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//正在建造的甲醇动力双燃料船 央视网
文｜黄振中 中国（深圳）综合开发研究院 新经济研究所项目研究员
2023年12月27日，国家发展改革委修订发布《产业结构调整指导目录（2024年本）》，《目录》在新能源鼓励类产业的发电互补技术与应用领域，增加了“电解水制氢和二氧化碳催化合成绿色甲醇”，为我国氢能产业的落地应用与市场普及打开了新思路。绿色甲醇合成技术有助于破解氢能“制储运加”各环节难题，为氢能源安全高效运用提供了落地路径，是我国实现“碳达峰、碳中和”、建设现代能源体系的重要抓手，有望推动全球加速由低碳化向零碳化、负碳化迈进。
一、技术突破为绿色氢醇大规模应用奠定基础
绿色甲醇又称“液态阳光”，是利用太阳能、风能等可再生能源分解水制绿氢，再由绿氢加二氧化碳在催化剂作用下合成的清洁能源。合成技术来自中国科学院大连化物所，该技术的突破也源于研究团队开发的两项创新技术——一是先进的规模化电催化分解水制氢技术；二是高选择性、高稳定的二氧化碳加氢制甲醇催化技术。在创新技术的支撑下，绿色甲醇合成技术为氢能产业发展带来新契机。氢能作为最清洁的终极能源，是能源转型的最终目标，我国也已逐步建立起氢能生产、储存、运输、应用等全产业链体系，根据中国氢能联盟数据，预计至2025和2035年，氢能行业产值将分别达1万亿和5万亿规模；2050年，氢能在我国终端能源体系中占比将超10%，产业链年产值将达12万亿元。在产业发展的巨大潜能背后，氢能在“制储运加”各产业链环节仍面临这一系列挑战，带来成本、安全、技术、基础设施等方面的挑战，制约着氢能产业的发展与落地应用。从技术路线上看，绿色甲醇合成技术可以看成“制氢”与“储氢”两大环节，通过可再生能源发电“制氢”，并结合二氧化碳催化合成绿色甲醇完成“储氢”，从而提供了安全高效稳定的载体，为氢能源在运、加、用等后端环节奠定了基础。
//图 “液态阳光”绿色甲醇制备流程示意图
二、绿色甲醇开辟了氢能大规模安全应用新赛道
（一） “绿氢不贵”，破解绿氢制备污染大成本高难题
氢能的核心意义在于实现能源的“去碳化”，但化石能源制氢环节的大量碳排放显然违背氢能发展的初衷。当前，我国仍主要采用化石能源制氢，2020年我国氢气总产量达到2,500万吨，81%产量源于煤炭与天然气，其中煤制氢占我国氢能产量的62%，远高于全球平均水平（19%）。使用煤炭每生产1公斤“灰氢”，会产生11公斤二氧化碳，制氢过程中产生了大量碳排放，阻碍我国能源绿色低碳转型发展。电解水制氢技术不产生二氧化碳，但受制于技术和高成本，我国电解水制氢占比仅1%。中科院大连化物所开发的规模化、低能耗和高稳定性电解水制氢技术，推动单位氢能耗降低至4.3度电/方氢以内，其效率在目前全球规模化碱性电解水制氢技术中位于前列。根据测算，当可再生电力价格降到每度电0.2元，以4.3度电/方氢的效率，可以实现“一块钱一方氢”，已基本接近煤制氢成本，制备绿氢具备经济可行性。而根据中国银河证券、万联证券等相关机构测算，目前青海等优质资源地区光伏度电成本已降至0.2元/千瓦时；到2025年，在光资源充沛的区域，光伏度电电力成本有望达到0.15元/千瓦时，可再生能源规模化制绿氢将迎来爆发期。
（二）“用氢不难”，氢醇成为氢能落地应用的有效载体
由于氢气的易泄露、易燃易爆特性，氢气在储、运、加、用环节均面临高成本、高危险等一系列问题，导致氢能应用难以大范围推广普及。从“储运”环节来看，电解水制氢的主要成本为用电成本，采用可再生能源发电是降低发电成本的关键途径，但受限于我国可再生能源资源的分布状况，制氢端与用氢端存在着较大的时间和空间错位性。而由于氢气储运的管道输运网络尚未建立，且短时间难以完成；而氢的低温液化存储或高压压缩存储均具有较高难度与成本，制氢端与用氢端之间的高储运成本是用氢成本高的重要原因。绿色甲醇具备常温常压储运的优势，可以作为氢能的稳态载体，从制氢端安全、高效、低成本运送到用氢端，大幅降低储运成本。从“加用”环节来看，氢气的易泄露、易燃以及大范围爆炸浓度，导致其在城市内的加、用环节均具备较大危险性；同时，由于技术因素加氢站、氢燃料电池汽车等建设与制造成本较高，导致消费端使用成本偏高。绿色甲醇加注与使用与当前加油站及燃油汽车体系相近，改造成本与技术难度更低，通过绿色甲醇重整制氢等方式，可大幅提升氢能的落地应用及安全性，为城市内氢能储存、加注以及氢燃料汽车用氢提供更为安全、加注便捷的氢源，用氢不见氢，实现氢能安全、高效、低成本应用。
（三）“有效固碳”，提升“碳中和”的落地性与经济性
碳捕集利用与封存（CCUS）是我国实现“碳达峰、碳中和”的关键技术手段，在产生大量碳排放的电力行业以及水泥、钢铁等工业领域中不可或缺，但前端的碳捕捉环节成本高，而后端的碳封存环节不具备经济效益，二氧化碳转化利用环节仍普遍存在规模小、不成熟等挑战，限制着我国CCUS的发展。绿色甲醇具备较高的二氧化碳消纳能力，每吨绿色甲醇可转化1.375吨二氧化碳，以化工行业为例，我国每年约有8000万吨甲醇产能，若大规模推广绿色甲醇，可直接消纳1.1亿吨级二氧化碳，间接消纳二氧化碳2.4亿吨二氧化碳，相当于增加2.7亿立方米的森林积蓄量。同时，绿色甲醇拥有丰富的应用场景，如替代煤炭燃烧发电、替代汽柴油作为交通工具燃料、替代化石能源作为工业供热燃料等，随着绿色甲醇应用场景拓展，二氧化碳消纳能力将呈现指数级攀升。另外，与化石能源相比，绿色甲醇燃烧不会产生额外新增的二氧化碳，用碳但不增碳，推动碳捕捉与碳利用形成闭环。
