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隨著全球能源綠色低碳轉型加速推進，煤電正面臨前所未有的挑戰。全國能源工作會議在部署2024年重點任務時提出，研究探索火電摻燒氫氨技術，推動建設一批“低碳電廠”。這為燃煤電廠節能減排、綠色發展提出了一條切實可行的全新路徑。
由于經濟性、資源稟賦等因素，我國電力結構以煤電為主。煤電在支撐經濟快速發展的同時，也帶來了嚴重的環境問題，在我國每年100億噸左右的碳排放中，約40%來自煤電。要實現碳中和目標，一方面，要減少煤電的使用，大力發展更為清潔的可再生能源；另一方面，要提升煤炭等傳統化石能源清潔利用水平。
近年來，圍繞煤電清潔高效轉型，我們做了很多工作。通過持續實施“三改聯動”，全國80%以上煤電機組進行了節能改造，90%以上煤電機組實現了超低排放，近3億千瓦煤電機組按需實施靈活性改造。借助技術進步，我國平均度電煤耗已從20年前每千瓦時近400克，降至目前每千瓦時300克左右，優于美國和德國水平。此外，基于二次再熱、高位布置、超凈排放、CCUS（碳捕集、利用與封存）等技術的開發和應用，我們還在探索更多煤電清潔發展的可能性。
在當前技術條件和裝機結構下，煤電仍是最經濟可行、安全可靠的靈活調節資源，可在提升電力保供能力的同時，促進可再生能源發展。因此，我們需要更加高效的清潔利用方式，進一步大幅降低火力發電中的煤炭消耗，在保障一定量火電發展的同時降低碳排放。
火電摻燒氫氨技術的進步，讓人們看到這一希望。目前全世界已知能高溫燃燒的燃料絕大部分都是化石能源，真正不含碳并具備實用性的清潔燃料極少，其中就包括氫和氨。氫作為下一代能源備受關注，但氣態的氫氣難以大量長距離運輸，且熱值偏低，在當前技術下直接大規模利用存在困難。過渡性解決辦法是利用綠氫合成綠氨，氨目前主要用于化肥，液氨儲運技術和安全規范也非常成熟。研究發現，在燃煤火力發電領域應用氨混燒時，基本不需要改變現有主體設備，僅需在鍋爐單元改造添加一些支持氨燃燒的裝置，即可達到碳減排效果。
針對火電摻燒氫氨技術，一些國家早有布局。2021年，日本政府發布第六版能源戰略計劃，明確優先推廣氫、氨混燒發電技術，希望以“氨—氫”能源形式實現更低成本碳中和；韓國則成立了一個氫氨發電示范促進領導小組，目標同樣是推動氫、氨與天然氣、煤混合燃燒發電。我國擁有顯著可再生能源優勢，如果能夠盡早建立火電摻燒氫氨原料供應、技術標準體系，并實現規模化應用，將有望引領全球氫氨燃料市場。
為實現火力發電凈零排放，我國正在積極探索火電摻燒氫氨技術，相關示范項目和技術開發不斷推進。2023年4月，由合肥綜合性國家科學中心能源研究院與皖能集團聯合研發的燃煤電廠大比例、長時間、高穩定性摻氨燃燒降碳技術，在現役30萬千瓦火電機組試驗取得成功。同年年底，中國神華廣東臺山電廠60萬千瓦煤電機組成功實施高負荷發電工況下煤炭摻氨燃燒試驗，成為國內外完成摻氨燃燒試驗驗證的最大容量機組。
雖然火電摻燒氫氨路線在技術方面已得到驗證，但規模化推廣仍面臨兩大挑戰：一是大規模綠氨來源問題。綠氨主要指利用綠電制取的氫所生產的氨，其生產過程不排放二氧化碳。目前，我國合成氨多來源于煤和天然氣，減碳效果有限，而綠氨產量極低，想足量采購并非易事。二是綠氨采購成本遠高于煤炭。合成氨70%至80%的成本來自氫，要想合成廉價綠氨，必須要有廉價綠氫，但大幅降低綠氫制備成本存在挑戰。
由于與許多電廠用煤熱值相當，每燃燒1噸氨就可以減少1噸煤炭消耗，火電摻燒氫氨是不可多得的化石能源源頭減碳技術。為實現該技術規模化利用，應對可再生能源就地制氫項目給予政策支持，提高設備國產化率，持續降低綠氫制備成本。同時，對較早應用該技術的火電廠給予資源、資金支持。值得期許的是，目前在風光資源較好的地區，制氫成本與天然氣制氫接近，合成平價綠氨已看到希望，真正的“低碳電廠”也許離我們并不遙遠。