根据氢来源的碳排放量不同
合成氨是一种具有强烈刺激性气味的无色有毒的气体，化学分子式为NH3。氨是氮和氢在高温高压以及催化剂的作用下直接合成的，生产活动当中通常会对气态氨加压并冷却形成液态氨，是重要的基本化工原料与新型绿色燃料宏观经济观察，具有原料以及燃料的双重属性。
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合成氨的下游应用
在原料方面，合成氨主要用于农业用氨以及工业用氨，其中农业用氨占总产量的70%，主要下游包括尿素、磷肥、氯化铵等，其中尿素作为合成氨最大的下游，占整体需求量的63%左右；合成氨工业用途包括硝酸铵以及炸药等，占比29%。
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资料来源：中信建投期货，RMC氢连
在燃料方面，氨主要用于掺氨发电、船用动力燃料和氢载体。氨燃料具有较大的市场潜力，有可能成为后续发展的主要动力。
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资料来源：公开资料，RMC氢连
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超千亿合成氨市场
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产能：全球扩张速度放缓，中国呈波动性上升
根据彭博数据，2023年全球合成氨产能增至2.43亿吨，同比上年增加1.72%。当前全球合成氨处于产能扩张期间，但产能增速趋于放缓。
2016年，国内国家工业和信息化部印发《石化和化学工业发展规划（2016-2020年）》明确，原则上不再新建以无烟块煤和天然气为原料的合成氨装置，并提出陆续加快落后产能的淘汰进程。近十年，国内合成氨供给处于结构性调整周期。2023年，国内合成氨产能增加至7750万吨，增速为3.68%。预计2024年国内合成氨产能新增283万吨，将达到8033万吨。
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数据来源：彭博，中国氮肥工业协会，百川盈孚，RMC氢连
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需求量和产量稳步增长
2023年合成氨产量为5489万吨，同比增长3.16%。近年国内合成氨产量增速整体高于产能增速，产能利用率略升至70%左右。2024年1-7月我国合成氨累计产量为3853万吨，继续维持同比大幅增长，增幅为11.33%。
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资料来源：国家统计局、百川盈孚、中信建投期货、RMC氢连
从合成氨需求量来看，2023年全球合成氨需求量达到1.9亿吨，同比上年增长1.72%。国内2023年合成氨需求量已经达到5536万吨，同比大幅增长。
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资料来源：彭博，百川盈孚，中信建投期货，RMC氢连
隆重资讯数据显示，2024年1-7月，国内尿素产量同比增长8.5%，氯化铵2024年1-6月产量同比增长21.2%，硫酸铵的产量同比增长18%，下游需求量的增长带动合成氨需求量增长，随着疫情过去，下游需求量逐步释放，2024年海内外合成氨的需求量增速将超2023年。
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市场规模：2023年合成氨市场规模为1600~2200亿元
合成氨价格在7月底触底，个厂最低出厂价一度降至1900元/吨。8月合成氨价格短时拉涨，但涨幅有限。
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2024年8月底到9月初，合成氨市场均价为2573.3元/吨，环比+9.0%。2023年合成氨价格在3000-4000元/吨，则2023年合成氨市场规模为1600~2200亿元。
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绿氨：生产与应用双发力
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绿氨：氢来源决定了氨的颜色
一般而言，合成氨的生产主要有四个环节，分别是原料气的制备、净化、压缩以及氨的合成。由于氨合成环节广泛运用“哈伯-博施法”（Haber-Bosch-Verfahren）这一成熟的工艺，合成氨的不同生产工艺之间的差异主要在于采用何种燃料制备氢气原料。
按照不同制氢原料来划分，传统合成氨原料氢可以分为天然气制、煤制、油制等工艺，其中煤制又可划分为动力煤制和无烟煤制，另外还有基于煤（焦炭）气化的焦炉气制等生产工艺。
国内“富煤贫油少气”，当前我国合成氨生产工艺仍以煤制为主、天然气为辅。2023年，我国煤制合成氨产能占全国的比重高达79%，相比之下天然气制合成氨产能仅占比16%，油制产能布局极少。
根据氢来源的碳排放量不同，可以将氨分为：灰氨、蓝氨和绿氨。欧盟RED II规定绿氨中氢来源需为离网制氢，并网电需要证明没有采用煤电等高碳排电制氢，氨生产、储运过程中碳排放≤0.5kgCO2eq/kg氨。国际绿氢组织要求绿氨生产满足碳排放标准，每kg氨需满足CO2eq排放当量≤0.5kg。
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生产减排：推动合成氨从“灰氢”向“绿氢”转型
合成氨属于高碳排放型行业，通常每生产1吨合成氨需排放将近2吨二氧化碳。按照当前全球将近2.5亿吨/年的产能计算，每年合成氨生产约排放5亿吨二氧化碳，大约占全球碳排放总量的1%。2020年数据显示，我国合成氨的碳排放量为2.2亿吨。氨行业碳排放在大化工行业中居首位，甚至高于石油化工。
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随着全球气候变暖、化石能源储备减少，合成氨传统工艺或难以持续，产业亟需实现由“灰”向“绿”转型。
2024年5月，国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、市场监管总局、国家能源局联合印发《合成氨行业节能降碳专项行动计划》（简称“《行动计划》”）。《行动计划》规划，到2025年底，合成氨行业能效标杆水平以上产能占比提升至30%，能效基准水平以下产能完成技术改造或淘汰退出。2024—2025年，通过实施合成氨行业节能降碳改造和用能设备更新形成节能量约500万吨标准煤、减排二氧化碳约1300万吨。到2030年底，合成氨行业能效标杆水平以上产能占比进一步提高，能源资源利用效率达到国际先进水平，生产过程绿电、绿氢消费占比明显提升，合成氨行业绿色低碳发展取得显著成效。
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除国家政策外，多地也出台政策，降低氨合成行业的能耗和碳排放。如2022年内蒙古不再审批合成氨新增产能项目，山东合成氨项目要求新建产能、能耗1:1替代，煤耗、碳排放1.1:1替代。
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下游应用：掺氨发电成为主要应用市场
1）掺氨发电
电力部门对化石能源依赖较深，短期难以大幅降低。氨在燃烧热值方面相比甲烷等传统能源具有优势，是煤炭（标准煤）的0.63倍。在燃煤发电过程中掺加一定比例的氨，可以有效降低碳的排放量。且氨与煤炭的混燃兼容性较好，无需对现有煤电设备进行大幅改动。
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7月15日，国家发展改革委、国家能源局印发关于《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》的通知。通知要求：到2027年，煤电低碳化改造相关项目度电碳排放较2023年同类煤电机组平均碳排放水平降低50%左右、接近天然气发电机组碳排放水平。煤电低碳化改造通过生物质掺烧、绿氨掺烧、碳捕集利用与封存三种方式实现，其中绿氨掺烧，到2025年首批项目全部开工，改造后的煤电机组应具备掺烧10%以上绿氨能力，度电碳排放较2023年同类煤电机组平均碳排放水平降低20%左右。
数据显示，目前中国电力企业每年消耗的煤炭已经超过20亿吨，若其中10%以合成氨置换，则有超过2亿吨煤炭的置换空间，按照氨与煤炭之间的热值换算，对应需要的氨总量将超过3.2亿吨（氨热值较低，仅为18.6MJ/KG，按1吨标准煤热值计算，提供相同能量需要约1.6吨氨）。
除国内市场，日本、韩国等能源匮乏的国家，也在积极推动掺氨发电在电力部门的应用，且应用效果明显。日本在《第六次能源基本计划》中已明确提出在2030年前将实现燃煤掺烧20%氨的目标。韩国在2023年《第十一次电力供需基本计划》提出到2038年氢/氨发电将占其总发电量的5.5%。
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日本在大容量机组的掺氨验证上进展较快。2021年，JERA与IHI联手在爱知县碧南电厂展开了掺氨验证并初次掺氨点火成功，2024年上半年进一步完成了1GW机组的20%掺氨实验，乃是当前国际上机组容量最大的掺氨实验。
2）氨燃料船舶动力
海运产生的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的3%至4%。国际海事组织2018年通过了温室气体减排初步战略，提出到2030年全球海运碳排放与2008年相比至少下降40%，力争到2050年下降70%。
氨燃料比氢气或液化天然气容易存储，且性能在常温低压下几乎与液化石油气相同，是一种潜在的零碳燃料。英国劳氏船级社预测，在2030-2050年间，氨能作为航运燃料的占比将从7%上升为20%，取代液化天然气等成为最主要的航运燃料。2022年，国际海事组织IMO根据吨位5000吨以上的国际贸易用船消耗情况推测出全球的燃油需求总量约2.189亿吨，按热值折算，对应绿氨约为5.3亿吨，可以说绿氨在远洋航运场景潜在应用空间巨大。
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但是氨在航运中推广仍存在一些问题，主要有①氨有毒，且腐蚀性强，需要配备新的不锈钢罐邮箱和安全系统；②氨燃烧排放物含有大量的温室气体一氧化二氮（N2O），需要进行全新的设计；③氨燃料发动机需要一定量的常规引燃燃料，需要与燃料油组合；④氨燃料发动机的推广需要对可再生能源项目和加注基础设施进行大量投资，目前全球没有完善的氨加注基础设施。
挪威船级社DNV将氨和氢定义为甲醇、液化天然气、液化石油等后续替换的未来燃料。
3）氢储运载体
全球可再生能源的分布不均匀，与使用地存在着空间错配。氢，燃烧热值高，燃烧产物仅有水无污染，被认为是最理想的清洁能源之一。但氢气是世界上已知的密度最小的气体，仅有0.089g/L（101.325kpa,0°C），是空气密度的1/14。以气态氢形式运输，单车氢气运输量很少，运输效率低、成本高。储存及运输困难是制约氢能产业发展的主要“瓶颈”。
液氨比液氢具有更高的体积能量密度，且更容易液化（氨液化温度-33℃，氢液化温度低于-253℃）。同体积的液氨比液氢多至少60%的氢。同时氨具有特殊的气味，为潜在的泄露提供一定程度预警。因此，氨可以作为能源载体，方便进行大规模的长途运输且氨的储运设施完善，全球可以实现液氨装卸的港口已经超过120个，可以实现氢的较低成本远洋运输。
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根据国际可再生能源机构（IRENA）预测，氨将从2030年的100万吨增加到2050年的1.1-1.3亿吨。当前国内已经规划在建的绿氨项目近60项，合计产能超千万吨。按照项目三年投产，预计到2026-2027年，国内将迎来绿氨项目的集中投产。
海外市场，欧盟、澳大利亚、美国、智利等国家在风光资源丰富的地区集中建设了大规模绿氨项目。如美国能源部REFUEL计划、丹麦商业化绿氨工厂、中东Neom项目、澳大利亚AREH项目等。欧洲是全球最大的绿氨生产地区，2022年已投产绿氨产能10万吨/年，预计到2030年将有近1000万吨/年的绿氨产能投产。
在碳减排和可持续发展趋势下宏观经济观察，全球绿氨市场逐步崛起。
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