綠色甲醇產業鏈、技術路線、成本及儲運分析

綠色甲醇的產業鏈主要包括制備、儲運和應用三個環節。

綠色甲醇的制備分為四種不同的技術路線，原材料涉及生物質、二氧化碳和綠氫。綠色甲醇以常溫常壓下的液體形式儲存，運輸方式分為鐵路、公路、船運和管道運輸。下游應用領域包括船舶燃料、汽車燃料、化工原料和儲能儲氫載體。

綠色甲醇的制備分為四種路線，路線一為電制甲醇，基于綠氫和二氧化碳制備；路線二為生物質氣化制甲醇；路線三為生物質耦合綠氫制甲醇，路線四為生物質發酵制甲烷再制甲醇。路線二、三、四均存在生物質原料的供應受季節和氣候影響較大，生物質氣化技術和設備面臨一定挑戰的問題。

路線一：電制甲醇。電制甲醇主要以綠氫和可再生二氧化碳為原料。其技術路線分為：利用可再生電力電解水得到的綠氫和捕獲的二氧化碳生產甲醇；二氧化碳電催化還原制甲醇。其中二氧化碳電催化制甲醇尚不具備工業化條件，可再生二氧化碳與綠氫反應制備甲醇已被證明可實現大規模生產。電制甲醇的優勢在于目前電解水技術已經成熟，但電解水和二氧化碳捕獲成本高昂，綠氫與可再生二氧化碳的輸配問題也面臨挑戰。

路線二：生物質氣化制甲醇。生物質氣化制甲醇技術是將生物質氣化，然后通過變換和脫碳得到碳氫比一定的合成氣來制備甲醇。我國擁有豐富的生物質資源，如秸稈、木屑、玉米芯、稻殼、稻草和城市固體廢物等，可以高效利用這些生物質資源制造甲醇。該技術路線中的關鍵工藝是生物質氣化技術，得到合成氣后制取甲醇的技術原理與煤制甲醇類似，工藝路線已經成熟穩定，熱化學效率較高，對土地的面積要求較低，但氣化工藝和大型氣化爐設備還存在技術挑戰。

路線三：生物質耦合綠氫制甲醇。路線三是以生物質為碳源與綠氫反應制備甲醇。路線二當中，碳氫比調整存在耗能反應（水煤氣環節）并排放二氧化碳。在此基礎上如果將電解水制備得到的氧氣運用在生物質氣化環節，將綠氫導入合成氣以調整碳氫比例，則可以取消變換單元，簡化甲醇制備的設備和流程。

路線四：生物質制甲烷制甲醇。路線四是用生物質發酵得到甲烷再制甲醇。首先利用微生物將生物質厭氧發酵得到沼氣（甲烷），通過甲烷重整得到氫氣和二氧化碳的混合氣并制備甲醇。由于自然發酵過程緩慢、沼氣規模化的可能性較低，該技術路線需要大面積土地對生物質進行厭氧發酵，同時廢渣處理難度較大。

我國甲醇的生產幾乎完全依賴于煤炭，即棕色/黑色甲醇。當煤炭價格為500-1000元時，煤制甲醇的成本為 1800-2700 元/噸。例如據報道，2023 年12 月8日當周，我國西北地區煤制甲醇制造成本在 2755 元/噸，原料煤及燃料煤的成本占到甲醇總成本的 75%以上。

綠電制甲醇目前成本約為 4500-4600 元/噸，未來隨著綠電價格、碳捕獲成本的下降以及技術發展，有望降低至 2100-2200 元/噸。在電制甲醇工藝流程中，氫氣和二氧化碳分別來自于電解水制氫和二氧化碳捕獲。綠電制甲醇的成本主要由原料氣成本、工藝成本、設備折舊、運維操作等構成。以設計建設年產 10 萬噸的二氧化碳加氫制甲醇項目為對象,總投資2 億元，折舊殘留率 5%,設備折舊年限 20 年進行生產成本分析和預測。項目采用目前常見的銅基催化劑,據目前催化劑的性能,原料氣二氧化碳的單程轉化率為 30%,生成甲醇的選擇性為 80%。年產 10 萬噸甲醇需消耗氫氣1.88萬噸、二氧化碳 13.73 萬噸。項目中所有用電來自光伏、風電等綠色電力,氫氣來自綠電制氫,二氧化碳來自工業捕集，純度為 99.5%以上。制氫過程中以電耗4.5kWh/Nm3，電價以 0.3 元/kWh 計算。 根據測算，電制甲醇的成本為 4500-4600 元/噸，其中氫氣成本為主要成本，占比達到 82%，二氧化碳成本占比 9%。

綠色甲醇制備成本—生物質氣化路線。目前生物質制甲醇的成本約 3800 元/噸左右，當生物質顆粒價格為600元/噸時成本下降至約 2300 元/噸左右。生物質氣化制甲醇的成本主要包括設備投資成本、人工與運維成本、生物質原料和生產消耗成本。 我們參考江蘇省鹽城市嵐澤大豐港擬投資項目數據，項目規劃年產30 萬噸，以蘆竹等生物質為原料通過熱裂解生產綠色甲醇。項目投資22.5 億，折算設備分攤生產綠醇成本約為 300 元/噸。主要設備包括空分裝置、生物質氣化裝置、氣體凈化裝置、甲醇裝置和配套的公用工程及輔助裝置。 據國際能源署數據，生物質顆粒氣化生產甲醇的能量轉化效率約為60%，按生物質顆粒的平均熱值17MJ/kg計算，理論上每生產一噸甲醇需要1.95噸生物質顆粒，考慮生產過程中損耗，因而單噸甲醇生產所需生物質顆粒按2.5 噸測算。參考2024年生物質顆粒價格約為 1200 元/噸，即生產 1 噸甲醇的生物質顆粒成本約為3000元/噸。 電力成本方面，每生產一噸甲醇實際需消耗電量 500kWh，采用風光等綠電且按0.3元/kWh 計，分攤生產綠醇成本為 150 元/噸。其余生產過程消耗的除鹽水、氮氣等約合 250 元/噸。 綜上該項目生物質制甲醇的成本約 3800 元/噸左右，其中生物質原材料占比最高，達到 79%；電力及生產過程消耗品的成本占比 10%，設備折舊費用占比8%，人工與運維費用占比 5%。

生物質氣化制甲醇未來價格主要取決于生物質原材料價格。在生物質資源豐富且價格低廉的地區，生物質顆粒的價格有望降低.當生物質原材料價格低于600元/噸時,生物質氣化制甲醇的成本約為 2300 元/噸，接近目前煤制甲醇的成本。技術革新帶來的成本下降較為有限。總體上位于生物質資源豐富，地勢平坦，交通便利的生物質制甲醇項目盈利空間更大。

綠色甲醇制備成本—生物質制甲烷再制甲醇路線。生物質制甲烷再制甲醇目前成本為 3400-4200 元/噸，遠期不具備發展優勢。生物質發酵制甲烷并進一步制備甲醇的路線在制備得到甲烷后工藝流程與天然氣制甲醇一致。據國際可再生能源署計算，基于生物質制甲烷再制甲醇的成本將在天然氣制甲醇成本的基礎上增加 377 美元/噸，折合人民幣約2700 元/噸。而天然氣制甲醇的成本為 100-200 美元/噸，即生物質制甲烷再制甲醇的成本為3400-4200元/噸。 生物質制甲烷再制甲醇的成本同樣主要取決于生物質原材料的價格，但是由于生物質自然發酵緩慢及占地面積過大等問題，未來新增產能規模有限。

甲醇儲運條件較為溫和。甲醇在常溫常壓下為液體，具有易燃和易揮發的特性,具有毒性。根據我國《危險貨物品名表》（GB12268-2012）,甲醇屬于第3類易燃液體,危險等級為Ⅲ。甲醇的儲運應選用復合標準的密封式容器，材質應耐高溫、耐壓。因為甲醇常溫常壓下為液體，因此儲運時不需要保持低溫或加壓，儲運條件較為溫和。 甲醇儲存技術難度低，規模大。工業多使用金屬儲罐存儲甲醇，單缸容積可達1-2萬立方米，最大儲量可達 1.4 萬噸。同時甲醇本身對碳鋼幾乎沒有腐蝕性，僅需要對儲罐內壁做基本防腐處理以避免甲醇中存在的水份和雜質對儲罐的腐蝕。現階段我國甲醇運輸以公路汽車運送為主，運輸費用約為0.24 元/噸/公里左右。我國甲醇的運輸方式包括公路、鐵路、水路和管道運輸。汽車運輸具有方便靈活的特點，是我國甲醇主要的運輸方式。參考從內蒙古鄂爾多斯運輸甲醇至山東東營的路線計算甲醇的運輸費用。根據隆眾資訊數據，2024 年8 月甲醇的公路罐車運輸費用為 240 元/噸，折合約 0.24 元/噸/公里。水路運輸則多用于將甲醇從天津港、唐山港等運至蘇南和浙江的港口。鐵路運力有限，企業難以控制運輸時間和運輸量，并不是我國甲醇運輸的主流方式。管道運輸目前還處于規劃和設計方案，未來或可成為長距離輸送甲醇的有效解決方案。綠色甲醇陸上生產地和消費地距離 500-3000 公里之間，公路汽車運輸的費用為120-720 元/噸。綠色甲醇的制備依賴生物質資源或風能和太陽能，豐富的生物質資源和風光資源為綠色甲醇的生產提供便利條件，就地發展一體化戰略是未來綠色甲醇行業的主要發展方式，因此未來綠色甲醇產能將主要分布于我國西北、華北和東北地區。 但甲醇的不同下游產業多分布于東部地區，在航運燃料的應用場景中，綠色甲醇的主要消費地點在東部沿海港口，用于甲醇燃料船舶的加注和出口。我國目前甲醇最大的需求領域甲醇制烯烴產能也多分布于東部經濟發達地區。

綠色甲醇從北方的風光基地運輸至山東地區的運輸距離約為500-1000 公里，運輸成本約 120-240 元/噸，運輸至江蘇地區距離約為 1500-1800 公里，運輸成本約為360-432 元/噸，運輸至浙江地區距離約 1900-2300 公里，運輸成本約456-552元/噸。

管道運輸或可成為未來長距離輸送甲醇的有效解決方案。目前我國甲醇在長距離運輸時存在費用偏高、運力不足和受天氣路況等因素影響較大的問題，而管道運輸可以保證甲醇長周期、安全穩定的輸送，成本有望低于公路運輸。甲醇管輸可利用原油等管道，成本約為 0.16 元/噸/公里。甲醇屬于易輸送介質，在輸送過程中對管材設施的腐蝕性較小，不需要內防腐，并且輸送過程中不需要保溫設施，可利用原油等管道改輸甲醇。參考我國成品油的輸送費用，根據不同的地理環境，一般為 0.14-0.17 元/噸/公里，取平均值0.16 元/噸/公里，在500-3000 公里范圍內運輸費用為 80-480 元/噸。 目前國際上已有成功通過管道運輸甲醇的案例。加拿大的一條甲醇運輸管道由原油輸送管道改造而來，管道全長 1146 公里，甲醇輸送能力4000 噸/天。位于加拿大的另一臺管道由液化石油氣輸送管道改造，全長3000 公里，甲醇輸送能力4000噸/天。 我國也在積極探索甲醇管道運輸的可行性。例如 2021 年5 月中煤鄂爾多斯能源化工有限公司甲醇技改項目配套管道工程成功投產，成為我國首條甲醇制烯烴的長輸管道，該管道全長 52 公里，設計壓力為 2.5Mpa。但目前甲醇管道運輸技術和經驗還比較匱乏，尚未形成運輸標準規范，距大規模和長距離運用還有較長時間。