吉 旭,林 今,聂李红,周 利,袁绍军,张 欢,贺 革,戴一阳

(1.四川大学 化学工程学院,四川 成都 610065;2.清华大学 电机工程与应用电子技术系,北京 100084;3.清华四川能源互联网研究院,四川 成都 610065;4.中国成达工程有限公司,四川 成都 610095;5.清云智通(成都)科技有限公司,四川 成都 610065)

0 引 言

在双碳背景下,风光可再生能源发电是能源发展的重要方向[1],截至2022年,我国可再生能源新增装机1.52亿kW,占新增发电装机的76.2%,可再生能源装机总量达12.13亿kW,超过火电装机量,可再生能源发电量2.7万亿kWh,占发电总量31.3%、占新增发电量81%。但是由于风光资源的间歇性、不稳定和难以预测性,风光发电大规模上网面临挑战,成为风光绿电发展的瓶颈之一[2]。风光发电制绿氢可以实现长周期存储和多种能源形式转化,具有零碳排放特征,是解决风光电力消纳的重要途径,有望与电能一同成为未来能源体系的两大支柱。国家制定了相应的氢能发展战略[3-5],但是由于风光绿电成本、微电网结构、电解水工艺能效、材料氢脆等问题,绿氢在制-储-运-用各环节均面临安全性与经济性挑战[6]。在此背景下,绿电制氢制氨的“电制绿氨”路径被认为是解决绿电、绿氢技术经济困局的重要途径之一。此外,绿电耦合化工在解决绿电消纳难题的同时,还是绿色化工发展的重要方向。以减碳为例,合成氨生产所消耗的煤和天然气量占全社会化石能源消耗总量约5%,碳排放量在2%[7-8],“电制绿氨”将大幅度降低化肥行业的碳排放量。

氨由氢气和氮气通过催化反应合成。……