清華新聞網(wǎng)4月24日電 合成氨是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和工業(yè)的重要基礎(chǔ)原料，全球氨生產(chǎn)產(chǎn)生的溫室氣體排放約占全球排放總量的2%。在全球航運(yùn)業(yè)深度脫碳的背景下，綠氫制備的綠氨被視為最具潛力的船用低碳燃料之一。中國(guó)既是全球最大的氨生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，也擁有全球領(lǐng)先的港口群與繁忙的航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，船用燃料低碳轉(zhuǎn)型將改變國(guó)內(nèi)氨供需結(jié)構(gòu)。然而，低成本的可再生能源資源集中于北方內(nèi)陸，而航運(yùn)燃料需求集中在東南沿海，這種空間錯(cuò)配給供應(yīng)鏈重構(gòu)帶來(lái)挑戰(zhàn)。如何統(tǒng)籌生產(chǎn)布局、技術(shù)路線(xiàn)與運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建兼顧經(jīng)濟(jì)性與減排效益的低碳氨供應(yīng)鏈，成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
近日，清華大學(xué)能動(dòng)系李政教授、氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“氣候院”）彭天鐸副研究員聯(lián)合普林斯頓大學(xué)團(tuán)隊(duì)，在我國(guó)低碳氨供應(yīng)鏈研究方面取得重要進(jìn)展。研究系統(tǒng)揭示了在航運(yùn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型背景下，清潔船用燃料需求對(duì)中國(guó)氨產(chǎn)業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)、空間布局與跨區(qū)域運(yùn)輸格局的深刻影響，量化了氨管道建設(shè)與碳價(jià)機(jī)制對(duì)綠氨經(jīng)濟(jì)可行性的關(guān)鍵作用，為中國(guó)氨產(chǎn)業(yè)深度脫碳及航運(yùn)燃料綠色替代提供了重要的科學(xué)支撐。
圖1.中國(guó)低碳氨供應(yīng)鏈綜合建?？蚣?/p>
研究構(gòu)建了面向中國(guó)氨產(chǎn)業(yè)的多區(qū)域、多階段供應(yīng)鏈優(yōu)化模型（圖1）。該模型系統(tǒng)耦合了農(nóng)業(yè)、工業(yè)和航運(yùn)部門(mén)的氨需求演變過(guò)程，綜合考慮了煤制氨、天然氣制氨、配備碳捕集與封存技術(shù)的化石基制氨以及綠氫制氨等多種技術(shù)路徑，比較了槽罐車(chē)與管道兩種氨運(yùn)輸方式對(duì)產(chǎn)業(yè)布局和系統(tǒng)成本的影響。基于該模型，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)未來(lái)氨生產(chǎn)、跨區(qū)域運(yùn)輸和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)開(kāi)展了協(xié)同優(yōu)化評(píng)估。
圖2.氨作為船用燃料的經(jīng)濟(jì)可行性、減排成本與環(huán)境影響評(píng)估
研究發(fā)現(xiàn)，隨著航運(yùn)業(yè)對(duì)清潔燃料需求的增長(zhǎng)，中國(guó)氨需求中心將進(jìn)一步向沿海集聚，沿海與內(nèi)陸之間的供需錯(cuò)配顯著加劇。綠氫制氨有望在2030年前后開(kāi)始規(guī)?；渴穑苿?dòng)行業(yè)2050年前后二氧化碳排放較當(dāng)前水平下降超過(guò)90%，但供應(yīng)成本將上升6%~30%。運(yùn)輸方式對(duì)供應(yīng)鏈重構(gòu)具有關(guān)鍵影響。相較于槽罐車(chē)，長(zhǎng)距離氨管道可更有效地連接綠氨生產(chǎn)基地與需求中心，到2060年可將終端交付成本降低約18%，并帶來(lái)額外的累計(jì)減排收益。只有在碳價(jià)水平超過(guò)100美元/噸CO?與完備的管道基礎(chǔ)設(shè)施的雙重支撐下，綠氨才有望成為具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的船用燃料選擇。
研究進(jìn)一步提出，未來(lái)氨產(chǎn)業(yè)脫碳不再只是單一生產(chǎn)技術(shù)替代問(wèn)題，而是涉及需求轉(zhuǎn)型、區(qū)域布局優(yōu)化、運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與政策機(jī)制設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工程。該研究提出的供應(yīng)鏈優(yōu)化框架不僅可用于評(píng)估中國(guó)氨產(chǎn)業(yè)在航運(yùn)脫碳背景下的轉(zhuǎn)型路徑，也可為其他國(guó)家和地區(qū)低碳氨供應(yīng)體系建設(shè)提供方法借鑒。
研究成果以“清潔船用燃料需求重塑中國(guó)氨供應(yīng)鏈，其經(jīng)濟(jì)可行性取決于管道建設(shè)與碳價(jià)機(jī)制”（Demand for clean marine fuel reshapes China’s ammonia supply chains with viability hinging on pipelines and carbon prices）為題，于4月17日發(fā)表于《一個(gè)地球》（One Earth）。
清華大學(xué)能動(dòng)系2025屆博士畢業(yè)生何岳璋為論文第一作者，清華大學(xué)能動(dòng)系教授李政、氣候院副研究員彭天鐸，普林斯頓大學(xué)副教授杰西·詹金斯（Jesse D. Jenkins）為論文通訊作者，清華大學(xué)能動(dòng)系2023級(jí)博士生王振乾為論文共同作者。
研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和沙特阿美、清華大學(xué)-豐田研究中心研究項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.oneear.2026.101677
供稿：能動(dòng)系
編輯：李華山
審核：郭玲
