在全球能源轉(zhuǎn)型及減碳步伐穩(wěn)步推進的大背景下，綠色甲醇作為一種低碳、清潔的燃料日益受到關(guān)注。從行業(yè)生命周期來看，綠色燃料尚處于導(dǎo)入期。預(yù)計在當(dāng)前及一段時間內(nèi)，綠色燃料行業(yè)利潤率較低，需求增速明顯，市場規(guī)模成長率較高，但此時技術(shù)上還有很大的不確定性，在產(chǎn)品、市場、服務(wù)等策略上需開拓創(chuàng)新，在此期間布局企業(yè)可以較低成本開辟新用戶、占領(lǐng)市場。本文從甲醇分類、綠色甲醇的技術(shù)路線分析、綠色甲醇成本與經(jīng)濟性研究、未來應(yīng)用前景展望等幾個角度論述綠色甲醇產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及趨勢，并對我國綠色戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)——綠色甲醇行業(yè)發(fā)展提出建議。

1.甲醇的分類

綠色甲醇定義目前國際上尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國際可再生能源署（IRENA）建議按生產(chǎn)原料來源將甲醇分為綠色、藍色、灰色和棕色甲醇 ，詳見圖1。當(dāng)原料氫氣（H₂）和二氧化碳（CO₂）來源均為可再生屬性，則屬于綠色甲醇。根據(jù)全球甲醇協(xié)會研究報告，可再生H₂是指利用可再生能源制取H₂，可再生CO₂是指生物質(zhì)來源CO₂或直接空氣捕獲CO₂。

圖1 按生產(chǎn)原料來源的甲醇分類圖

數(shù)據(jù)來源：國際可再生能源署（IRENA）

2.我國綠色甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1我國甲醇產(chǎn)能為碳排放最高的生產(chǎn)路徑

我國是全球最大的傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)國和消費國，但截至2024年初，我國綠色甲醇尚暫無產(chǎn)能。2022年我國甲醇產(chǎn)能首次突破1億噸/年，2023年產(chǎn)能增至1.067億噸/年，占全球甲醇總產(chǎn)能的近60%，以煤炭為原料的占比為73.8%，焦?fàn)t氣為原料的占比16.5%，天然氣占比9.3%。2023年我國占全球甲醇總需求量的81.5%，表觀需求量合計9318萬噸。

根據(jù)國際可再生能源署（IRENA）的分類，根據(jù)原料和相關(guān)碳排放，又可歸類為高碳強度甲醇和低碳強度甲醇。在沒有碳捕獲或可再生能源輸入的情況下，由煤炭和天然氣生產(chǎn)的甲醇通常被認為是高碳強度甲醇（棕色和灰色甲醇）。在高碳強度甲醇中，以煤炭為原料的棕色甲醇的CO₂排放量大大高于以天然氣為原料的灰色甲醇。

2.2我國正處于積極試點布局及示范項目階段

據(jù)彭博新能源的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前全球有1800萬噸的綠色甲醇項目正在籌備中，約占目前現(xiàn)有傳統(tǒng)化石能源甲醇產(chǎn)量的16%。在這些工廠中，有1100萬噸的產(chǎn)能將在2030年之前投產(chǎn)。我國在全球綠色甲醇新增產(chǎn)能中占主導(dǎo)地位，有一半的產(chǎn)能處于早期階段，尚未公布投產(chǎn)日期。在我國規(guī)劃的綠色甲醇產(chǎn)能中，約60%將使用綠色H₂，這是因為許多綠色甲醇項目都是作為已宣布的綠色氫能項目的附加項目而規(guī)劃的。整體而言，我國未來約三分之二的產(chǎn)能計劃生產(chǎn)電制甲醇，三分之一計劃生產(chǎn)生物制甲醇。

3.技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析

3.1穩(wěn)定低價的原料供應(yīng)是產(chǎn)業(yè)化的痛點

當(dāng)前綠色甲醇制備主要有三條技術(shù)路線：以沼氣為原料、生產(chǎn)生物質(zhì)綠色甲醇；生物質(zhì)氣化路線、生產(chǎn)生物綠色甲醇；綠色電力電解水制綠氫、生產(chǎn)電制綠色甲醇。綠色甲醇三條制備路線的原料問題及技術(shù)瓶頸對比見表1，當(dāng)前穩(wěn)定低價的原料供應(yīng)是產(chǎn)業(yè)化的痛點。

表1 綠色甲醇三條制備路線的原料問題及技術(shù)瓶頸對比表

3.2規(guī)模化且具經(jīng)濟性的技術(shù)將成為發(fā)展重點

中國由于“富煤、貧油、少氣”的資源格局，甲醇生產(chǎn)以煤制為主，煤制甲醇原料煤和燃料煤的成本占總生產(chǎn)成本的70%～80%，煤炭價格走勢對甲醇成本端的影響非常明顯。根據(jù)卓創(chuàng)資訊的統(tǒng)計，我國以煤及天然氣制甲醇的成本構(gòu)成見表2。

表2 我國以煤炭及天然氣制甲醇成本構(gòu)成表       元/t

綠色甲醇的經(jīng)濟性可以按照不同生產(chǎn)路徑進行分析。

(1) 以沼氣為原料，生產(chǎn)綠色甲醇

沼氣路線中沼氣成本是影響綠色甲醇成本的最主要因素。沼氣主要成分是CH₄，常用技術(shù)為厭氧消化技術(shù)，即有機質(zhì)在無氧條件下，由兼性菌和厭氧細菌將可生物降解的有機物分解為CH₄、CO₂、H₂O和H₂S的消化技術(shù)。該過程可以轉(zhuǎn)化含水量高的生物質(zhì)，例如動物糞便或食物垃圾。

沼氣生產(chǎn)初始投資成本高，投資回收期長，商業(yè)化程度低，且面臨前端的原料持續(xù)供給缺乏穩(wěn)定性的問題,因此當(dāng)前沼氣工程的產(chǎn)氣量難以形成規(guī)模，沼氣利用模式難以持續(xù)穩(wěn)定推進形成規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)鏈。

(2) 生物質(zhì)氣化路線，生產(chǎn)綠色甲醇

根據(jù)中科院熱物理研究院的研究，生物質(zhì)的主要利用方式有成型、直接燃燒發(fā)電/供熱和氣化制綠色化學(xué)品，其中，生物質(zhì)氣化是是一種廣泛使用的熱化學(xué)過程，用于獲得比原料本身更有價值和潛在應(yīng)用的產(chǎn)品，是生物質(zhì)大規(guī)模制綠色化學(xué)品的有效手段。生物質(zhì)氣化路線與傳統(tǒng)煤化工的氣化裝備及流程類似，被行業(yè)寄予較高期望。

常用的氣化技術(shù)類型分為固定床氣化、流化床氣化及氣流床氣化，對比情況見表3。

表3 常用生物質(zhì)氣化技術(shù)比較

傳統(tǒng)的氣化技術(shù)應(yīng)用于生物質(zhì)原料的過程中，存在原料適應(yīng)性、焦油含量高、氣化效率低等問題，目前，3種技術(shù)均存在不同程度的局限性。

(3) 綠色電力電解水制綠氫，生產(chǎn)綠色甲醇

綠電電解制綠氫的成本是此工藝路線能否工業(yè)化生產(chǎn)的重要限制條件。當(dāng)前綠電制綠氫成本較高，根據(jù)彭博新能源的統(tǒng)計，2023年全球主要市場使用可再生能源制氫的成本約為2.4～12.0美元/kg H₂。國內(nèi)當(dāng)前制氫路線仍以傳統(tǒng)化石能源為主，煤、石油、天然氣是目前生產(chǎn)H₂的主要原料。隨著國內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)堿性電解槽產(chǎn)能增速較快，電解槽成本下降，預(yù)計2030—2035年，綠氫成本或有望降至1.1～5.1美元/kg H₂，屆時此綠色甲醇生產(chǎn)工藝或?qū)⒄宫F(xiàn)出規(guī)模化經(jīng)濟性。

3.3遠期CO₂排放或?qū)⒂绊懠状忌a(chǎn)成本

除了原料成本，在衡量傳統(tǒng)甲醇及綠色甲醇的經(jīng)濟性時，CO₂排放及可能產(chǎn)生的相關(guān)費用也是重要因素。

歐盟通過其排放交易計劃(ETS)和歐盟航運規(guī)章提出了航運業(yè)溫室氣體排放措施。自2025年起，根據(jù)歐盟MRV(監(jiān)測、報告與核查)系統(tǒng)在2024年報告的船舶（總噸位≥5000噸）CO₂排放量將納入?yún)^(qū)域性排放交易計劃中。根據(jù)彭博新能源分析，2024—2030年間EU ETS中碳配額價格可能會翻一番。隨著全球低碳轉(zhuǎn)型的深化，碳交易價逐漸提高，由于綠色甲醇的碳減排效應(yīng)明顯，將有可能帶來持續(xù)規(guī)?；a(chǎn)的經(jīng)濟效益。

4.綠色甲醇市場與需求情況

4.1短期內(nèi)航運脫碳需求

據(jù)彭博新能源的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2024年3月，全球已訂購約225艘配備甲醇雙燃料發(fā)動機的船舶并將在5年內(nèi)交付，在未來5年內(nèi)將消耗超過1400萬噸綠色甲醇。

作為燃料，甲醇的閃點較低。閃點溫度通常用于評估液體的火災(zāi)危險性，閃點越低，意味著液體越容易引發(fā)燃燒，從而增加了火災(zāi)的風(fēng)險。在相當(dāng)長的航運歷史中，《國際海上人命安全公約》禁止使用閃點低于60℃的燃料。而甲醇閃點較低，約為12℃。2015年6月國際海事組織在MSC.391(95)號決議中通過了《船舶使用氣體或其他低閃點燃料安全規(guī)則》（IGF規(guī)則），適用于使用氣體或其他低閃點燃料（如甲醇）作為燃料的船舶，《IGF規(guī)則》規(guī)定了國際海事組織的監(jiān)管安全要求和框架，為甲醇作為船用燃料使用提供了依據(jù)。

4.2遠期化工領(lǐng)域降碳驅(qū)動更大需求空間

長期來看，我國化工領(lǐng)域甲醇的煤制路線存在減碳機會，我國政府不斷收緊的環(huán)境許可法規(guī)迫使一些私營化工生產(chǎn)商在其煤化工工藝中摻入綠色氫氣。煤制甲醇需通過煤氣化工藝，能耗高。煤基甲醇每1噸產(chǎn)量排放3.3噸碳，幾乎是天然氣甲醇的4倍，主要原因是煤氣化產(chǎn)生的合成氣碳氫比為1，與生物質(zhì)合成氣類似。因此，需要額外的煤炭來生產(chǎn)H₂，如果用綠色H₂來替代，則可以大大減少甲醇和煤制烯烴的煤炭消耗和碳足跡。

化工行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是缺乏激勵客戶采購綠色產(chǎn)品的措施。甲醇的最終用途極為廣泛，從家用產(chǎn)品到工業(yè)樹脂和建筑材料。雖然某些行業(yè)對成本的敏感度較低，對供應(yīng)鏈脫碳的動力較強，但在其整體產(chǎn)品碳足跡中的優(yōu)先級較低。例如，甲醇是汽車中使用的各種塑料樹脂的原料。然而，一輛普通汽車所含的塑料樹脂約為200kg，遠低于一輛普通汽車所使用的900kg鋼材，大多數(shù)具有減碳目標(biāo)的汽車制造商都在優(yōu)先考慮其鋼鐵材料的脫碳問題。

5.總結(jié)與建議

我國是全球最大的甲醇生產(chǎn)國和消費國，產(chǎn)能和產(chǎn)量均超過全球的一半以上。甲醇在我國化工行業(yè)中占有重要的地位，同時也是一種低碳、清潔的液體燃料。“雙碳”背景下，我國傳統(tǒng)煤制甲醇行業(yè)碳排放壓力劇增，但以生物質(zhì)等可再生資源為原料制備的綠色甲醇，不僅原料來源廣泛，且作為燃料低碳含氧、排放清潔，已成為清潔能源發(fā)展的重要方向之一。未來中國綠色甲醇行業(yè)將會加快技術(shù)革新步伐，對該行業(yè)發(fā)展建議如下。

(1) 推動傳統(tǒng)甲醇產(chǎn)業(yè)向?qū)I(yè)化、清潔化、綠色化發(fā)展。建議國家相關(guān)主管部門做好傳統(tǒng)甲醇行業(yè)統(tǒng)籌規(guī)劃，引導(dǎo)甲醇產(chǎn)業(yè)向著大型化、集約化發(fā)展，持續(xù)壓減低效和環(huán)保措施配套不足的產(chǎn)能，嚴(yán)格規(guī)范行業(yè)的廢氣、廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)布局CO₂捕集、利用與封存（CCUS），大力推動產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的區(qū)域與綠氫協(xié)同互補互促發(fā)展。

(2)加快制定我國“綠色甲醇分級標(biāo)準(zhǔn)”。建議工業(yè)和信息化部等相關(guān)主管部門牽頭，加快推進綠色甲醇國家標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善，夯實綠色甲醇規(guī)?；瘧?yīng)用基石，確保國產(chǎn)綠色甲醇真正符合環(huán)保、社會和經(jīng)濟可持續(xù)的全球標(biāo)準(zhǔn)。同時，積極參與國際綠色甲醇燃料標(biāo)準(zhǔn)的制定，增加市場話語權(quán)和影響力。

(3) 重點推動甲醇動力船舶產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。發(fā)揮全國性協(xié)會組織和相關(guān)國有企業(yè)作用，探索建立包括傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)、綠色甲醇制造、甲醇發(fā)動機與船舶建造、甲醇倉儲、甲醇加注等多方參與的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作信息共享平臺。積極布局各種工藝路線下甲醇燃料全生命周期碳排放，鼓勵探索甲醇燃料應(yīng)用新模式，為我國碳中和發(fā)展提供新的思路和方案。

轉(zhuǎn)載自：化工好料到haoliaodao.com

來源：中國化工信息周刊