2023年12月27日，國家發展改革委修訂發布《產業結構調整指導目錄(2024年本)》，《目錄》在新能源鼓勵類產業的發電互補技術與應用領域，增加了“電解水制氫和二氧化碳催化合成綠色甲醇”，為我國氫能產業的落地應用與市場普及打開了新思路。綠色甲醇合成技術有助于破解氫能“制儲運加”各環節難題，為氫能源安全高效運用提供了落地路徑，是我國實現“碳達峰、碳中和”、建設現代能源體系的重要抓手，有望推動全球加速由低碳化向零碳化、負碳化邁進。
正在建造的甲醇動力雙燃料船 央視網
一、技術突破為綠色氫醇大規模應用奠定基礎
綠色甲醇又稱“液態陽光”，是利用太陽能、風能等可再生能源分解水制綠氫，再由綠氫加二氧化碳在催化劑作用下合成的清潔能源。合成技術來自中國科學院大連化物所，該技術的突破也源于研究團隊開發的兩項創新技術——一是先進的規模化電催化分解水制氫技術;二是高選擇性、高穩定的二氧化碳加氫制甲醇催化技術。在創新技術的支撐下，綠色甲醇合成技術為氫能產業發展帶來新契機。氫能作為最清潔的終極能源，是能源轉型的最終目標，我國也已逐步建立起氫能生產、儲存、運輸、應用等全產業鏈體系，根據中國氫能聯盟數據，預計至2025和2035年，氫能行業產值將分別達1萬億和5萬億規模;2050年，氫能在我國終端能源體系中占比將超10%，產業鏈年產值將達12萬億元。在產業發展的巨大潛能背后，氫能在“制儲運加”各產業鏈環節仍面臨這一系列挑戰，帶來成本、安全、技術、基礎設施等方面的挑戰，制約著氫能產業的發展與落地應用。從技術路線上看，綠色甲醇合成技術可以看成“制氫”與“儲氫”兩大環節，通過可再生能源發電“制氫”，并結合二氧化碳催化合成綠色甲醇完成“儲氫”，從而提供了安全高效穩定的載體，為氫能源在運、加、用等后端環節奠定了基礎。
圖 “液態陽光”綠色甲醇制備流程示意圖
二、綠色甲醇開辟了氫能大規模安全應用新賽道
(一) “綠氫不貴”，破解綠氫制備污染大成本高難題
氫能的核心意義在于實現能源的“去碳化”，但化石能源制氫環節的大量碳排放顯然違背氫能發展的初衷。當前，我國仍主要采用化石能源制氫，2020年我國氫氣總產量達到2,500萬噸，81%產量源于煤炭與天然氣，其中煤制氫占我國氫能產量的62%，遠高于全球平均水平(19%)。使用煤炭每生產1公斤“灰氫”，會產生11公斤二氧化碳，制氫過程中產生了大量碳排放，阻礙我國能源綠色低碳轉型發展。電解水制氫技術不產生二氧化碳，但受制于技術和高成本，我國電解水制氫占比僅1%。中科院大連化物所開發的規模化、低能耗和高穩定性電解水制氫技術，推動單位氫能耗降低至4.3度電/方氫以內，其效率在目前全球規模化堿性電解水制氫技術中位于前列。根據測算，當可再生電力價格降到每度電0.2元，以4.3度電/方氫的效率，可以實現“一塊錢一方氫”，已基本接近煤制氫成本，制備綠氫具備經濟可行性。而根據中國銀河證券、萬聯證券等相關機構測算，目前青海等優質資源地區光伏度電成本已降至0.2元/千瓦時;到2025年，在光資源充沛的區域，光伏度電電力成本有望達到0.15元/千瓦時，可再生能源規模化制綠氫將迎來爆發期。
(二)“用氫不難”，氫醇成為氫能落地應用的有效載體
由于氫氣的易泄露、易燃易爆特性，氫氣在儲、運、加、用環節均面臨高成本、高危險等一系列問題，導致氫能應用難以大范圍推廣普及。從“儲運”環節來看，電解水制氫的主要成本為用電成本，采用可再生能源發電是降低發電成本的關鍵途徑，但受限于我國可再生能源資源的分布狀況，制氫端與用氫端存在著較大的時間和空間錯位性。而由于氫氣儲運的管道輸運網絡尚未建立，且短時間難以完成;而氫的低溫液化存儲或高壓壓縮存儲均具有較高難度與成本，制氫端與用氫端之間的高儲運成本是用氫成本高的重要原因。綠色甲醇具備常溫常壓儲運的優勢，可以作為氫能的穩態載體，從制氫端安全、高效、低成本運送到用氫端，大幅降低儲運成本。從“加用”環節來看，氫氣的易泄露、易燃以及大范圍爆炸濃度，導致其在城市內的加、用環節均具備較大危險性;同時，由于技術因素加氫站、氫燃料電池汽車等建設與制造成本較高，導致消費端使用成本偏高。綠色甲醇加注與使用與當前加油站及燃油汽車體系相近，改造成本與技術難度更低，通過綠色甲醇重整制氫等方式，可大幅提升氫能的落地應用及安全性，為城市內氫能儲存、加注以及氫燃料汽車用氫提供更為安全、加注便捷的氫源，用氫不見氫，實現氫能安全、高效、低成本應用。
(三)“有效固碳”，提升“碳中和”的落地性與經濟性
碳捕集利用與封存(CCUS)是我國實現“碳達峰、碳中和”的關鍵技術手段，在產生大量碳排放的電力行業以及水泥、鋼鐵等工業領域中不可或缺，但前端的碳捕捉環節成本高，而后端的碳封存環節不具備經濟效益，二氧化碳轉化利用環節仍普遍存在規模小、不成熟等挑戰，限制著我國CCUS的發展。綠色甲醇具備較高的二氧化碳消納能力，每噸綠色甲醇可轉化1.375噸二氧化碳，以化工行業為例，我國每年約有8000萬噸甲醇產能，若大規模推廣綠色甲醇，可直接消納1.1億噸級二氧化碳，間接消納二氧化碳2.4億噸二氧化碳，相當于增加2.7億立方米的森林積蓄量。同時，綠色甲醇擁有豐富的應用場景，如替代煤炭燃燒發電、替代汽柴油作為交通工具燃料、替代化石能源作為工業供熱燃料等，隨著綠色甲醇應用場景拓展，二氧化碳消納能力將呈現指數級攀升。另外，與化石能源相比，綠色甲醇燃燒不會產生額外新增的二氧化碳，用碳但不增碳，推動碳捕捉與碳利用形成閉環。
全球首個十萬噸級綠色低碳甲醇工廠安陽甲醇工廠投產 新華財經
三、加快綠色甲醇技術應用示范，構建氫能產業發展的新賽道
(一)支持綠色甲醇納入我國現代能源體系規劃
支持綠色甲醇列入國家新能源范疇，納入我國現代能源體系建設，對綠色甲醇生產、應用、技術等方面在國家層面提出發展目標，出臺支持綠色甲醇發展的專項文件，發揮政策引導作用推動綠色甲醇加速發展。建立綠色甲醇應用推廣行動計劃，明確負責部門，建立綠色甲醇在交通、能源、工業、消費等領域的行業標準體系，制定系統完善的標準規范和規章制度，保障綠色甲醇行業高質量發展。統籌推進綠色甲醇基礎設施建設，重點支持可再生能源制氫回醇項目建設，推進綠色甲醇加注站、綠色甲醇發電充電站等補能網絡規劃布局，鼓勵綠色用能產業園區和企業利用綠色甲醇發展微電網及分布式能源系統。
(二)支持綠色甲醇作為氫能產業發展的落地路徑
加強綠色甲醇技術對氫能制取、儲存、運輸和應用等各環節應用的支持，引導與支持氫能龍頭企業以及一批“專精特新”中小企業參與綠色甲醇技術研發與電解水制氫關鍵技術開發。發揮綠色甲醇儲能容量大、儲運安全且低成本的載體優勢，支持應用綠色甲醇儲運氫能，降低儲氫運氫成本，有效提升氫能儲運領域的商業化水平。支持綠色甲醇重整制氫技術研發與攻關，支持在終端推廣甲醇制氫加注站、甲醇重整制氫燃料電池汽車等多種氫能應用形式，推動氫能應用更具安全性、經濟性。
(三)加強綠色甲醇應用場景開發與應用市場推廣
加強綠色甲醇在工業、交通、發電、建筑、消費等領域的示范應用，以市場應用為牽引，推動綠色甲醇規模化發展，加快構建商業化應用路徑。針對碳排放量最大的電力熱力行業，前瞻探索綠色甲醇替代燃煤發電的實施方案，研究其產量、經濟等方面的可行性，加快在工業供熱、居民用熱領域使用綠色甲醇替代煤炭等化石能源供熱。支持以綠色甲醇為燃料的的甲醇汽車納入我國新能源汽車管理體系，對綠色甲醇燃料汽車、綠色甲醇重整制氫汽車等甲醇汽車給予優惠補貼。加快物流及生產用車輛燃料清潔化，支持工農業機械、船舶、重卡車輛等柴油動力車船采用綠色甲醇作為替代燃料，設立柴油動力車船禁售退出時間。
(四)遴選深圳等重點城市開展綠色甲醇應用場景示范
支持深圳、廣州、上海、杭州、長沙等新能源消費重點城市，打造綠色甲醇應用示范區，優先在汽車、儲能、消費等領域，著力打造綠色甲醇應用重大場景，在基礎設施建設、成果轉化、企業培育、產業升級等方面創新工作模式。支持龍頭企業、高校、科研院所等聯合探索綠色甲醇的應用技術，開展場景創新的“產-學-研-用”合作。支持地方政府、行業協會、專業服務機構圍繞經濟社會發展、能源應用需求征集應用場景，鼓勵舉辦場景創新活動，發布場景創新成果，并為場景供給方、研究機構、企業、投資機構提供高端交流平臺，加強交流合作。
來源：澎湃新聞 文|黃振中 中國(深圳)綜合開發研究院 新經濟研究所項目研究員
作者：黃振中
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