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绿色甲醇——绿氢最重要下游应用之一

2022-06-28

甲醇是现代煤化工中最关键的有机原料之一,在化工行业发挥着非常重要的基础材料支撑作用。2020年我国甲醇产量达4984万吨,对应消耗氢气超过600万吨,而这些氢气主要来源于煤制氢以及变换反应,碳排量较高,若用绿氢替代则可以达到低碳制甲醇的目的。当前氢储运成本居高不下,甲醇也可作为绿氢的载体,起到降低氢储运成本的效果。无论出于绿氢消纳、低成本氢储运还是低碳制甲醇及下游化工产品的目的,绿色甲醇都是绿氢重要的下游应用之一。

 

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来源:《中国氢能综合应用技术与项目年度报告2022》

 

 我国是全球甲醇生产最大的国家,我国甲醇生产主要有煤头路线以及气头路线,其中以煤为原料制取甲醇有三种方式,分别为煤气化制甲醇、焦炉煤气制甲醇和合成氨联产制甲醇。2020年我国甲醇产能约占全球67%,是全球甲醇产能最多的国家。由于我国富煤贫油少气的资源特点,甲醇产量的81%来源于煤炭,自2010年以来,煤气化制甲醇的占比持续扩大。国外甲醇生产原料主要是天然气,占比超90%。

 

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来源:《中国氢能综合应用技术与项目年度报告2022》


煤制甲醇成本主要取决于煤炭价格,当煤炭价格为600元/t时,甲醇成本为2335元/t。液态阳光成本主要取决与绿氢价格,即绿电价格,根据中科院大连化物所测算,电价每降低0.1元/kWh,液态阳光甲醇成本将下降1000元/t,当绿电低于0.15元/kWh时,液态阳光甲醇将初步具备竞争力。

 

煤制甲醇

液态阳光甲醇

煤炭价格

(元/吨)

甲醇成本

(元/吨)

可再生能源发电

(元/千瓦时)

甲醇成本

(元/吨)

500

2000

0.1

1600

600

2335

0.2

2600

700

2500

0.3

3600

800

2750

0.4

4600

来源:《中国氢能综合应用技术与项目年度报告2022》

 

绿色甲醇最大的下游市场是用于化工生产,2020年我国将近78%的甲醇用于化工合成,主要合成产品为烯烃、甲醛、醋酸、MTBE以及二甲醛等,18%的甲醇用于燃料燃烧。

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来源:《中国氢能综合应用技术与项目年度报告2022》

 

甲醇燃料相比传统汽油辛烷值20-95,甲醇的辛烷值高达 107-112,抗爆性强,发动机更加平稳的工作。其次,甲醇中氧与碳氢元素质量各占一半,含氧燃料可以改善发动机燃烧反应,燃烧时可以提高能源转换效率,相比按汽油等热值计算平均能量转换效率可提高20%以上。

 

甲醇用作燃料主要用于甲醇燃料汽车(内燃机)以及船舶。我国自2012年开始在甘肃、贵州、山西、陕西等地试点甲醇燃料汽车,至今市场保有量近3万台,2025年有望达到5万台。目前,甲醇动力船舶数量虽然不多,全球相关项目不超过10个,但甲醇作为船用燃料的可行性已被逐步证实,我国具有“甲醇/柴油二元燃烧技术”自主知识产权的甲醇燃料动力船艇——“江龙”轮已实现下水。

 

相较于绿氨,绿色甲醇作为燃料在我国有着一定的基础,终端设备的改造难度与成本较低,目前下游需求量也更大;然而绿色甲醇作为含碳燃料,整个生产与燃烧的过程只能起到固碳的作用,缺乏绿氨具备的减排能力。

 

甲醇也是氢能源的优秀载体。甲醇与氢气相比,能量密度更高,而且储运安全,因而近年来得到迅速推广,如甲醇重整制氢燃料电池车以及甲醇氢燃料电池电站。国内相关企业有:爱驰汽车、上海博氢、广东能创、摩氢科技等。

 

目前由于绿氢成本以及能量转化效率等问题,绿色甲醇的应用规模受到巨大限制,未来随着制氢技术的成熟以及绿电价格的下降,绿色甲醇将被赋予化工原料以外的新属性,市场空间广阔。