兼具粮食安全和脱碳的双重优势，绿氨“能”否放之四海而皆准？

俄乌战争不仅正在重塑能源市场，同时也在重塑粮食市场。战争导致粮食和化肥供应大范围中断，威胁全球粮食安全。绿氨生产的发展为各国提供了减少化肥进口依赖、同时应对气候危机的机会，但这可能不是适合所有国家的解决方案。

俄罗斯的粮食武器化可能导致全球粮食短缺

包括美国总统拜登、印度总理莫迪和欧盟执委会冯德莱恩在内的国际领导人都谴责俄罗斯自俄乌战争以来将粮食武器化，即限制乌克兰和俄罗斯化肥和农产品的出口。特别是，俄罗斯是世界上最大的氮肥出口国，其生产商受益于价格具有竞争力的天然气，而天然气是世界上大部分氨（氮肥原料）生产的关键原料。俄罗斯暂停向欧洲供应天然气，加剧了化肥短缺问题，最严重的时候导致欧洲多达 70% 的合成氨产能停止，并使化肥价格在 2022 年创历史新高。氮肥对整体粮食安全的重要性不可言喻，根据联合国的预测，2022 年氮肥短缺可能导致 2023 年主要农作物大量损失 6600 万吨，足以养活世界近一半人口一个月。

平衡粮食安全和脱碳

虽然氮肥在提高全球农作物产量方面发挥着至关重要的作用，但其合成生产和使用过程占当前全球排放量的 2% 左右，这意味着在全球粮食安全和脱碳之间找到最佳平衡是困难的。因此，政府和企业抓住机会开发绿氨的转型机会，利用当地可再生能源供应电解制造绿氨并生产低碳肥料，此举作为解决肥料供应和成本负担的一种手段，既能保障粮食安全，同时寻求脱碳。

根据国际能源署的数据，传统天然气制氨（“灰氨”）所产生的直接排放量或“范围 1” 排放量约为 2.4 吨二氧化碳/吨氨，远远超过钢铁（1.4 吨二氧化碳/吨钢铁）和水泥（0.6 吨二氧化碳/吨水泥）等大宗商品的直接排放量。因此，净零排放的绿氨生产前景对致力于减排的政府来说尤其具有吸引力。

绿氨不是一种万能的解决方案

绿氨生产作为改善粮食安全的一种手段，对目前以下国家很有吸引力：

a) 严重依赖进口氮肥，例如巴西、印度和欧盟（世界上最大的进口国），

和/或 b) 粮食短缺是一个主要问题的国家，例如在撒哈拉以南非洲，化肥施用率（以及进口量）较低，导致农作物产量不佳。

其中许多国家还具有相对便宜的可再生能源电力的潜力，这表明原则上通过本地的绿氨生产可以改善国家粮食供应，但实际上其适合性会因国家的国情而有所不同。目前缓解粮食安全的绿氨项目面临着许多挑战，我们将其中一些挑战概述如下，并包括政府决策者可能采取的一些缓解措施。

基于此 AFRY 针对适合发展绿氨的国家进行了“可持续性”指标评估（如下图所示），所选的国家包括印度、巴西、埃塞俄比亚和西班牙，这些国家都具有应用绿氨保障粮食生产和平衡化肥安全的潜能。

肥料价格的承受能力和支付意愿

通过绿氨增加本地氨供应并不能保证本地化肥负担能力的提升，事实上，从中期来看甚至可能会出现完全相反的情况。目前绿氨生产面临的最重大挑战之一是其相对于灰氨的成本较高。例如，AFRY 估计欧洲代表性绿氨项目的平准化制氨成本（LCOA）为 1,000 欧元/吨。虽然这低于 2022 年大部分时间的欧洲氨价格水平，但远远超出历史的价格，例如 2012-2020 年的价格在 250-550 欧元/吨的范围内。

绿氨项目的准确成本将取决于项目所在地和具体情况，但重要的成本驱动因素将是可再生能源的成本与波动性，以及如何有效在合成氨工厂配置存储设备，匹配可再生能源的波动性与实现稳定氨产量的目标。同时，其他关键驱动因素将是资本支出（尤其是电解槽）和融资成本。

有许多因素可以缩小平准化制氨成本与农民支付意愿（Willingness to Pay, WTP）之间的差距，包括对灰氨生产的限制机制，其中最主要的包含碳价、反映绿氨附加价值的“绿色溢价”的制定、消费者对绿氨的低排放特性的认可与政府的支持等。

然而，在面临更严重粮食安全问题的低收入国家，迄今为止所见的碳价影响仍不显著，且由于化肥需求对价格变化的弹性较高，绿色溢价的价格传导将受到限制。此外，化肥价格上涨还会破坏需求侧并导致作物产量下降，从而影响粮食供应。

因此，虽然绿氨成本降低，但很可能仍需要政府的支持来弥补与灰氨的成本差距。这可以采取以下形式：第一，增加对农民购买化肥或项目开发商的补贴，目前最显着的是美国《通货膨胀削减法案》（IRA），该法案提供了积极的生产和投资激励措施；第二，通过差价合约，如目前 H2 Global 氨招标中所见，德国政府将支付供应和承购招标之间的差价。

化肥需求与其工艺转型所面临的二氧化碳原料损失

绿氨经常被宣传为能带来肥料自给自足，然而大部分人忽略了全球只有 3% 的氨直接用作肥料的事实。事实上，化肥生产中的大部分氨是被用作尿素、硝酸盐和其他化肥的原料，因此完全替代化肥进口需要额外的加工与生产能力。

尿素是世界上消耗最多的氮肥，占全球市场的近一半，印度和巴西都是主要的尿素市场，化肥生产向绿氨的转型，将会消除许多灰氨生产商在尿素综合生产中所产生的二氧化碳作为加工的原料。因此，绿氨的转型将会改变综合尿素生产商的运行与经济状况，他们不得不寻找替代的二氧化碳来源。

鉴于硝酸盐肥料的生产不消耗二氧化碳，并且包括“范围 3”排放在内的总体碳足迹较低，因此希望可以通过转向使用硝酸盐肥料来解决这个问题。尽管这在某些市场上是可能的，但值得注意的是，硝酸铵的使用需要更高的监管成本和合规性，以避免发生 2020 年贝鲁特爆炸或被恐怖分子利用等事故。

全球化肥供应情况

目前，化肥占全球氨需求量的 85% 。随着氨作为能源载体的价值不断增长，预期到本世纪中叶，市场可能会增长近 3-5 倍，主要增长预期来自于氨作为交通运输燃料的应用，最有可能在海事应用及发电和储能领域，或是作为氢的载体。这意味着用于化肥生产的绿氨将面临来自其他市场以及可再生能源电力日益激烈的竞争。我们认为随着时间的推移，这些市场应该更多地划分产品差异化和标准，以及不同的 WTP 和基础设施，特别是在过渡时期，由于贸易商可能会通过市场机会进行套利，对通常用于化肥生产的氨的竞争可能会加剧。

各国政府需要考虑低碳氨的其他选择，包括开发其他生产途径，例如使用碳捕获和储存（CCS）或废弃物制氨的蓝氨。另外，在提供支持以填补项目资金缺口时，政府可能需要将补贴限制仅用于化肥生产的绿氨产量。

总体而言，很明显，虽然绿氨在增加国内化肥供应以及不同地区的粮食安全方面具有很大潜力，但其发展与应用程度将取决于每个国家市场的特点和政府的支持。