行业研究｜不同技术路线下的绿色甲醇经济性分析

近日，我会产业研究部在关于《东三省船用绿色燃料产业发展思路与建议》一文中提到，“全球碳减排背景下，绿色或低碳燃料替代现有化石燃料成为航运业脱碳的必由之路。当前替代燃料主要包括液化天然气（LNG）、绿色甲醇、绿氨以及电池动力等。由于绿色甲醇和绿氨兼具较高的能量密度和零碳属性，并且相对容易存储和处理，因此是未来 10 年最有前景的低零排放燃料解决路线。”

基于这一论断，采取不同的工艺路线对绿色甲醇项目的成本以及盈利能力有何影响，成为业界尤其是项目运行方普遍关心的问题，因此，本文以【含税送到价为4500元/吨、含税运费300元/吨】作为核算基础，对以下三种工艺进行对比分析：

工艺路线一

完全以生物质气化的合成气作为制取甲醇的原料，配置变换单元调整氢碳比，不耦合绿氢。

（该路线需配套空分）

该路线的甲醇成本，主要集中在生物质原料的采购商，因此，原料丰富且价格低廉的地域，更适合采取路线一。按照行业通用的计算模型，其成本和利润如下：

■ 若原料400元/吨，则成本2784元/吨，利润为1064元/吨。

■ 原料600元/吨，则成本3396元/吨，利润为462元/吨。

■ 原料750元/吨，则成本3855元/吨，利润几近于0。

综合来看，采用路线一，其项目变换单元将产生大量生物CO2排空，势必造成生物碳资源的浪费。但同时需要注意的是，绿氢成本较高的地域，采取路线一，可有效控制成本。

工艺路线二

将生物质气化作为原料，耦合风光电解水绿氢，取消变换单元，实现生物CO的充分利用。同时使用适应高CO2含量的甲醇合成催化剂，未参与反应的CO2外排。

（为保证汽化炉稳定，也应配套小规模空分）

在绿氢1元/标方的情境下，采取路线二时，不同生物质价格对应的甲醇成本、利润如下：

■ 原料400元/吨，则成本2978元/吨，利润847元/吨。由于成本的关系，生物质原料价格较低时，应优先考虑路线一

■ 原料600元/吨，则成本3302元/吨，利润529元/吨。这时，路线二已具备成本优势，但利润仍不算高。

■ 原料750元/吨，则成本3545元/吨，利润290元/吨。相比之下，路线一在此种情境下几乎不盈利。

在生物质600元/吨的情境下，不同绿氢成本对应的甲醇成本与利润如下所示。

■ 如果绿氢低至0.8元/标方，则甲醇成本3101元/吨，利润726元/吨。利润尚可接受。

■ 如果绿氢1元/标方，则甲醇成本3302元/吨，利润529元/吨。利润水平较低。

■ 当绿氢达到1.5元/标方，则甲醇成本3804元/吨，利润35元/吨。路线二在此种情境下已经几乎没有利润。可见4500元/吨的绿色甲醇售价，对于大部分绿色甲醇项目是难以接受的。

即使是耦合绿氢，取消了变换单元的路线二，也需要外排一定量的CO2。一方面对于宝贵的生物碳资源是浪费，另一方面也影响了甲醇产能。当生物质原料较贵或资源较少，而绿氢价格足够低的情况下，就可以考虑选择路线三。

工艺路线三

在路线二的基础上，额外增加CO2和绿氢合成甲醇单元，实现生物基CO2的完全利用和甲醇产能最大化。也可以选择增加CO2电催化还原单元或CO2逆水煤气变换(RWGS)单元，将生成的合成气返回甲醇合成单元，以最大化甲醇产能。

在绿氢成本较低的区域，则可以使用路线二，耦合风光电解水绿氢，取消变换单元，实现生物CO的充分利用。同时使用适应高CO2含量的甲醇合成催化剂，一定程度上增加甲醇产能。未参与反应的CO2外排。

相较于路线二，路线三的特点如下：

■ 绿氢1元/标方，生物质气化副产CO2(压缩、储存等成本按照100元/吨估算)和绿氢，在单独的甲醇合成单元制绿色甲醇的成本为3166元/吨，已经和路线二的绿色甲醇成本3140元/吨（利润688元/吨）非常接近。也就是说，绿氢1元/标方，生物质原料500元/吨情境下，装置副产生物基CO2和绿氢单独制绿色甲醇已经具备了可行性。

综上所述，经过对三种工艺路线下，不同成本及利润的对比，绿色甲醇行业尤其是制备企业若想取得长足发展，应注意以下问题：

1. 绿色甲醇项目在当前的含税送到价4500元/吨和含税运费300元/吨的条件下，普遍面临较低的利润空间。考虑到成本和利润的计算通常基于理想状态，为增强项目的风险抵御能力，建议绿色甲醇的售价应达到5000元/吨至6000元/吨，以确保项目的合理利润。

2. 在生物质资源较为丰富且风光绿电成本较高的地区，建议优先考虑采用全生物质气化技术生产绿色甲醇，以有效降低生产成本。而在生物质和风光资源都较为丰富的地区，建议优先发展生物质气化与绿电绿氢耦合制甲醇项目，以实现资源的最优利用。

3. 随着绿氢成本的降低，当其降至1元/标方，而生物质原料价格超过500元/吨时，绿色甲醇项目应考虑建立独立的CO2和绿氢制甲醇装置。这样不仅可以充分利用生物CO2，增加甲醇产能，还能避免增加甲醇的生产成本。

4. 生物质原料作为一种低价值产品，其运输成本在总成本中占有较大比重。因此，合理规划甲醇项目的规模至关重要，以确保在经济的运输半径内能够获得充足的生物质原料供应。

5. 随着技术进步和规模化生产，中国风电和光伏绿电成本有望进一步降低。预计在未来3至5年内，东北、内蒙古、甘肃、宁夏、青海等绿电资源丰富的地区，1元/标方的绿氢成本将成为常态。在这种情况下，结合生物质气化技术、风光资源以及绿氢合成的甲醇生产方案将逐渐成为主流，实现绿色甲醇产能的最大化和成本的最优化。

6. 绿色甲醇项目在选址时，除了考虑资源的可获得性，还应考虑政策支持和市场潜力。选择政策环境良好、市场需求旺盛的地区，将有助于项目的长期稳定发展。