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为应对日益严峻的气候变，在全球碳交易市场中，各国正建立并发展着自己的碳交易体系，其中欧盟排放交易体系（EU ETS）凭借其多年的积累和不断完善，已成为了全球碳交易市场的领军者，其运行标准也为氢基绿色燃料技术的发展带来挑战。
在2024第四届中国绿氢与应用发展论坛上，中国能建华北电力设计院高级工程师田江南从氢氨醇油四个部分分析了氢基绿色燃料的技术挑战和发展前景。
绿氢的机遇
为什么要发展绿氢，田江南表示，一是我国能源结构需要，二是国际环境倒逼国内氢能行业发展。
近两年，欧盟CBAM正逐步实施，主要针对钢铁、水泥、化肥、铝、氢和发电行业。现行的《可再生能源指令（欧盟）2018/2001》（RED ）要求到2030年，欧盟内部消耗的能源中32%必须是可再生能源，包含电解产生的氢和氢衍生燃料。欧盟的政策十分严苛，提出时间相关性，即氢气生产商必须确保可再生能源发电和氢气生产在时间上吻合。2023年2月，欧盟通过了可再生能源指令要求的两项授权法案，规定了三种“可再生氢”的场景，定义了一种量化可再生氢的计算方法。
我国目前没有国家层面上的绿氢标准，在标准建设上还需要进一步的工作，此外，我国标准相对比较宽松，碳当量阈值为4.9kg，相比欧盟、日本的3.4kg还有一定距离。
氢气作为能源使用成本最低的方式是掺氢使用，掺氢在20%以内的发热量均符合国家天然气技术指标，掺氢＜5%的混合天然气发热量符合国家一类天然气指标。此外，燃气轮机、燃气内燃机、工业锅炉均有掺氢应用。
绿色合成氨的利用
关于绿氨的认证标准，仅日本及国际绿氨组织有相关要求，日本的二氧化碳当量阈值为0.84kg，国际绿氢组织为0.3kg。
关于绿氨的应用，田江南列举了以下几种：氨分解制氢、氨内燃机、氨燃料电池（直接、间接）、燃煤锅炉掺氨、燃气轮机掺氨。还列举了氨与其他燃料的燃烧特性对比，可以发现氨的火焰速度非常小，仅为0.067，适合与氢气进行掺烧。
煤电掺氨和燃机掺氢是时氨较为成熟的两种应用，此前国家发改委层印发通知，计划利用风电、太阳能发电等方式合成绿氨并掺烧，目标到2025年，首批煤电低碳化改造建设项目全面开工，相关项目度电碳排放较同类低20%。
对于燃机掺氢，当前GE旗下E/B级燃机已具备100%的燃氢能力，早在2021年我国就有应用，国电投荆门绿动电厂成功实现燃气轮机15%掺氢燃烧运行，燃气轮机设计最高掺氢比例达30%。
合成氨的技术非常“传统”，合成氨的运行模式一般是稳定的负荷，绿氢生产则是波动的、间歇的、随机的，如何使氢氨匹配耦合是一大难点。
绿色甲醇的发展
绿色甲醇分为生物甲醇和绿色电甲醇，生物甲醇是指由林业资源、农业资源、工业有机废水、城市有机固废及畜禽粪便等生物质生产的甲醇。绿色电甲醇则是用绿氢与可再生CO2合成。
关于绿甲的认证标准，仅国际绿氢组织和欧盟对绿色甲醇有相关要求，国际绿氢组织的二氧化碳当量阈值为0.3kg，欧盟为3.4kg。
2024年，欧盟碳排放交易计划提出将航运业碳排放纳入碳计划市场，直接推动了甲醇燃料的发展，截止2023年底，公开的甲醇双燃料船舶订单已超过100艘。
绿色航煤的起步
国际能源署数据显示：航空运输业的碳排放占全球总量的2%。2013年，欧盟提出将国际航空运输行业纳入碳排放交易计划。2021年，国际航空运输协会提出到2050年实现航空运输行业净零碳排放的目标，对此，制定了通过可持续航空燃料（SAF）替代进行减排的方案。
最成熟的绿色航煤的合成方式是废弃动植物油或廉价生物油料加氢异构合成，也可以通过纤维素、木质素等生物质气化成合成气，经费托合成后再加氢裂化、加氢异构改质生成。航煤主要是由烷烃、环烷烃或环烷烃衍生物以及少量烯烃组成的以C8-C16为主的混合燃料。而费托合成工艺制得的没有几乎不含芳烃或环烷烃，会导致飞机和发动机的密封件泄露，是需要解决的一大难题。
在全球低碳的大背景下，氢基绿色能源是多个行业绿色转型的重要载体，对此，更需要政策指引、技术进步、提需降本的推动。
内容根据嘉宾现场演讲整理，未经嘉宾审核
来源：氢能观察
记者：李航
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