨生产商挪威Yara国际公司与挪威可再生能源巨头Statkraft以及可再生能源投资公司AkerHorizons宣布要在挪威建立欧洲第一个大规模的绿色氨项目；2022年，埃克森美孚与3家绿色能源科技公司签署合作备忘录，计划在其位于挪威斯拉根的港口设施启动绿氨和绿氢生产项目研究，将斯拉根港打造为绿氨和绿氢生产销售枢纽；数据来源：云道资本整理2022年，日本三菱公司正推进在美国得克萨斯州建立世界上最大的氨气生产设施之一，还考虑与壳牌在加拿大合©2023.11SixsigmaResearch作一个氨生产项目；2022年，德国能源巨头尤尼珀公司和意昂集团宣布，均与加拿大恒风公司合作，确定未来将每年从加拿大进口100万吨绿氨，加拿大恒风公司正在积极推进的绿氨绿氢项目预计2025年初投产www.6sigmacapital.com绿氨的政策环境与产业进展全球各国积极布局绿氨示范项目，规划中的绿氨产能已超7000万吨国际可再生能源署统计的全球（不含中国）投入运营/规划中的绿氨项目统计清单（2022年），产能合计超7000万吨：位置主导企业开始规模电解技术电力来源位置主导企业开始规模电解技术电力来源佩鲁时间水电美国CFIndustries,时间网电新西兰Enaex1965（万吨/年）西班牙ThyssenKrupp（万吨/年）太阳能BalanceAgri-2023Nutrients,HiringaEnergy20211ALKFertibaria,Iberdola20/20230.5/（未披露）风能20276.2/10西班牙Fertiberia,Iberdrola202105..67（1二期）/太阳能、电池德国HaldorTopsøe,202410.5SOEC海上风电2025（二荷兰AquamarineALK海上风电期）太阳能智利Yara,Ørsted2024-/太阳能风能、太阳能Enaex,ENGIE20257.5ALK太阳能阿曼ACME,Tatweer2021待定/水电20241.8ALK待定77ALK海上风电、/海上风电、太ALK太阳能/阳能H2U,Mitsubishi,风能、太阳能203070WindGovernmentofSouth风能、太阳能/（未披露）澳大利亚Africa,ThyssenKrupp20224待定70.5–141KIZAD,HeliosIndustry20244阿联酋20262020220.5挪威Yara2025-202650SkovgaardInvest,Vestas,沙特NEOM,AirProducts,2025120HaldorTopsøe丹麦20220.5/ACWAPowerTsubameBHB日本FusionFuel2022待定/挪威VarangerKraft20259摩洛哥202618.3PEM澳大利亚Origin2025422023<0.8澳大利亚H2U2025175//20264.8-16澳大利亚Fortescu澳大利亚Yara202848AlKor海上风电、太肯尼亚MaireTecnimont202525//203080PEM阳能20254.5/太阳能，地热数据来源：国际可再生能源署（IRENA）、云道资本整理www.6sigmacapital.com©2023.11SixsigmaResearch绿氨的政策环境与产业进展全球各国积极布局绿氨示范项目，规划中的绿氨产能已超7000万吨国际可再生能源署统计的全球（不含中国）投入运营/规划中的绿氨项目统计清单（2022年），产能合计超7000万吨：位置主导企业开始规模电解技术电力来源位置主导企业开始规模电解技术电力来源澳大利亚时间海上风电、太挪威GriegEdge,Arendals时间风电澳大利亚QueenslandNitrates,（万吨/年）阳能加拿大Fossekompan（万吨/年）水电IncitecPivot,Wesfarmers待定/智利Hy2Gen2025海上风电JV,Neoen,Worley2/待定/待定风电、太阳能丹麦AustriaEnergy,Ökowind2025待定17-45/海上风电、阿曼2026前18.3ALK或PEM太阳能CopenhagenInfrastructure待定/Partners,Maersk,DFDS待定/202685-100DEMEConcessions,OQ澳大利亚BP,GHD,ARENA待定2/风电2026水电待定100203065/海上风电2035澳大利亚HyEnergy待定30/15澳大利亚待定2028苏格兰CountrywideEnergy,待定52/风电、太阳能老挝GlenelgShireCouncil,待定PortofPortland5.6/300ALK、PEM、海上风电、EneusEnergy澳大利亚InterContinentalEnergy990SOEC太阳能澳大利亚MRHP,CopenhagenTsubameBHB0.7/海上风电、InfrastructurePartners太阳能待定/190PEM阿联酋TAQAGroup,AbuDhabi待定120/太阳能阿曼OQ,InterContinental2028待定海上风电、PortsEnergy,EnerTech2038950-1140/太阳能风能海上风电、挪威HorisontEnergi待定//风电、太阳能澳大利亚ProvinceResources,Total-2030前240/太阳能太阳能毛里塔尼亚CWP待定1142.5//Eren//澳大利亚AustromHydrogen待定112.5/海上风电、太阳能埃及ThyssenKrupp待定待定/太阳能澳大利亚InterContinentalEnergy待定2000/风电巴西AmmPower待定待定/澳大利亚DynoNobel,IncitecPivot待定6/美国MaireTecnimont待定8.4/丹麦EnergifondenSkive待定待定/数据来源：国际可再生能源署（IRENA）、云道资本整理©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com绿氨的政策环境与产业进展绿氨有望在澳洲、中东、东亚率先起量，海上风电将成为其主要的绿电供应方式之一•全球绿氨产能规划分布全球绿氨产能规划分布示意图7000万吨+澳洲中东非洲亚洲欧洲南美北美www.6sigmacapital.com•绿氨清洁能源供给方式¼的绿氨项目50%+的绿氨产能能源供给涉及到“海上风电”数据来源：云道资本整理©2023.11SixsigmaResearch版权及法律声明2023中国绿氨产业研究与前景展望©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com关于云道云道资本云点道林—中国新能源领域领先的精品投资银行与产业研究机构©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com关于合肥综合性国家科学中心能源研究院合肥综合性国家科学中心能源研究院—中国能源领域的一流大型综合型研究基地©2023.11SixsigmaResearchwww.6sigmacapital.com