為應對日益嚴峻的氣候變，在全球碳交易市場中，各國正建立并發展著自己的碳交易體系，其中歐盟排放交易體系（EU ETS）憑借其多年的積累和不斷完善，已成為了全球碳交易市場的領軍者，其運行標準也為氫基綠色燃料技術的發展帶來挑戰。

在2024第四屆中國綠氫與應用發展論壇上，中國能建華北電力設計院高級工程師田江南從氫氨醇油四個部分分析了氫基綠色燃料的技術挑戰和發展前景。

綠氫的機遇

為什么要發展綠氫，田江南表示，一是我國能源結構需要，二是國際環境倒逼國內氫能行業發展。

近兩年，歐盟CBAM正逐步實施，主要針對鋼鐵、水泥、化肥、鋁、氫和發電行業。現行的《可再生能源指令（歐盟）2018/2001》（RED ）要求到2030年，歐盟內部消耗的能源中32%必須是可再生能源，包含電解產生的氫和氫衍生燃料。歐盟的政策十分嚴苛，提出時間相關性，即氫氣生產商必須確保可再生能源發電和氫氣生產在時間上吻合。2023年2月，歐盟通過了可再生能源指令要求的兩項授權法案，規定了三種“可再生氫”的場景，定義了一種量化可再生氫的計算方法。

我國目前沒有國家層面上的綠氫標準，在標準建設上還需要進一步的工作，此外，我國標準相對比較寬松，碳當量閾值為4.9kg，相比歐盟、日本的3.4kg還有一定距離。

氫氣作為能源使用成本最低的方式是摻氫使用，摻氫在20%以內的發熱量均符合國家天然氣技術指標，摻氫＜5%的混合天然氣發熱量符合國家一類天然氣指標。此外，燃氣輪機、燃氣內燃機、工業鍋爐均有摻氫應用。

綠色合成氨的利用

關于綠氨的認證標準，僅日本及國際綠氨組織有相關要求，日本的二氧化碳當量閾值為0.84kg，國際綠氫組織為0.3kg。

關于綠氨的應用，田江南列舉了以下幾種：氨分解制氫、氨內燃機、氨燃料電池（直接、間接）、燃煤鍋爐摻氨、燃氣輪機摻氨。還列舉了氨與其他燃料的燃燒特性對比，可以發現氨的火焰速度非常小，僅為0.067，適合與氫氣進行摻燒。

煤電摻氨和燃機摻氫是時氨較為成熟的兩種應用，此前國家發改委層印發通知，計劃利用風電、太陽能發電等方式合成綠氨并摻燒，目標到2025年，首批煤電低碳化改造建設項目全面開工，相關項目度電碳排放較同類低20%。

對于燃機摻氫，當前GE旗下E/B級燃機已具備100%的燃氫能力，早在2021年我國就有應用，國電投荊門綠動電廠成功實現燃氣輪機15%摻氫燃燒運行，燃氣輪機設計最高摻氫比例達30%。
合成氨的技術非常“傳統”，合成氨的運行模式一般是穩定的負荷，綠氫生產則是波動的、間歇的、隨機的，如何使氫氨匹配耦合是一大難點。

綠色甲醇的發展

綠色甲醇分為生物甲醇和綠色電甲醇，生物甲醇是指由林業資源、農業資源、工業有機廢水、城市有機固廢及畜禽糞便等生物質生產的甲醇。綠色電甲醇則是用綠氫與可再生CO2合成。

關于綠甲的認證標準，僅國際綠氫組織和歐盟對綠色甲醇有相關要求，國際綠氫組織的二氧化碳當量閾值為0.3kg，歐盟為3.4kg。

2024年，歐盟碳排放交易計劃提出將航運業碳排放納入碳計劃市場，直接推動了甲醇燃料的發展，截止2023年底，公開的甲醇雙燃料船舶訂單已超過100艘。

綠色航煤的起步

國際能源署數據顯示：航空運輸業的碳排放占全球總量的2%。2013年，歐盟提出將國際航空運輸行業納入碳排放交易計劃。2021年，國際航空運輸協會提出到2050年實現航空運輸行業凈零碳排放的目標，對此，制定了通過可持續航空燃料（SAF）替代進行減排的方案。

最成熟的綠色航煤的合成方式是廢棄動植物油或廉價生物油料加氫異構合成，也可以通過纖維素、木質素等生物質氣化成合成氣，經費托合成后再加氫裂化、加氫異構改質生成。航煤主要是由烷烴、環烷烴或環烷烴衍生物以及少量烯烴組成的以C8-C16為主的混合燃料。而費托合成工藝制得的沒有幾乎不含芳烴或環烷烴，會導致飛機和發動機的密封件泄露，是需要解決的一大難題。

在全球低碳的大背景下，氫基綠色能源是多個行業綠色轉型的重要載體，對此，更需要政策指引、技術進步、提需降本的推動。

內容根據嘉賓現場演講整理，未經嘉賓審核

來源：氫能觀察   

記者：李航