2023年，綠色甲醇突然躍上“風口”，引爆全球投資市場。國外方面，歐盟創(chuàng)新基金資助瑞典9700萬歐元，用于大規(guī)模開發(fā)可持續(xù)綠色甲醇技術(shù)；全球航運巨頭馬士基計劃投資150億美元，在蘇伊士運河建立綠色甲醇生產(chǎn)和加注網(wǎng)絡(luò)，同時與金風科技簽訂了年產(chǎn)50萬噸的長期綠色甲醇采購協(xié)議，以支持其12艘甲醇雙燃料集裝箱運輸船實現(xiàn)低碳運營。國內(nèi)方面，大唐集團、中國能源建設(shè)集團等央企以成立合資公司或戰(zhàn)略聯(lián)盟的方式快速進入綠色甲醇產(chǎn)業(yè)，截至2023年底，中國規(guī)劃和在建的綠色甲醇項目共計24個，陸續(xù)建成后年總產(chǎn)能約為800萬噸，涉及投資約1500億元。本文在總結(jié)綠色甲醇產(chǎn)業(yè)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，論述了該行業(yè)認證標準相對嚴苛、存在一定市場風險、應(yīng)用前景或不可持續(xù)、國內(nèi)投資主體各有側(cè)重等觀點，提出了產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)建議。
1 全球綠色甲醇產(chǎn)業(yè)駛?cè)氚l(fā)展快車道
1.1 歐盟引領(lǐng)綠色甲醇認證標準
目前國際上對綠色甲醇并沒有統(tǒng)一的標準定義，普遍的觀點是甲醇的“綠色”與否關(guān)鍵取決于其制取原材料的屬性。2021年，歐盟率先發(fā)布了全球首個綠色甲醇認證標準。該標準相對嚴苛，認為只有生物質(zhì)制甲醇、綠氫與可再生二氧化碳制甲醇（電制甲醇）才能被認定為綠色甲醇，同時強調(diào)可再生二氧化碳只能來自生物質(zhì)或直接空氣捕集；利用工業(yè)排放端捕集的二氧化碳制甲醇不屬于綠色范疇。中國目前正在積極探索建立自己的綠色甲醇標準，但尚未形成成熟統(tǒng)一的認證體系。甲醇的定義及主要生產(chǎn)路線見表1。
1.2 綠色甲醇產(chǎn)能預計將在短期內(nèi)快速擴張
2023年，全球甲醇年產(chǎn)能約為1.8億噸，其中綠色甲醇年產(chǎn)能僅為50萬噸，占比不足1%。2028年，全球甲醇年產(chǎn)能預計將達到2億噸，根據(jù)全球甲醇行業(yè)協(xié)會（MI）統(tǒng)計的131個生物質(zhì)制甲醇和電制甲醇項目信息，預計綠色甲醇年產(chǎn)能將快速擴張至1950萬噸，占比將提升至約10%，綠色甲醇產(chǎn)能發(fā)展前景可期。全球綠色甲醇產(chǎn)能預測見表2。
1.3 電制甲醇或?qū)⒊蔀槲磥砭G色甲醇主流生產(chǎn)方式
國內(nèi)外綠色甲醇生產(chǎn)主要有三條技術(shù)路線——生物質(zhì)制甲烷路線、生物氣化路線和電制甲醇路線，各技術(shù)路線簡要對比見表3。受收儲半徑、商業(yè)模式等因素制約，生物質(zhì)原材料規(guī)模化供應(yīng)不可持續(xù)，在綠色甲醇需求量不大的情況下，相比于電制甲醇，生物質(zhì)制甲烷路線和生物質(zhì)氣化路線成本優(yōu)勢相對明顯，產(chǎn)業(yè)壁壘相對較低，示范應(yīng)用相對成熟。電制甲醇中二氧化碳加氫合成工藝十分成熟，綜合考慮，隨著未來清潔電力成本不斷下降、電解水制氫技術(shù)和碳源空氣直捕復合吸附技術(shù)日趨成熟，長期來看，電制甲醇或?qū)⒊蔀槲磥砭G色甲醇的主流生產(chǎn)方式。
1.4 綠色甲醇未來生產(chǎn)成本預期下降較大
全球范圍來看，甲醇目前幾乎完全由煤炭（中國主要以煤炭為原材料制甲醇）和天然氣加工生產(chǎn)而得，兩者生產(chǎn)的甲醇約分別占全球甲醇產(chǎn)量的35.2%和64.5%，綠色甲醇占比不足1%。受原材料、技術(shù)路線、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品純度等因素的影響，綠色甲醇生產(chǎn)成本差異較大。從項目公開資料統(tǒng)計來看，當前綠色甲醇平均生產(chǎn)成本遠高于化石基甲醇。不同技術(shù)路線甲醇當前和遠期生產(chǎn)成本見表4。
1.4.1生物質(zhì)制甲醇生產(chǎn)成本下降潛力相對有限
生物質(zhì)制甲醇規(guī)模化生產(chǎn)存在一定障礙。生物質(zhì)原材料能量密度低、預處理難度大，場景替代用途多、機會成本高，儲存物流難度大、中間成本高，政策支持力度不強、缺乏系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)環(huán)境。綜合來看，盡管全球生物質(zhì)資源量巨大，但是通過原材料可持續(xù)性供應(yīng)來推動生物質(zhì)制甲醇規(guī)模化生產(chǎn)，所能達到降本目的可實施性不強。
技術(shù)工藝進步推動生物質(zhì)制甲醇降本空間有限。生物質(zhì)原材料在生物質(zhì)制甲醇總生產(chǎn)成本中的占比預計達60%。全球范圍內(nèi)生物質(zhì)原材料價格集中在7～16美元/吉焦，地區(qū)波動幅度較小。加之氣化技術(shù)在石油和煤炭領(lǐng)域已經(jīng)非常成熟，通過改進工藝流程、提高氣化效率等學習曲線降低資本支出，是小幅度降低生物質(zhì)制甲醇總成本的有效途徑。
1.4.2電制甲醇生產(chǎn)成本下降空間較大
以熱催化法為主的氫氣加二氧化碳合成甲醇工藝已非常成熟，電制甲醇成本很大程度上取決于氫氣和二氧化碳的獲取成本。
快速發(fā)展的可再生氫源為電制甲醇降本奠定了基礎(chǔ)。綠氫正逐步發(fā)展成為確定性的主流制氫路徑。電解水制氫年產(chǎn)量預計將由2021年的4萬噸（約占氫氣總產(chǎn)量的0.04%）指數(shù)級提升至2030年的6170萬噸（占比約為34%）；風能、太陽能等可再生電力成本已具備一定競爭優(yōu)勢，且未來仍有較大挖掘潛力；電解槽技術(shù)創(chuàng)新帶來的利用效率逐步提升、規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)等也有助于降低綠氫成本。總體看，未來豐富而廉價的可再生氫源是綠色甲醇降本的主要驅(qū)動力。綠氫未來成本預測見表5。
空氣直捕碳源潛力最大，中長期降本存在一定預期。空氣直捕所面向的是分散式、低濃度碳源，生產(chǎn)過程能耗大、效率低，捕獲成本約為200～250美元/噸，雖相比于5年前已下降約60%，但仍高于煤化工、天然氣等集中碳源20～40美元/噸的捕集成本。受制于液態(tài)、固態(tài)、電化學等吸附材料與變溫、變壓、變濕等技術(shù)工藝尚未成熟定型，空氣直捕短期內(nèi)難以滿足規(guī)模化電制甲醇對碳源的需求。國外學者在示范工廠通過固態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)，已將空氣直捕碳源成本控制在94～232美元/噸，中長期降本存在一定預期。生物質(zhì)碳源受原材料可持續(xù)供應(yīng)、配套設(shè)施不完善等諸多因素影響，適宜開展小型示范類項目，規(guī)模化應(yīng)用潛力較小。
1.5 低碳轉(zhuǎn)型為綠色甲醇應(yīng)用前景提供了保障
1.5.1作為燃料：綠色甲醇為航運業(yè)中短期減碳提供了解決方案
目前，船用燃料是綠色甲醇最大的應(yīng)用場景。2023年，全球新增替代（雙）燃料船舶298艘，其中甲醇替代燃料船舶138艘，首次多于液化天然氣（LNG）替代燃料船舶，更是遠遠超過了2022年的35艘。從實際減碳效果來看，無論是為滿足船舶能效指標（EEXI和EEDI）而采取的降速航行、節(jié)能技術(shù)改造等手段，還是推廣岸電和LNG清潔燃料的應(yīng)用，都能夠基本滿足國際海事組織（IMO）提出的航運業(yè)到2030年碳排放強度下降40%（與2008年對比）的戰(zhàn)略目標。但從長遠來看，進一步的燃料替代是航運業(yè)實現(xiàn)2050年碳排強度下降70%的必由之路。
受制于液氫儲運安全風險無法突破，液氨在大功率、低速船用發(fā)動機應(yīng)用技術(shù)上成熟度較低，兩者實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還有較長距離。當前，因全生命周期減碳效果明顯、船用規(guī)范相對完善、發(fā)動機及其改造技術(shù)相對成熟、港口加注基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展尚可，船用綠色甲醇進入發(fā)展窗口期，可為航運業(yè)中短期減碳提供解決方案。若綠色甲醇的經(jīng)濟性問題得到有效解決，其將成為綠氨、綠氫在船用燃料領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用前的最有效替代甚至是長期替代。否則，技術(shù)創(chuàng)新步伐加快帶來的綠氨、綠氫“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，可能推動航運業(yè)由LNG燃料直接向綠氫、綠氨過渡。
1.5.2作為原料：綠色化工原料或是綠色甲醇應(yīng)用前景的基本盤
甲醇是最為常見、應(yīng)用場景最為廣泛的七大基礎(chǔ)化學品之一。無論哪種方法生產(chǎn)得到的甲醇都具有相同的理化特性，在化工行業(yè)任何應(yīng)用場景均可隨時替代。據(jù)國際可再生能源機構(gòu)預測，化工行業(yè)的化石基甲醇生產(chǎn)過程每年的二氧化碳排放量約為3億噸，約占化工行業(yè)碳排總量的10%。當前，減排降碳的壓力尚未完全傳導至化工行業(yè)，相關(guān)企業(yè)沒有意愿為了減碳而支付超額的原材料溢價。隨著全球降碳步伐在各行各業(yè)的穩(wěn)步推進，綠色甲醇替代化石基甲醇在化工行業(yè)脫碳進程中可大有作為。
1.5.3作為儲能：綠色甲醇為實現(xiàn)可再生能源
長時儲能提供了有效途徑受制于風電、光伏發(fā)電等可再生電力具有隨機性、間歇性和波動性等固有特性影響，中國能源轉(zhuǎn)型的核心問題不僅是要加快提高光伏發(fā)電、風電的裝機規(guī)模，更是要解決與之伴生的長時儲能問題。利用風電、光伏發(fā)電等可再生電力制備綠色甲醇，使其能夠在目前已有的液體基礎(chǔ)設(shè)施中儲存、運輸，不僅降低了能源基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)型成本，還有效解決了中國龐大的太陽能、風能等可再生能源的消納問題。從更高需求層面來看，綠色甲醇為中國消納快速發(fā)展的可再生能源電力提供了有效途徑。
2 中國綠色甲醇產(chǎn)業(yè)由導入期向成長期邁進
2.1 已初步構(gòu)建起綠色甲醇產(chǎn)業(yè)生態(tài)
2.1.1發(fā)展綠色甲醇具有明確的戰(zhàn)略需求
2023年12月，國家發(fā)改委修訂發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄》，明確將“電解水制氫和二氧化碳催化合成綠色甲醇”納入新能源鼓勵類產(chǎn)業(yè)，在為中國氫能產(chǎn)業(yè)落地應(yīng)用、市場普及打開新思路的同時，指明了綠色甲醇的發(fā)展方向。2024年政府工作報告提出的年度首要任務(wù)是大力推進現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型，也為綠色甲醇的發(fā)展明確了總基調(diào)。
2.1.2發(fā)展綠色甲醇具有堅實的技術(shù)基礎(chǔ)
供給側(cè)方面，中國科學院大連化學物理研究所成功突破電催化分解水制氫和二氧化碳加氫制甲醇催化技術(shù)，并在中國能源建設(shè)集團綠電耦合、中國科學院甘肅示范項目等多個項目中成功應(yīng)用，標志著中國綠色甲醇制備技術(shù)基本成熟。消費側(cè)方面，中國船級社正式發(fā)布《船舶應(yīng)用甲醇/乙醇燃料指南》；中國船舶燃料公司正式發(fā)布船用甲醇燃料、船用甲醇燃料水上加注規(guī)程兩個團體標準；首艘7800噸級綠色甲醇加注船獲得中國、法國兩個船級社原則性認可證書，標志著中國船用綠色甲醇燃料及加注技術(shù)鏈基本建成。
2.1.3發(fā)展綠色甲醇具有獨厚的要素稟賦
可再生能源產(chǎn)業(yè)具有制造業(yè)屬性，技術(shù)裝備能力是可再生能源產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵要素，中國完善的制造業(yè)體系為可再生能源高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。同時，中國風電、光伏發(fā)電等綠電資源豐富，綠色甲醇項目有助于將國內(nèi)可再生資源優(yōu)勢有效轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的持續(xù)動力。未來，隨著國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步、綠電成本的不斷降低以及碳交易機制的不斷完善，綠色甲醇產(chǎn)業(yè)或?qū)⒊霈F(xiàn)較大的成本優(yōu)勢和競爭力。
2.2 綠色甲醇投資主體的意圖各有側(cè)重
截至2023年底，中國規(guī)劃和在建的綠色甲醇項目共計24個，其中二氧化碳加氫制甲醇16個，生物質(zhì)制甲醇8個，涉及投資約1500億元。在市場需求、替代場景、技術(shù)路線等關(guān)鍵要素尚未完全明確的背景下，電力、化工等企業(yè)對綠色甲醇的投資意圖各有側(cè)重。
中國綠色甲醇投資主體主要包括三類。
一是以吉林電力股份公司為代表的發(fā)電企業(yè)，這類企業(yè)通過打造“綠電+生物質(zhì)耦合”制甲醇標桿示范項目，在助力自身獲取優(yōu)勢風/光資源的同時拓寬清潔電力消納途徑。
二是以中國能源建設(shè)集團為代表的總承包（EPCI）工程企業(yè)，這類企業(yè)依托電力行業(yè)較強的設(shè)計比較優(yōu)勢，通過投資建設(shè)海上風電、電解水制氫、氨醇合成裝置上中下游一體化項目，打造綠色產(chǎn)業(yè)鏈范式，彰顯自身清潔能源市場引領(lǐng)能力，為后續(xù)EPCI項目承攬?zhí)峁C會。
三是以中煤能源集團為代表的傳統(tǒng)煤制甲醇企業(yè)，這類企業(yè)通過投資電解水制氫、碳回收利用裝置等，加快推動自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向綠色低碳轉(zhuǎn)型升級。綜合來看，參考每萬噸綠色甲醇資本支出約1億元的投資強度，國內(nèi)1500億元的項目投資中涉及綠色甲醇的部分相對較少。
3 未來綠色甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展長期看好，短期內(nèi)存在不確定性
3.1 歐盟綠色甲醇認證標準過于嚴苛，直接追求“零碳”為時過早
2023年，考慮到脫碳進程、成本控制等現(xiàn)實因素，歐盟短期內(nèi)不再強求生物質(zhì)制甲醇和電制甲醇作為綠色甲醇的唯二方式，而是把從工業(yè)及火電捕集的全生命周期碳排放不超過每兆焦28.2克的不可再生二氧化碳制備的甲醇也認定為綠色甲醇。盡管如此，歐盟綠色甲醇認定標準仍然較高，中國現(xiàn)有大多數(shù)以“灰碳+部分/完全綠氫”為主要路線的甲醇制備工藝仍需進一步降碳以滿足該認定標準。
綠色甲醇制備過程為負碳排放，燃燒過程釋放二氧化碳，從全生命周期來看，綠色甲醇屬于“零碳”燃料。結(jié)合中國“雙碳”目標實施進程，現(xiàn)階段為追求“零碳”而大規(guī)模投資為時過早，而利用碳捕集技術(shù)從化石燃料、工業(yè)排放等高濃度點源處收集不可再生二氧化碳制備甲醇在降碳減排、強化技術(shù)儲備、推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級等方面具有更重要的實際意義。
3.2 短期內(nèi)可能存在供過于求的市場風險
2028年，全球綠色甲醇年產(chǎn)能預計達1950萬噸，其中中國約為800萬噸，國外約為1150萬噸。根據(jù)馬士基（Maersk）、達飛（CMACGM）等航運巨頭在甲醇雙燃料集裝箱船上的投資強度和營運安排，預計2030年航運業(yè)綠色甲醇消耗量約為1000萬噸。在綠色甲醇應(yīng)用場景僅局限于船用燃料替代、其他應(yīng)用場景沒有明確的背景下，加之認證標準尚未統(tǒng)一、地緣政治風險等因素影響，綠色甲醇產(chǎn)業(yè)或?qū)⒊霈F(xiàn)階段性供大于求的市場風險。
3.3 航運巨頭為綠色甲醇燃料付出超高溢價的行為或不可持續(xù)
3.3.1綠色甲醇單位能源價格約為船用燃料油的兩倍
歐盟碳排放交易體系（ETS）已正式覆蓋航運業(yè)，并于2024年起對出入歐洲的總噸位在5000噸以上的大型船舶航運排放量征收碳配額。按照歐盟碳配額交易價格70歐元/噸、綠色甲醇單價7000元/噸測算，船用燃料油、綠色甲醇單位能源價格分別為170元/吉焦、315元/吉焦，后者約是前者的2倍（見表6）。在相同假設(shè)條件下，若需達到船用燃料油的單位能源價格，綠色甲醇售價需從7000元/噸下降到3777元/噸（傳統(tǒng)甲醇價格約為2400元/噸）；若綠色甲醇售價不變，歐盟碳配額交易價格上漲至318歐元/噸時，兩種燃料才具有相同的單位能源價格。
3.3.2航運業(yè)盈利水平對燃料價格的敏感系數(shù)較高
燃料油成本是航運中最重要的可變成本。以8000標準箱集裝箱船為例，在運營決策本量利分析中，燃料油價格對年息稅前利潤的敏感系數(shù)高達-58（見表7）；以10000馬力三用工作船為例，在投資決策經(jīng)濟評價分析中，燃料油價格對內(nèi)部收益率的敏感系數(shù)約為-37。馬士基公司公開表示，船用燃料每噸上漲1美元，將影響其1.2億美元的收益。由此可見，在銷售價格等因素不變的情況下，若采用綠色甲醇作為燃料，船東可能會無利可圖。
3.3.3諸多因素推動馬士基大范圍布局綠色甲醇
首先，歐洲企業(yè)文化對社會責任的重視程度較高，它們致力于在環(huán)境保護方面做出更加積極的貢獻。相比于全球碳中和進程，馬士基公司提出在2040年提前實現(xiàn)碳中和，轉(zhuǎn)型步伐稍顯激進，故展現(xiàn)出較強的投資意愿。其次，馬士基增加少量投資由新建傳統(tǒng)燃料船舶改為甲醇、柴油雙燃料動力船舶（入級符號：MethanolReady），不僅規(guī)避了后續(xù)改造的投資和技術(shù)風險，在歐盟碳配額價格波動的情況下，還可使燃料選擇更具有靈活性。最后，馬士基在歐洲航運業(yè)具有較強的市場競爭力和話語權(quán)，燃料成本可轉(zhuǎn)嫁給消費者，未來其承擔綠色甲醇燃料超高溢價的壓力有限。
4 中國綠色甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
4.1 強化政府部門“助鏈”效應(yīng)
一是加快推進中國綠色甲醇認證標準出臺。建議由國家能源局、生態(tài)環(huán)境部等部門牽頭，聯(lián)合國內(nèi)科研機構(gòu)、企事業(yè)單位組建專家團隊，深入分析全球綠色甲醇相關(guān)標準和指導文件，系統(tǒng)梳理全生命周期碳排放統(tǒng)計與測算、環(huán)保性能指標經(jīng)濟評價，科學構(gòu)建一套既符合中國國情又與國際接軌的綠色甲醇認證標準，為推動中國綠色甲醇產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。
二是探索建立綠色甲醇政府扶持政策。一方面，充分發(fā)揮財政工具的引導和激勵作用，制定科學、合理、可行的政府補貼政策，助力企業(yè)降低經(jīng)營風險、增加創(chuàng)新動力，提升綠色甲醇產(chǎn)業(yè)的正外部性；另一方面，利用公共政策促進部門耦合，推動電力行業(yè)對可再生電力的投資，擴大農(nóng)林部門對生物質(zhì)的利用，鼓勵高排放企業(yè)開展碳捕集工藝研究，實現(xiàn)綠色甲醇產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同降本效應(yīng)。
4.2 突出龍頭企業(yè)的“強鏈”引領(lǐng)作用
一是全面助力產(chǎn)業(yè)鏈“減碳增綠”。針對可再生能源發(fā)電企業(yè)，加快推進現(xiàn)有電制甲醇項目落地實施；針對以煤、天然氣為原料的甲醇生產(chǎn)企業(yè)，試點高濃度點源捕集二氧化碳與小規(guī)模生物質(zhì)制甲醇項目，培育具有中國特色的低碳甲醇發(fā)展路徑；針對化工、煉化等甲醇需求企業(yè)，適時開展綠色甲醇替代化石基甲醇前景的應(yīng)用研究。
二是統(tǒng)籌協(xié)調(diào)關(guān)鍵領(lǐng)域科技攻關(guān)。依托國內(nèi)甲醇龍頭企業(yè)在資源和財務(wù)方面的比較優(yōu)勢，完善綠色甲醇科研試驗設(shè)施，在綠氫的電解與儲運、可再生二氧化碳捕集、沼液與廢渣處理、氣化爐設(shè)備大型化等領(lǐng)域，打造產(chǎn)業(yè)研發(fā)和基礎(chǔ)創(chuàng)新平臺，鼓勵相關(guān)企業(yè)參與平臺建設(shè)，逐步完善產(chǎn)學研用相結(jié)合的基礎(chǔ)創(chuàng)新體系。
