在前期外发报告《船运碳减排政策频出，生物柴油、绿色氢氨醇前景可期》、《IMO 碳税 落地在即，绿色燃料投资元年》中，我们对于船舶脱碳政策、重油和绿色燃料的经济性 对比、平价条件等进行了分析。本篇报告将聚焦于绿色甲醇不同技术路线和经济性对比。 根据反应的原料来源和制备合成气的工艺，绿色甲醇的生产可以分为：碳捕集耦合绿氢 制甲醇、生物质气化、生物质耦合绿氢制甲醇、生物质重整等。尽管原料和初步加工存 在较大差别，但上述技术路线的核心目标都是制备出符合一定比例要求（氢碳比通常在 2.0 左右）的合成气，之后的甲醇合成与精馏步骤基本一致。下文的测算在假设初始投 资额基本相同的前提下，分析并比较不同技术路线产出甲醇的预期成本和投资回收期情 况。
碳捕集耦合绿氢制甲醇利用电催化剂将 CO2 和 H2O 转化为甲醇，工艺流程包括可再生 二氧化碳捕集、绿氢的制取、绿色甲醇的合成。二氧化碳与氢气反应生成甲醇的反应式 为：CO2+3H2→CH3OH+H2O，根据上述反应，每合成甲醇 1 吨，理论上需要氢气 0.1875 吨和二氧化碳 1.375 吨。
碳捕集耦合绿氢制甲醇成本测算：参考芮瑞等《生物质电厂尾气碳捕集耦合绿氢制甲醇 的成本分析》，单吨甲醇投资额为 13360 元/吨（包括三个工艺模块），20 亿元投资额对 应年产甲醇 15.0 万吨，考虑甲醇合成的选择性和一定的损耗，每年需要二氧化碳 21.9 万吨和氢气 2.91 万吨。假设项目产能利用率 100%，项目折旧年限为 15 年，残值为总 投资 5%，绿电价格为 0.20 元/kWh，碳捕集耦合绿氢制甲醇的成本为 4251 元/吨，主 要成本来自氢气原料费用（74.0%，3148 元/吨甲醇）和二氧化碳原料费用（12.9%，549 元/吨甲醇）。分模块来看：
可再生 CO2捕集成本：合成甲醇 15.0 万吨需要二氧化碳 21.9 万吨，假设单吨 CO2 捕集投资额 1267 元/吨，蒸汽单耗为 1.1 吨/吨碳捕集，蒸汽价格为 160 元/吨，对 应可再生 CO2 捕集成本为 376 元/吨，其中蒸汽成本占比 47.65%、折旧摊销成本 占比 21.34%。
绿氢制备成本：合成甲醇 15.0 万吨需要氢气 2.91 万吨，电解槽按年运行 3000h 计算，需要配套 107784 Nm3/h 的电解槽，每 1000Nm3/h 的电解槽投资按 550 万 元（1100 元/kW），储氢罐按 800 万元计算（储氢罐投资较高是为了有足够的缓冲 量，在可再生能源受天气因素导致出力持续较低的情况下保证后续甲醇的连续生 产），固定资产投资约 14.6 亿元，折旧年限按 15 年，残值按 5%计算，可再生能 源电力度电成本按 0.20 元/kWh 计算，绿氢的成本费用 16.31 元/kg，其中电能消 耗占比 67.3%，是绿氢成本的决定性因素。
绿色甲醇成本测算：15.0 万吨合成甲醇工艺固定资产投资总额约 2.68 亿元，折旧 年限按 15 年，残值按 5%计算，合成绿色甲醇的总成本费用为 4251 元/吨，其中 氢气成本占比 74.0%，是绿色甲醇成本的决定性因素。
可再生能源电价对绿色甲醇成本的影响：其他条件不变，可再生能源电价分别降低至 0.15 和 0.10 元/kWh，对应绿氢成本可分别降至 13.7 和 10.9 元/kg，对应绿色甲醇价格 可分别降至 3700 和 3149 元/吨。
碳捕集耦合绿氢制甲醇投资回收期测算：参考 Argus，假设绿醇销售价格为 6500 元/吨， 考虑 500 元/吨甲醇运输加注费用，25%所得税率，不考虑其他费用的情况下，项目净 利润为 2.0 亿元/年，投资回收期为 10.2 年。可再生能源电价和对绿色甲醇售价投资回 收期影响：1）其他条件不变，可再生能源电价分别降低至 0.15 和 0.10 元/kWh，对应 投资回收期有望缩短至 7.7 年/6.2 年。2）其他条件不变，绿醇销售价格降至 5000 元/ 吨，对应投资回收期会增至 71.6 年。
气化合成路线：是指通过高温气化将生物质转化为以 CO 和 H2 为主的合成气，生成的 粗合成气经除尘、显热回收、洗涤冷却后送至变换单元调节氢碳比（H2 与 CO 体积 比）至 2.0，经过低温甲醇洗脱除酸性气体（H2S、SO2 和 CO2），再经催化合成转化 为高纯度甲醇，技术成熟度较高，适合规模化生产。
生物质气化制甲醇成本测算：假设该项目总投资额 20.0 亿元，单位投资额 8498 元/吨， 甲醇生产规模为 23.5 万吨/年，产能利用率 100%，吨甲醇单耗 2.09 吨生物质，生物质 年需求 49.2 万吨，项目折旧年限为 15 年，残值为总投资 5%，若按照生物质价格 600 元/吨测算，生物质气化制甲醇的成本约 2669 元/吨。生物质气化制甲醇主要成本来自生 物质原料费用（47.0%，1254 元/吨甲醇）和折旧摊销支出（20.1%，538 元/吨甲醇）， 两者合计占总成本近 70%。生物质气化制甲醇成本高度依赖生物质价格，生物质价格若 上涨至 1200 元/吨，绿醇生产成本会提升至 3923 元/吨。
生物质气化制甲醇项目投资回收期测算：假设同前文，对应项目净利润为 5.9 亿元/年， 投资回收期为 3.4 年。生物质气化制甲醇项目投资回报期和绿色甲醇售价、生物质价格 高度相关：1）若生物质价格维持 600 元/吨，绿醇销售价格降至 5000 元/吨，投资回收 期增至 6.2 年。2）若绿醇销售价格维持 6500 元/吨，生物质价格提升至 1200 元/吨， 投资回收期增至 5.5 年。
生物质气化制甲醇存在碳转化效率低的核心瓶颈：生物质原料本身碳多氢少，与合成甲 醇所需的高氢碳比不匹配。为补足氢气，需进行水煤气变换反应1，但此过程在产氢的同时会伴生大量 CO₂，为了保证甲醇合成反应的效率和催化剂寿命，这些多余 CO₂必须被 分离并排放，导致仅 50%左右的生物质碳最终进入甲醇产品2，大部分碳资源被浪费， 降低了整体原子经济性，生物质耦合绿氢技术助于缓解上述技术难题。
生物质耦合绿氢技术路线：通过补绿氢直接调节氢碳体积比，在提高碳效率的同时降低 了过程碳排放。根据 CO₂的处理方式，生物质耦合绿氢技术路线可进一步区分为：
方案 1：在生物质气化的基础上耦合绿氢生产，主要改进是去掉变换单元，利用电 解水产生的绿氢调节合成气氢碳比至 2.0，同时绿氧作为气化氧气的一部分，降低 了空分负荷；但通过净化单元脱除的 CO₂被直接外排，未得到利用。
方案 2：在方案 1 基础上进一步优化，增加了 CO₂与绿氢反应合成绿色甲醇的环 节，利用电解水产生的绿氢调节合成气中[n(H₂)-n(CO₂)]/[n(CO)+n(CO₂)]至 2.05， 实现了生物基 CO₂的全碳利用。
生物质耦合绿氢制甲醇成本测算：同样假设该项目年投资额 20 亿元。
方案 1-生物质耦合绿氢制甲醇（CO₂直接外排）：单位投资额 8927 元/吨，对应甲 醇生产规模为 22.4 万吨/年，产能利用率 100%，年消耗 32.0 万吨生物质、1.40 万吨氢气，项目折旧年限为 15 年，残值为总投资 5%，若按照生物质价格 600 元 /吨，绿电价格 0.20 元/kWh，绿氢价格 16.3 元/kg 测算，方案 1 的成本约 2920 元 /吨。方案 1 主要成本来自绿氢原料费用（34.9%）和生物质原料费用（29.3%）。
方案 2-生物质耦合绿氢制甲醇（CO₂利用）：单位投资额 9241 元/吨，对应甲醇生 产规模为 21.6 万吨/年，产能利用率 100%，年消耗 20.4 万吨生物质、2.33 万吨 氢气，项目折旧年限为 15 年，残值为总投资 5%，若按照生物质价格 600 元/吨， 绿电价格 0.20 元/kWh，绿氢价格 16.3 元/kg 测算，方案 2 的成本约 3176 元/吨。 生物质耦合绿氢制甲醇（CO₂利用）主要成本来自绿氢原料费用（55.4%）。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
