甲醇制备技术进展、燃料应用优势及推广情况如何？

有利于我国能源安全，降低对外能源依赖度。

1.甲醇制备技术进展

根据有关文献，近年来，中科院大连化物所李灿院士提出的“液 态阳光”，通过太阳能等可再生能源电解水产生绿色氢能，对 CO2进 行加绿氢反应产生甲醇液态燃料已初步正式可行。通过该路径，1 吨 甲醇可以消纳1.375吨CO2，通过二氧化碳加氢制甲醇的新合成路径， 在发展清洁能源以及减碳方面都具有重要作用。 目前，制备甲醇的方式主要通过合成气路径，合成气的上游原料 主要是煤等化石燃料。以煤制甲醇为例，以 10 万 t/a 甲醇规模为例， 其生产成本为 2200～2700 元/t。若采用绿氢（可再生能源制氢）作 为氢源与 CO2反应合成甲醇，甲醇的生产成本为 3600 元/t，为合成气 制甲醇成本的 1.6 倍，是焦炉气制甲醇成本的 1.5 倍。主要的原因在 于可再生能源制氢的成本很高，在仅考虑制氢成本的前提下，氢气成 本价为 1.375 元/Nm３ （标准立方米），是煤制氢成本的 1.7 倍。尽管 可再生能源制氢在碳汇上占据优势，但也带来了高昂的产品成本，与 合成气制甲醇、焦炉气提氢制甲醇相比，目前该条路线暂不具备经济 性。

未来随着可再生能源的普及应用，电价有望降至 0.1 元/千瓦时， 绿氢成本将降至 0.6 元/Nm３ 。而当 CO2的捕集成本为 300 元／t（0.98 元/标准立方米）时，则用绿氢合成甲醇的路线与煤制甲醇成本相当， 经济优势将显现。进一步降低 CO2的成本低至 150 元／t（0.29 元/标 准立方米），甲醇的合成成本将低至 2000 元以下，经济性进一步扩大。 考虑到 CO2加绿氢本身具有明显的减排优势，因此在可再生能源普及的情况下，未来该条路线合成甲醇也具备应用前景。 在全球气候变暖日益严重的大环境下，通过对 CO2进行捕集并加 氢反应合成甲醇，既能有效固定 CO2，又能实行清洁能源的再生产， 符合“双碳”政策以及 CCUS 路径，对实行碳减排具有重要意义。目 前，CO2 加氢制甲醇的工艺核心在于生产制备低成本、长寿命、高单 程转换率和选择性的催化剂。铜基催化剂现已工业化应用，未来具有 前景的工作将集中于对铜基催化剂的改性，以提高其单程转化率以及 甲醇选择性。

2.甲醇燃料应用优势

使用甲醇燃料优势包括： 1、相比汽油和柴油更为清洁。甲醇含 1 个碳，汽油含 7 个至 13 个碳，柴油含 14 个至 22 个碳。甲醇作为低碳含氧燃料，兼具汽油、 柴油的燃烧特性；且在电力、氢能、甲醇、天然气、氨等新能源、清 洁能源中，甲醇还是唯一的常温常压下为液态的能源，储、运、用较 其他能源更加安全、清洁、高效。据中科院报告显示，甲醇燃料等热 值替代燃煤、燃油，可减少 80%以上的 PM2.5、95%以上的硫氧化物 SO2、90%以上的氮氧化物 NOx、50%以上的 CO2，减排效果显著。 2、有利于我国能源安全，降低对外能源依赖度。我国具有富煤 缺油少气的资源禀赋特点，能源结构主要以煤炭为主，原油和天然气 资源的对外依存度较高，2021 年原油对外依存度达 72％，天然气对 外依存度达 44.9％。而我国煤炭资源中 40％以上是高硫煤，这些高硫劣质煤不适宜直接作为发电或工业燃料，但可用于生产甲醇。发展 甲醇燃料动力交通工具尤其是甲醇汽车，有利于实现能源多元化，降 低能源对外依存度，保障国家能源安全。根据吉利汽车董事长李书福 的意见，根据我国液体能源需求量预测，如果甲醇燃料应用规模达到 3.5 亿吨以上，可将我国原油对外依存度降到 30%以下。此外，甲醇 的制备和就地应用，也可以助力山西、陕西、贵州、云南、甘肃等能 源（煤炭）大省经济转型升级。

3、储运便捷，未来可以使用我国广泛存在的加油站进行改造。 甲醇常温下为液体，储、运、用以及能量形式转换较其它新能源（如 氢气）和清洁能源（如 LNG 液化天然气）更为安全便捷，质量能量密 度更高，可以充分利用现有液体燃料输配送体系和基础设施、液体燃 料加注站和终端配送体系实现供给。甲醇可以使用现有加油站设施进 行加注，只需少量设备调换；车用甲醇燃料的加注站可与汽车加油站、 液化石油气（LPG）加气站、压缩天然气（CNG）加气站和液化天然气 （LNG）加气站联合建站。未来石油、汽油随着双碳转型用量减少， 将国内的加油站改造为甲醇加注站，比重建快充站和加氢站更为便宜 （甲醇加注站约 20 万元的改造成本，是天然气加气站的 1/20、氢气 加气站的 1/50），有利于基础设施快速布局。

4、甲醇在柴油动力运输车辆上具有排放优势。中短期内，甲醇 相对汽油而言，排放小；相对锂电池而言，能量密度高，是理想的过 渡期燃料。当然甲醇燃料在车辆使用中，尤其是家用车辆的使用上， 由于能量密度只有汽油的一半不到，导致行驶相同距离，其燃料箱要求更大，但是在对空间要求相对不明显的柴油动力运输车辆上，则具 备明显的排放优势。 5、可再生甲醇（二氧化碳加绿氢制甲醇）在碳减排过程中有望 产生巨大的经济效益。甲醇制备过程中还可以消纳二氧化碳，航运和 化工等难以减排的行业正在探索可再生甲醇作为减少温室气体排放 的有前景的解决方案。此外，钢铁、水泥和电力行业可以通过从其设 施捕获的二氧化碳排放中生产可再生甲醇来减少排放。但传统的合成 气制甲醇（主要是煤制甲醇）需要大量使用煤炭、天然气等化石燃料， 最终仍会向大气增加排放二氧化碳。目前，国内 CO2加氢制甲醇技术 发展迅速，多家研究机构已完成中试或示范，正推进规模化应用。二 氧化碳加绿氢制甲醇技术路线的本质，就是将（光伏、风电、水电等） 可再生能源产生的电能，转化为便于储存、运输的液体甲醇，规避可 再生能源的间歇性和大规模消纳问题，而不涉及新的二氧化碳排放。 CO2制甲醇技术的关键是制氢成本。当 CO2捕集成本低于 300 元/t，绿 氢成本降至 0.6 元/标准立方米，CO2制甲醇才具有良好的经济优势。 随着未来国家大力发展清洁能源等可再生能源，在可再生能源普及的 情况下，制氢价格有望低于传统的煤制氢价格，届时 CO2加氢制甲醇 在实现碳减排的过程中，便能产生巨大经济效益。

3.甲醇燃料推广情况

包括中国在内，全球很多国家都在积极进行甲醇布局。目前，欧 洲很多国家已经布局绿色甲醇生产，最早的于 2022 年投产。航运巨头马士基拟引领航运业提前碳中和，已为其甲醇船舶提前签购超过 70 万吨的绿色甲醇供应。丹麦、芬兰、瑞典、德国等多个欧洲国家 组织进行了甲醇作为汽车燃料的测试项目。欧盟国家认为甲醇作为液 体碳中性燃料，是交通运输领域实现可持续发展的重要组成部分，绿 色甲醇燃料的使用也将实现“well to wheel”全生命周期的碳中性。

近年来，液态阳光制甲醇技术趋于成熟，该技术利用太阳能产生 的电力，在催化剂的作用下，先后完成电解水制氢、二氧化碳加氢， 最终生产出被称为零碳液态阳光的绿色甲醇。2020 年，1000 吨/年的 液态阳光甲醇示范项目生产线在中国兰州投产成功。2022 年，中煤 鄂尔多斯能源化工有限公司 10 万吨/年液态阳光甲醇技术示范项目 启动论证。可再生甲醇的应用可以实现碳的平衡，中国正在大规模工 业化液态阳光绿色甲醇生产技术，为甲醇发动机提供了零碳燃料来源。 因此，甲醇已经成为很多国家实现交通运输领域碳中和的重要选择路 径。