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行業(yè)聚焦:綠色甲醇,開啟 “雙碳” 下清潔能源新征程

2025-7-14 09:38 來源: 中國石化報(bào)

甲醇作為全球最重要的基礎(chǔ)化工原料之一,在能源、化工及交通領(lǐng)域占據(jù)重要地位。2024年,全球甲醇產(chǎn)能達(dá)1.77億噸/年,我國占比58%。與傳統(tǒng)化石基甲醇不同,綠色甲醇通過可再生能源制備,具備全生命周期低碳排放特性。在全球氣候變化加劇、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型及技術(shù)進(jìn)步提速的大背景下,綠色甲醇作為甲醇新的生產(chǎn)工藝路線,以其清潔、低碳的特性,成為推動(dòng)交通、航運(yùn)等行業(yè)脫碳轉(zhuǎn)型的重要力量。

產(chǎn)品名片

什么是綠色甲醇?

當(dāng)前國際上對(duì)綠色甲醇尚未有明確的定義。根據(jù)國際可再生能源署(IRENA)分類,可將甲醇按生產(chǎn)原料來源分為棕色甲醇、灰色甲醇、藍(lán)色甲醇和綠色甲醇。

當(dāng)生產(chǎn)甲醇的原料(氫氣和二氧化碳)和能源均為可再生時(shí),合成的甲醇可以認(rèn)定為綠色甲醇,即可再生甲醇。其中可再生氫氣指可再生能源制取氫,包括清潔電力電解水制氫、綠色生物質(zhì)制氫等;可再生的二氧化碳指生物質(zhì)來源二氧化碳(BECCS)或直接空氣捕集二氧化碳(DAC)。歐盟則在《可再生能源指令RED III》中規(guī)定,允許在2041年之前使用來自工業(yè)源捕集的二氧化碳,之后碳源必須為可持續(xù)來源(BECCS和DAC),且全生命周期碳排放不超過28.2 gCO2eq/MJ(克二氧化碳當(dāng)量/兆焦耳,表示每產(chǎn)生1兆焦耳能量所排放的溫室氣體總量)。

綠色甲醇制備路線有哪些?

根據(jù)原料的來源,綠色甲醇主要分為二氧化碳與可再生能源制取的綠氫制甲醇(也可稱為電制甲醇)和生物質(zhì)制甲醇兩大類。其中,生物質(zhì)制甲醇又可以分為生物質(zhì)氣化制甲醇和生物質(zhì)發(fā)酵制甲醇。

?二氧化碳與綠氫制甲醇

二氧化碳與綠氫制甲醇是利用可再生電力電解水制綠氫,再以捕集的二氧化碳為原料,通過二氧化碳加氫制取甲醇,可分為直接加氫和間接加氫兩條路線。

直接加氫是二氧化碳通過一步加氫制甲醇,該路線存在熱力學(xué)平衡限制,二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率在20%左右,反應(yīng)條件溫和,甲醇選擇性較低,通常在70%~80%。

間接加氫是二氧化碳先經(jīng)過逆水煤氣變換(RWGS)制一氧化碳,一氧化碳再進(jìn)一步加氫制甲醇。間接加氫路線可突破熱力學(xué)平衡限制,顯著提高二氧化碳轉(zhuǎn)化率和甲醇收率,但需要較高的反應(yīng)溫度,且工藝流程更加復(fù)雜。冰島碳循環(huán)公司(CRI)最早實(shí)現(xiàn)二氧化碳直接加氫制甲醇的商業(yè)化應(yīng)用,國內(nèi)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(直接法)、中國科學(xué)院上海高等研究院(直接法)、西南化工研究院(間接法)等已完成千噸級(jí)工業(yè)示范。當(dāng)前,該技術(shù)主要面臨二氧化碳捕集、綠氫制備及儲(chǔ)運(yùn)成本高等問題

?生物質(zhì)氣化制甲醇

生物質(zhì)氣化制甲醇技術(shù)是將秸稈、木屑、玉米芯、稻殼、稻草和城市固體廢物等生物質(zhì)氣化,然后通過變換和脫碳得到碳?xì)浔纫欢ǖ暮铣蓺鈦碇苽浼状肌?/div>

我國擁有豐富的生物質(zhì)資源,可以高效利用這些生物質(zhì)資源制甲醇,但在生物質(zhì)氣化項(xiàng)目中,生物質(zhì)原料的大規(guī)模和穩(wěn)定供應(yīng)是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵,目前暫未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。如何獲得組成穩(wěn)定、惰性氣體含量低的高品質(zhì)合成氣是目前甲醇項(xiàng)目面臨的主要問題,同時(shí)還要開發(fā)焦油處理、廢水處理等配套技術(shù)。

?生物質(zhì)發(fā)酵制甲醇

生物質(zhì)發(fā)酵制甲醇是利用微生物將生物質(zhì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣,通過甲烷重整轉(zhuǎn)化成氫氣與一氧化碳,并合成甲醇。當(dāng)前該技術(shù)面臨的主要問題包括:厭氧發(fā)酵過程的總體效率和反應(yīng)速率較低,使得厭氧發(fā)酵以小型生產(chǎn)裝置為主;沼氣除含有甲烷外,還含有大量的二氧化碳、硫化氫、水蒸氣等,目前脫硫技術(shù)還有較大提升空間;甲烷-水蒸氣重整與甲烷-二氧化碳重整的反應(yīng)還需要在催化劑、反應(yīng)速率等方面提升。2024年10月,中國石油大慶煉化公司生物質(zhì)天然氣制綠色甲醇項(xiàng)目獲得了我國首張發(fā)酵工藝ISCC證書。

綠色甲醇應(yīng)用前景

綠色甲醇作為低碳能源載體,憑借其可替代化石燃料、易于儲(chǔ)運(yùn)、與現(xiàn)有化工和能源基礎(chǔ)設(shè)施兼容等優(yōu)勢(shì),正在成為全球能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵方向之一。

(1)道路交通領(lǐng)域

甲醇汽車已進(jìn)入規(guī)?;瘧?yīng)用階段,成為陸路交通減碳的重要突破口。我國吉利汽車作為行業(yè)先行者,已投入運(yùn)營超過6萬臺(tái)甲醇乘用車與商用車,累計(jì)行駛里程突破200億公里。相較傳統(tǒng)燃油車,甲醇燃料能夠減少二氧化碳、顆粒物等污染物排放,在緩解城市空氣污染的同時(shí),又能降低石油對(duì)外依存度。隨著加注網(wǎng)絡(luò)完善和政策支持加碼,甲醇汽車有望在公共交通、物流運(yùn)輸等領(lǐng)域擴(kuò)大普及,尤其在長途貨運(yùn)和工程機(jī)械等領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。

(2)航運(yùn)領(lǐng)域

航運(yùn)業(yè)是二氧化碳等溫室氣體的排放大戶,也是當(dāng)前綠色甲醇最大的下游應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)《2023年IMO船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略》,到2030年采用零/近零溫室氣體排放的替代技術(shù)、燃料/能源使用占比至少達(dá)到5%,力爭(zhēng)10%的目標(biāo),屆時(shí)綠色甲醇年需求在2130萬~4260萬噸。據(jù)克拉克森數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2025年2月全球已投入運(yùn)營的甲醇燃料船舶50艘次,新船訂單數(shù)量250艘次。甲醇作為常溫液態(tài)燃料,可直接利用現(xiàn)有港口儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施(僅需改造常規(guī)儲(chǔ)罐),大幅降低船舶改造和運(yùn)營成本。

(3)航空領(lǐng)域

與航運(yùn)領(lǐng)域類似,國際航空碳減排政策正倒逼航司尋求化石航油替代品。歐盟ReFuelEU法規(guī)明確要求,2025年起所有航班必須混用2%可持續(xù)航空燃料(SAF),2030年這一占比提升至6%。綠色甲醇通過進(jìn)一步加工可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)航空燃料的生產(chǎn),當(dāng)前霍尼韋爾已實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè),到2030年,強(qiáng)制規(guī)定的可持續(xù)航空燃料全球年需求量約為450萬噸;若考慮航空公司自愿承諾的使用量,到2030年全球可持續(xù)航空燃料年需求量將超過2000萬噸。

(4)化工領(lǐng)域

在化工領(lǐng)域,綠色甲醇正從能源載體拓展為低碳原料。其可作為傳統(tǒng)化石基甲醇的替代品,用于合成醋酸、烯烴等化學(xué)品,并進(jìn)一步制備乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烴等材料,減少產(chǎn)品全生命周期碳排放。若結(jié)合碳捕集技術(shù),還能將工業(yè)排放的二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇原料,形成“捕集-再利用”閉環(huán)。歐盟碳邊境稅(CBAM)等政策也將進(jìn)一步刺激綠色甲醇在化工領(lǐng)域的滲透。

國內(nèi)外綠色甲醇產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

目前綠色甲醇產(chǎn)業(yè)處于導(dǎo)入期,全球產(chǎn)能規(guī)劃布局增長迅速,主要集中在歐洲、中國等地區(qū)和國家。據(jù)甲醇協(xié)會(huì)(MI)與芬蘭GENA Solutions Oy合作開發(fā)的可再生甲醇數(shù)據(jù)庫顯示,截至2025年2月,該數(shù)據(jù)庫跟蹤全球210個(gè)可再生甲醇項(xiàng)目,到2030年預(yù)計(jì)總產(chǎn)能為3570萬噸/年,其中電制甲醇預(yù)計(jì)總產(chǎn)能為1940萬噸/年、生物制甲醇項(xiàng)目總產(chǎn)能為1630萬噸/年,參與企業(yè)包括HIF Global、OCI Global、Orsted等。

我國綠色甲醇產(chǎn)業(yè)方面,據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2023年底規(guī)劃產(chǎn)能約1140萬噸/年。而到2024年底,規(guī)劃產(chǎn)能已經(jīng)超過了5000萬噸/年,呈現(xiàn)強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,截至2024年底,國內(nèi)已經(jīng)開工、備案、獲批的綠色甲醇產(chǎn)能超過1500萬噸/年,參與企業(yè)有易高環(huán)保、中能建、中車山東風(fēng)電、中化學(xué)賽鼎綠能科技、明陽綠色化工等。

我國綠色甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)

一是生產(chǎn)成本居高不下。綠色甲醇制備技術(shù)路線(如生物質(zhì)氣化制醇、電解水制綠氫耦合碳捕集等)仍存在顯著經(jīng)濟(jì)性瓶頸。生物質(zhì)氣化制醇因原料收集成本高、氣化效率低,成本較傳統(tǒng)煤制甲醇高出30%~50%;綠氫路線中,電解槽設(shè)備成本和電力成本成為主要制約,需綠電價(jià)格降至0.2元/千瓦時(shí)以下才具備經(jīng)濟(jì)性。此外,我國碳價(jià)僅為70~80元/噸,不足以抵消綠色甲醇與傳統(tǒng)甲醇的成本差距,導(dǎo)致企業(yè)缺乏轉(zhuǎn)型動(dòng)力。

二是基礎(chǔ)設(shè)施與供應(yīng)鏈配套不足。針對(duì)甲醇在道路交通領(lǐng)域的應(yīng)用,甲醇加注站數(shù)量?jī)H為傳統(tǒng)加油站的1/200,且集中在貴州、山西等試點(diǎn)區(qū)域,跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)尚未實(shí)現(xiàn);在航運(yùn)領(lǐng)域,全球僅有十多個(gè)具備甲醇加注能力的港口,國內(nèi)僅上海港和青島港兩個(gè)港口。此外,甲醇長距離運(yùn)輸依賴鐵路和公路,成本占比在15%~30%,規(guī)?;艿垒斔图夹g(shù)尚未成熟。

三是標(biāo)準(zhǔn)體系與認(rèn)證機(jī)制不完善。歐盟對(duì)綠色甲醇的定義嚴(yán)苛,僅認(rèn)可生物質(zhì)制甲醇或綠氫、可再生二氧化碳制甲醇,而我國尚未建立統(tǒng)一認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),缺乏權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu),導(dǎo)致企業(yè)面臨出口認(rèn)證周期長、成本高等難題

四是政策激勵(lì)機(jī)制尚未形成系統(tǒng)化支撐。歐盟通過法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)三位一體機(jī)制,系統(tǒng)性支撐綠色甲醇發(fā)展。我國雖確立甲醇替代燃料戰(zhàn)略地位,但稅收優(yōu)惠缺位、碳積分交易機(jī)制滯后,難以支撐綠色甲醇50%以上的溢價(jià),導(dǎo)致企業(yè)應(yīng)用推廣面臨經(jīng)濟(jì)性瓶頸。

中國石化發(fā)展綠色甲醇產(chǎn)業(yè)對(duì)策建議

中國石化在綠色甲醇領(lǐng)域已具備一定布局基礎(chǔ),但面對(duì)歐盟等國際市場(chǎng)的系統(tǒng)性政策支撐與產(chǎn)業(yè)生態(tài)優(yōu)勢(shì),還需從技術(shù)創(chuàng)新、全產(chǎn)業(yè)鏈整合、應(yīng)用場(chǎng)景拓展等維度加速戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,形成“制備-儲(chǔ)運(yùn)-應(yīng)用”閉環(huán)生態(tài)。

一是以核心技術(shù)突破驅(qū)動(dòng)降本增效,消除產(chǎn)業(yè)規(guī)?;款i。依托現(xiàn)有氫能產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì),重點(diǎn)發(fā)展電解水制綠氫技術(shù),并耦合二氧化碳捕集技術(shù),推動(dòng)“綠氫+二氧化碳制甲醇”路線規(guī)模化發(fā)展。聚焦生物質(zhì)氣化效率低、碳源不穩(wěn)等難題,加速技術(shù)驗(yàn)證與多能耦合創(chuàng)新。

二是打造全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)閉環(huán),拓展多維價(jià)值場(chǎng)景。上游建立“生物質(zhì)+綠氫與二氧化碳”雙軌原料體系,形成穩(wěn)定供應(yīng)鏈;中游可依托現(xiàn)有加能站網(wǎng)絡(luò),布局完善甲醇儲(chǔ)運(yùn)與加注網(wǎng)絡(luò);應(yīng)用端可突破交通燃料單一場(chǎng)景,打造“交通燃料+化工原料+綠氫載體”三位一體布局。

行業(yè)資訊

“綠色甲醇聯(lián)盟及服務(wù)平臺(tái)”成立

日前,為推動(dòng)綠色甲醇加注從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃邁向生態(tài)共建,“綠色甲醇聯(lián)盟及服務(wù)平臺(tái)”在天津揭牌成立。16家企業(yè)代表共同簽署合作協(xié)議。

“綠色甲醇聯(lián)盟及服務(wù)平臺(tái)”由天津市投資促進(jìn)局、港航管理局、天津海事局、中國(天津)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)政策與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展局、天津港保稅區(qū)管委會(huì)、河北區(qū)人民政府、中國船級(jí)社共同發(fā)起籌建。通過構(gòu)建系統(tǒng)性規(guī)則、整合全產(chǎn)業(yè)鏈資源,打通綠色甲醇上下游環(huán)節(jié),推動(dòng)供需精準(zhǔn)匹配、標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)和高效交易,助力形成規(guī)范活躍的現(xiàn)貨交易市場(chǎng),有效解決行業(yè)供需失衡、價(jià)格不透明等問題。

聯(lián)盟成立后,將充分利用天津資源稟賦,依托國家支持天津?yàn)I海新區(qū)高質(zhì)量發(fā)展政策和自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)先行先試的優(yōu)勢(shì),全力推動(dòng)北方首單船舶綠色甲醇燃料加注業(yè)務(wù)在天津港落地。同時(shí),積極籌建綠色甲醇現(xiàn)貨交易市場(chǎng),加快產(chǎn)業(yè)要素集聚,努力將天津打造成為國際航運(yùn)低碳燃料加注和貿(mào)易中心。

國內(nèi)首艘甲醇燃油雙燃料集裝箱船交付

日前,國內(nèi)首艘16000TEU甲醇燃油雙燃料集裝箱船“中遠(yuǎn)海運(yùn)洋浦”輪,在上海長興島交付。該船的成功交付實(shí)現(xiàn)了大型甲醇雙燃料集裝箱船建造領(lǐng)域“國內(nèi)船東第一單、國內(nèi)船廠交付第一艘、國產(chǎn)甲醇主機(jī)第一次實(shí)船應(yīng)用”三個(gè)歷史性突破。

該船總長366米、型寬51米,最大裝箱量達(dá)16136標(biāo)箱。配備了1.1萬立方米超大甲醇儲(chǔ)存艙,投入遠(yuǎn)東至美東航線運(yùn)營后,可支持航線單程航行無須中途加注燃料。該船搭載了中國船舶集團(tuán)自主研制國產(chǎn)首臺(tái)(套)甲醇雙燃料主機(jī)、甲醇雙燃料船用鍋爐,以及國內(nèi)首次應(yīng)用于集裝箱船的甲醇發(fā)電機(jī)組,雙燃料系統(tǒng)可根據(jù)航線需求自由切換燃料模式。

在綠色低碳指標(biāo)上,該船創(chuàng)造多項(xiàng)行業(yè)紀(jì)錄:燃油模式及甲醇模式能耗指標(biāo)全球領(lǐng)先;船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)(EEDI)達(dá)到PhaseIII標(biāo)準(zhǔn),單船每年可減少約12萬噸二氧化碳排放,相當(dāng)于種植670萬棵樹的碳匯效應(yīng)。

我國北方港口首單生物燃料油加注落地青島港

近日,在山東港口青島港前灣港區(qū)109泊位,“大源油8”輪成功為國際巨輪“HMM VANCOUVER”精準(zhǔn)加注1300噸B24生物燃料油,標(biāo)志著我國北方港口首單國際航行船舶生物燃料油加注業(yè)務(wù)落地山東港口。

作為“即用型綠色船舶燃料”,B24船用生物燃料油由24%廢棄原料提煉的可持續(xù)生物柴油與76%傳統(tǒng)低硫燃料油科學(xué)混兌而成,在保證強(qiáng)勁動(dòng)力的同時(shí)可降低約20%碳排放。隨著全球環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng),自2024年起,生物燃料加注需求呈井噴式增長,成為眾多航運(yùn)公司踐行綠色發(fā)展理念、降低碳排放的首選方案。

此次B24生物燃料油加注業(yè)務(wù)在山東港口的落地,填補(bǔ)了我國北方港口生物燃料油加注的空白,提升了我國清潔船舶燃料供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的完整性,也將為青島自貿(mào)片區(qū)建設(shè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展示范區(qū)、提升青島國際航運(yùn)中心核心競(jìng)爭(zhēng)力注入強(qiáng)勁動(dòng)能,助力港航業(yè)整體發(fā)展更加環(huán)保、更可持續(xù)。

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