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Decarbonizing Ammonia and Nitrogen Fertilizers with Clean Hydrogen
世界银行·2025-03-13 07:10

报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 - 合成肥料对维持全球人口至关重要,但生产过程产生大量温室气体排放,清洁氢在成本下降背景下,可助力化肥生产脱碳,推动全球粮食安全,不过转型需调整化肥类型和补贴方案 [1] - 用清洁氢替代化石燃料合成氨,可降低化肥生产碳强度,实现全球气候变化目标 [2] - 可再生氨和低碳氨生产项目在新兴市场和发展中经济体取得进展,政策和监管框架需进一步完善以支持清洁氢和氨的应用 [42][53] 根据相关目录分别进行总结 化肥生产脱碳的最佳方式 - 用清洁氢源替代化石燃料合成氨,可降低化肥生产碳强度,推动全球气候变化目标 [2] - 生产尿素、硝酸铵和磷酸铵等化肥成分需氨,用清洁氢对氨合成进行脱碳可使化肥生产更环保 [4] - 清洁氢可通过可再生能源或结合碳捕获与储存的化石燃料生产,能减少化肥生产碳足迹,推动创新和经济增长 [5] 可再生氨生产 - 可再生氢由太阳能、风能等可再生电力生产,与氮结合用哈伯 - 博施法合成氨,可再生氨厂化石燃料使用少、排放低 [6][11] - 可再生氨生产面临哈伯 - 博施法与可再生能源波动性匹配的挑战,丹麦研究人员和公司在部分灵活性方面取得进展 [12] - 可再生氨生产需稳定可再生电源、连接低碳电网或现场储能,成本可能较高,但部分灵活性是重要技术进步 [14][15] - 可再生氨成本目前为 794 - 1543 美元/吨,高于灰氨的 121 - 518 美元/吨,预计 2050 年成本将显著下降 [16] 低碳氨生产 - 低碳氨常用蒸汽甲烷重整(SMR)结合 CCS 生产氢,自热重整(ATR)是新替代工艺,可提高碳捕获效率,降低成本 [17] - ATR 集成部分氧化和蒸汽重整,无需外部加热,可捕获高达 99% 的排放,更经济环保,但能耗更高 [18] - ATR 部分氧化天然气进料,使废物流接近纯二氧化碳,更易封存,与哈伯 - 博施合成反应器集成可减少天然气燃烧 [22] 补贴在化肥市场的作用及变化 - 全球每年生产约 2 亿公吨氨,1.7 - 1.8 亿公吨用于农业化肥,2000 万公吨用于工业应用,2000 万公吨用于全球运输 [25] - 不同地区化肥类型不同,可再生氢使可再生氨中长期生产成本降低,但生产尿素等衍生物仍具挑战 [26] - 天然气价格主导氨生产成本,价格波动影响氨生产经济性,先进低碳氨项目集中在天然气价格低的地区 [27] - 可再生能源质量影响可再生氨成本,高质量可再生能源可降低成本,有良好可再生能源条件的国家适合生产和出口化肥 [28][32] - 氨在脱碳经济中的作用可能改变,如用作船用燃料、储能介质或氢载体,可能带来成本节约,但也可能导致价格上涨 [33] - 转向零碳化肥生产需碳税或政府补贴支持,否则支付意愿低 [34] - 以印度为例,传统尿素补贴多,2030 年可再生氨成本高于最低成本传统尿素,但可提供价格稳定性,需 500 - 1200 美元/吨补贴 [35][36] - 太阳能和电解技术进步有望降低可再生氨成本,但需监管避免过度使用和环境风险 [41] 清洁氨生产现状 - 印度 AM Green 在卡基纳达的项目预计 2026 年下半年运营,年产能 100 万公吨可再生氨,利用当地可再生能源 [43] - 智利 HyEx 项目利用太阳能生产可再生氢合成氨,用于生产硝酸铵;HNH 项目用风能生产约 135 万公吨可再生氨,主要用于出口 [47] - 摩洛哥 Tarfaya 项目预计 2027 年年产 100 万公吨可再生氨,2032 年扩大到 300 万公吨,符合 2040 年碳中和目标 [48] - 巴西里约热内卢港口项目用天然气结合 CCS 生产约 100 万公吨低碳氨,未来计划转向可再生氨 [49] - 尼日利亚 Brass 项目预计年产 166 万公吨氨,减少 30% 化肥进口,节省约 2 亿美元外汇 [51] 政策和监管框架 - 发展中国家支持农业使用氢和氨的政策逐渐演变,需实施碳定价机制,明确清洁氢生产和使用的法规和标准 [53] - 印度国家氢使命目标 2030 年生产 500 万公吨可再生氢,巴西国家氢战略旨在促进清洁氢生产 [54] - 补贴和激励措施对降低清洁氨采用的财务障碍至关重要,需类似或更高水平补贴支持向清洁氨和氢基化肥过渡 [55] - 需解决监管障碍和基础设施不足问题,加强国际合作和金融援助 [56] 下一步措施 - 通过承购协议解决价格差距,政府和捐赠组织应促成长期承购协议,降低生产者风险,鼓励投资 [57] - 考虑融资成本和资本获取,国际金融机构和捐赠组织应提供优惠贷款和风险分担机制,鼓励私人投资 [62] - 调整使用新氮肥,政府应提供补贴和激励措施,投资农民培训和宣传活动,促进新肥料使用 [62] - 识别和开发利基市场,政府和行业利益相关者应建立认证计划和生态标签,使清洁化肥获得更高价格 [62] - 利用消费者支付意愿,政府和国际组织应开展宣传活动,提高消费者对清洁化肥环境和社会效益的认识,促进需求 [62]