“绿”能拼图，“碳”路未来——浅谈绿色替代燃料未来的应用与发展
在全球气候变化和环境污染问题日益严峻的背景下，发展可持续的绿色替代燃料已经成为行业共同面临的重大课题。而随着绿色替代燃料技术日趋成熟，产业化步伐的不断加快，我国绿色能源体系拼图正逐步完善，绿色新质生产力持续驱动走向绿色低碳未来。
全球碳减排背景下，绿色低碳燃料替代现有化石燃料是脱碳的必由之路，当前绿色替代燃料主要包括绿色甲醇、绿氨、绿氢以及电池动力等。由于绿色甲醇、绿氨、绿氢兼具较高的能量密度和零碳属性，因此成为未来最有前景的低零排放燃料解决方案。
首先，绿色替代燃料具有很高的能源利用率和经济性。
以甲醇燃料为例，目前制备方式主要有生物质循环利用制甲醇、绿电制绿氢制甲醇、化石燃料制甲醇三种，绿色甲醇具有高热值、易储存、易运输等特点。与传统化石燃料相比，甲醇燃料具有更低的污染排放和更高的热效率，同时来源广泛，经济性较好。
氢燃料的优势则更为明显。氢是地球上储量最丰富的元素，利用太阳能、风能、水能等可再生能源制备氢，用于为各行各业提供驱动力，对环境几乎零污染。
合成氨是氢气是最大的消纳途径之一，同时氨也是氢气的载体。氨是制造硝酸、化肥、炸药的重要原料，也是药物直接或间接的成分。氨燃烧过程中不会产生温室气体二氧化碳和硫化物，同时由于氨的储存和运输相比液态氢与液化天然气在技术层面要容易许多，因而在运输和储存方面更具能效性和优越性。正因如此，氨成为了航运业达成脱碳目标的备选燃料之一。
合成氨燃料、氢燃料和生物质甲醇燃料，三种具有广阔前景的清洁能源解决方案共同助推整个能源行业向零碳零排放的目标迈进。除了卓越的能源效率和环境友好性，从长远来看，绿色替代燃料最重要的意义在于为能源转型绿色革命奠定根基，构建可持续驱动的能源体系。
根据国际海事组织统计数据，全球海运船舶碳排放约占全球总排放的2.2%~2.5%，具有迫切的减碳需求，绿氨、绿色甲醇、绿氢成为船舶航运领域最受关注的三种绿色替代燃料。大多数船运公司计划在2024—2030年引入甲醇、氢气或电力，在2027—2030年引入合成氨燃料。
从船用发动机来看，甲醇发动机正在逐步成熟，氨发动机正处于探索阶段。芬兰船运发动机制造商瓦锡兰声称，基于全球减碳需求，其目标旨在实现船舶可利用氨满足60%~70%的能源消耗。此外，中国江南造船、日本邮船等企业也纷纷布局探索绿氨动力船舶的建设。
从航运需求供应链来看，能源需求缺口巨大，多种路线并行是主流选择。截至2024年4月，全球在运和订造甲醇动力船舶达337艘，假如2030年这些甲醇动力船可全部投运，按照每艘年耗5万吨甲醇燃料测算，2030年全球绿色甲醇需求量将超过1685万吨。甲醇是当前关注度较高的燃料，在可预见的未来，绿色甲醇的生产量可能面临瓶颈，难以单独支撑船运行业的巨大需求。受制于甲醇产能、技术路线、储运成本，多种燃料路线并行是当下主流选择 。
从燃料种类来看，甲醇进入发展窗口期，氢氨仍需要技术突破。受制于液氢储运安全风险无法突破，液氨在大功率、低速船用发动机应用技术上成熟度较低，两者实现大规模商业化应用还有较长距离。当前，因全生命周期减碳效果明显、发动机改造技术相对成熟、加注基础设施发展较为完善，绿色甲醇进入发展窗口期，可为航运业中短期减碳提供解决方案。若绿色甲醇的经济性问题得到有效解决，其将成为绿氨、绿氢在船用燃料领域大规模应用前的最有效替代甚至是长期替代。
甲醇是最为常见、应用场景最为广泛的化学品之一。据国际可再生能源机构预测，化工行业生产的化石基甲醇每年约产生3亿吨二氧化碳，约占化工行业碳排总量的10%。随着全球降碳步伐在各行各业的稳步推进，绿色甲醇替代化石基甲醇在化工行业脱碳进程中大有可为。
氨是最基础的化工原料之一，在化工领域有着广泛应用。氨既可用于尿素等农业化肥原料（氮肥）生产，也可用于硝酸等化工用品生产。作为工业上最基本、结构最简单的含氮原料，几乎所有的含氮化合物的最上游都源自于氨。氨还可以作为新型绿色燃料或氢能载体，而且利用氨易压缩的特性，在催化条件下可以分解释放出氢气，是一种优良的氢能载体。
风电、光伏、水力发电等可再生电力具有随机性、间歇性和波动性，实现可持续的能源核心问题不仅是要加快提高光伏发电、风电的装机规模，更是要解决与之伴生的长时储能问题。利用风电、光伏发电等可再生电力制备绿色甲醇、氨、氢，使其能够在目前已有的液体基础设施中储存、运输，不仅降低了能源基础设施的转型成本，还有效解决了庞大的太阳能、风能等可再生能源的消纳问题。
绿色替代能源的产业价值链构建：从研发设计、材料加工、制造生产、销售到售后服务等一系列环节中，各个环节相互衔接，形成的完整的价值链。能源产业的发展可以促进地方经济的发展，不仅能减少对进口能源的依赖，增强国家的能源安全，同时将带动相关产业的发展，为社会提供更多更多经济价值和环保效益。
绿色替代能源区块链技术：进入能源数字经济时代，生产者、所有者、消费者三者之间的界线逐渐消淡。区块链技术成为这一变革的核心驱动力，区块链技术在新型网络平台中实时分享价值，进一步革新传统能源交易模式。在能源管理与服务中，区块链技术可实现能源数据的透明化，提高能源管理的效率和公正性。区块链技术可使能源数据，如碳排放数据的跟踪、监测和调控过程公之于众，从而极大增强信息的可获取性和能源管理的透明度。此外，区块链技术可推动金融能源服务的个性化，确保提供更为精准的服务。
受体系严格、技术装备不成熟等因素影响，绿色可替代燃料的生产成本仍处于较高水平，相比传统化石能源经济性较差，在环境效益未能有效体现的条件下，高昂的成本影响了各行各业能源转型的积极性。
绿色替代燃料可以实现有效碳减排，拥有明显的环境效益。但目前我国仍缺乏相关绿色认证体系和基础制造技术，生态环境效益无法得到充分展现，绿色溢价难以实现，间接影响产业效益。
可再生能源产业具有制造业属性，技术制造能力是可再生能源产业健康发展的基础要素，完备的制造业体系为绿色可替代能源高质量发展奠定了坚实基础，同时有助于将国内可再生资源优势有效转变为促进战略性新兴产业高质量发展的持续动力。
我国对绿色替代燃料消纳场景的探索仍然相对有限，体现在应用面狭窄方面。
尽管国内已有中国船舶集团研发氨燃料动力船舶、富大紫金研发氢氨燃料电池客车等绿氨利用的探索，但是总体上集中在船舶航运领域，汽车、重卡等领域尚未见探索，难以形成更加普适化的绿氨能源模式。
在国家整体减排策略的框架之中，需要更进一步拟定我国的零排放路线规划细则，把绿色替代燃料的生产、研发、消费规划视作同等关键的减排路径。
激励科研、能源、航运、汽车企业增大产业研发，从燃料的制造、存储、能效以及加注等方面入手，推行创新为主导的新质生产力，塑造可持续的生产研发体系。
主动推进双边或者多边国家政府之间的合作，提升我国在燃料方面的科技创新能力以及商用核心竞争力。现阶段一方面要持续专注于能效技术的提升，为自身的零碳转型争取更长的窗口期；另一方面也要深度融入到替代燃料全球供应链体系的建设当中，以先行者的姿态谋篇布局，才能在这场百年未有的绿色转型大变局之中牢牢把握住自身的命运。
鉴于动力需求、经济性等要素，未来的绿色燃料会存在众多选择，绿色替代燃料的研究将是一个螺旋式前进的过程，押注哪种燃料的争论并不是一道非黑即白的单选题，不同类型的替代燃料将在脱碳进程的不同阶段、不同场景、不同细分领域中扮演不同的角色，最终零碳目标的实现也需要所有利益相关方全方面、长期性的共同协作和努力，这是一场通往能源自由的“长征”！
