甲醇制備技術進展、燃料應用優勢及推廣情況如何？

有利于我國能源安全，降低對外能源依賴度。

1.甲醇制備技術進展

根據有關文獻，近年來，中科院大連化物所李燦院士提出的“液 態陽光”，通過太陽能等可再生能源電解水產生綠色氫能，對 CO2進 行加綠氫反應產生甲醇液態燃料已初步正式可行。通過該路徑，1 噸 甲醇可以消納1.375噸CO2，通過二氧化碳加氫制甲醇的新合成路徑， 在發展清潔能源以及減碳方面都具有重要作用。 目前，制備甲醇的方式主要通過合成氣路徑，合成氣的上游原料 主要是煤等化石燃料。以煤制甲醇為例，以 10 萬 t/a 甲醇規模為例， 其生產成本為 2200～2700 元/t。若采用綠氫（可再生能源制氫）作 為氫源與 CO2反應合成甲醇，甲醇的生產成本為 3600 元/t，為合成氣 制甲醇成本的 1.6 倍，是焦爐氣制甲醇成本的 1.5 倍。主要的原因在 于可再生能源制氫的成本很高，在僅考慮制氫成本的前提下，氫氣成 本價為 1.375 元/Nm３ （標準立方米），是煤制氫成本的 1.7 倍。盡管 可再生能源制氫在碳匯上占據優勢，但也帶來了高昂的產品成本，與 合成氣制甲醇、焦爐氣提氫制甲醇相比，目前該條路線暫不具備經濟 性。

未來隨著可再生能源的普及應用，電價有望降至 0.1 元/千瓦時， 綠氫成本將降至 0.6 元/Nm３ 。而當 CO2的捕集成本為 300 元／t（0.98 元/標準立方米）時，則用綠氫合成甲醇的路線與煤制甲醇成本相當， 經濟優勢將顯現。進一步降低 CO2的成本低至 150 元／t（0.29 元/標 準立方米），甲醇的合成成本將低至 2000 元以下，經濟性進一步擴大。 考慮到 CO2加綠氫本身具有明顯的減排優勢，因此在可再生能源普及的情況下，未來該條路線合成甲醇也具備應用前景。 在全球氣候變暖日益嚴重的大環境下，通過對 CO2進行捕集并加 氫反應合成甲醇，既能有效固定 CO2，又能實行清潔能源的再生產， 符合“雙碳”政策以及 CCUS 路徑，對實行碳減排具有重要意義。目 前，CO2 加氫制甲醇的工藝核心在于生產制備低成本、長壽命、高單 程轉換率和選擇性的催化劑。銅基催化劑現已工業化應用，未來具有 前景的工作將集中于對銅基催化劑的改性，以提高其單程轉化率以及 甲醇選擇性。

2.甲醇燃料應用優勢

使用甲醇燃料優勢包括： 1、相比汽油和柴油更為清潔。甲醇含 1 個碳，汽油含 7 個至 13 個碳，柴油含 14 個至 22 個碳。甲醇作為低碳含氧燃料，兼具汽油、 柴油的燃燒特性；且在電力、氫能、甲醇、天然氣、氨等新能源、清 潔能源中，甲醇還是唯一的常溫常壓下為液態的能源，儲、運、用較 其他能源更加安全、清潔、高效。據中科院報告顯示，甲醇燃料等熱 值替代燃煤、燃油，可減少 80%以上的 PM2.5、95%以上的硫氧化物 SO2、90%以上的氮氧化物 NOx、50%以上的 CO2，減排效果顯著。 2、有利于我國能源安全，降低對外能源依賴度。我國具有富煤 缺油少氣的資源稟賦特點，能源結構主要以煤炭為主，原油和天然氣 資源的對外依存度較高，2021 年原油對外依存度達 72％，天然氣對 外依存度達 44.9％。而我國煤炭資源中 40％以上是高硫煤，這些高硫劣質煤不適宜直接作為發電或工業燃料，但可用于生產甲醇。發展 甲醇燃料動力交通工具尤其是甲醇汽車，有利于實現能源多元化，降 低能源對外依存度，保障國家能源安全。根據吉利汽車董事長李書福 的意見，根據我國液體能源需求量預測，如果甲醇燃料應用規模達到 3.5 億噸以上，可將我國原油對外依存度降到 30%以下。此外，甲醇 的制備和就地應用，也可以助力山西、陜西、貴州、云南、甘肅等能 源（煤炭）大省經濟轉型升級。

3、儲運便捷，未來可以使用我國廣泛存在的加油站進行改造。 甲醇常溫下為液體，儲、運、用以及能量形式轉換較其它新能源（如 氫氣）和清潔能源（如 LNG 液化天然氣）更為安全便捷，質量能量密 度更高，可以充分利用現有液體燃料輸配送體系和基礎設施、液體燃 料加注站和終端配送體系實現供給。甲醇可以使用現有加油站設施進 行加注，只需少量設備調換；車用甲醇燃料的加注站可與汽車加油站、 液化石油氣（LPG）加氣站、壓縮天然氣（CNG）加氣站和液化天然氣 （LNG）加氣站聯合建站。未來石油、汽油隨著雙碳轉型用量減少， 將國內的加油站改造為甲醇加注站，比重建快充站和加氫站更為便宜 （甲醇加注站約 20 萬元的改造成本，是天然氣加氣站的 1/20、氫氣 加氣站的 1/50），有利于基礎設施快速布局。

4、甲醇在柴油動力運輸車輛上具有排放優勢。中短期內，甲醇 相對汽油而言，排放小；相對鋰電池而言，能量密度高，是理想的過 渡期燃料。當然甲醇燃料在車輛使用中，尤其是家用車輛的使用上， 由于能量密度只有汽油的一半不到，導致行駛相同距離，其燃料箱要求更大，但是在對空間要求相對不明顯的柴油動力運輸車輛上，則具 備明顯的排放優勢。 5、可再生甲醇（二氧化碳加綠氫制甲醇）在碳減排過程中有望 產生巨大的經濟效益。甲醇制備過程中還可以消納二氧化碳，航運和 化工等難以減排的行業正在探索可再生甲醇作為減少溫室氣體排放 的有前景的解決方案。此外，鋼鐵、水泥和電力行業可以通過從其設 施捕獲的二氧化碳排放中生產可再生甲醇來減少排放。但傳統的合成 氣制甲醇（主要是煤制甲醇）需要大量使用煤炭、天然氣等化石燃料， 最終仍會向大氣增加排放二氧化碳。目前，國內 CO2加氫制甲醇技術 發展迅速，多家研究機構已完成中試或示范，正推進規模化應用。二 氧化碳加綠氫制甲醇技術路線的本質，就是將（光伏、風電、水電等） 可再生能源產生的電能，轉化為便于儲存、運輸的液體甲醇，規避可 再生能源的間歇性和大規模消納問題，而不涉及新的二氧化碳排放。 CO2制甲醇技術的關鍵是制氫成本。當 CO2捕集成本低于 300 元/t，綠 氫成本降至 0.6 元/標準立方米，CO2制甲醇才具有良好的經濟優勢。 隨著未來國家大力發展清潔能源等可再生能源，在可再生能源普及的 情況下，制氫價格有望低于傳統的煤制氫價格，屆時 CO2加氫制甲醇 在實現碳減排的過程中，便能產生巨大經濟效益。

3.甲醇燃料推廣情況

包括中國在內，全球很多國家都在積極進行甲醇布局。目前，歐 洲很多國家已經布局綠色甲醇生產，最早的于 2022 年投產。航運巨頭馬士基擬引領航運業提前碳中和，已為其甲醇船舶提前簽購超過 70 萬噸的綠色甲醇供應。丹麥、芬蘭、瑞典、德國等多個歐洲國家 組織進行了甲醇作為汽車燃料的測試項目。歐盟國家認為甲醇作為液 體碳中性燃料，是交通運輸領域實現可持續發展的重要組成部分，綠 色甲醇燃料的使用也將實現“well to wheel”全生命周期的碳中性。

近年來，液態陽光制甲醇技術趨于成熟，該技術利用太陽能產生 的電力，在催化劑的作用下，先后完成電解水制氫、二氧化碳加氫， 最終生產出被稱為零碳液態陽光的綠色甲醇。2020 年，1000 噸/年的 液態陽光甲醇示范項目生產線在中國蘭州投產成功。2022 年，中煤 鄂爾多斯能源化工有限公司 10 萬噸/年液態陽光甲醇技術示范項目 啟動論證?？稍偕状嫉膽每梢詫崿F碳的平衡，中國正在大規模工 業化液態陽光綠色甲醇生產技術，為甲醇發動機提供了零碳燃料來源。 因此，甲醇已經成為很多國家實現交通運輸領域碳中和的重要選擇路 徑。