文/王夢川 洪子鑫 李峰 劉子洋 馮國莉，中海油能源經濟研究院，國際石油經濟2024年第5期
2023年，綠色甲醇突然躍上“風口”，引爆全球投資市場。國外方面，歐盟創新基金資助瑞典9700萬歐元，用于大規模開發可持續綠色甲醇技術；全球航運巨頭馬士基計劃投資150億美元，在蘇伊士運河建立綠色甲醇生産和加注網絡，同時與金風科技簽訂了年産50萬噸的長期綠色甲醇采購協定，以支援其12艘甲醇雙燃料集裝箱運輸船實作低碳營運。國内方面，大唐集團、中國能源建設集團等央企以成立合資公司或戰略聯盟的方式快速進入綠色甲醇産業，截至2023年底，中國規劃和在建的綠色甲醇項目共計24個，陸續建成後年總産能約為800萬噸，涉及投資約1500億元。本文在總結綠色甲醇産業國内外發展現狀的基礎上，論述了該行業認證标準相對嚴苛、存在一定市場風險、應用前景或不可持續、國内投資主體各有側重等觀點，提出了産業發展相關建議。
1 全球綠色甲醇産業駛入發展快車道
1.1 歐盟引領綠色甲醇認證标準
目前國際上對綠色甲醇并沒有統一的标準定義，普遍的觀點是甲醇的“綠色”與否關鍵取決于其制取原材料的屬性。2021年，歐盟率先釋出了全球首個綠色甲醇認證标準。該标準相對嚴苛，認為隻有生物質制甲醇、綠氫與可再生二氧化碳制甲醇（電制甲醇）才能被認定為綠色甲醇，同時強調可再生二氧化碳隻能來自生物質或直接空氣捕集；利用工業排放端捕集的二氧化碳制甲醇不屬于綠色範疇。中國目前正在積極探索建立自己的綠色甲醇标準，但尚未形成成熟統一的認證體系。甲醇的定義及主要生産路線見表1。
1.2 綠色甲醇産能預計将在短期内快速擴張
2023年，全球甲醇年産能約為1.8億噸，其中綠色甲醇年産能僅為50萬噸，占比不足1%。2028年，全球甲醇年産能預計将達到2億噸，根據全球甲醇行業協會（MI）統計的131個生物質制甲醇和電制甲醇項目資訊，預計綠色甲醇年産能将快速擴張至1950萬噸，占比将提升至約10%，綠色甲醇産能發展前景可期。全球綠色甲醇産能預測見表2。
1.3 電制甲醇或将成為未來綠色甲醇主流生産方式
國内外綠色甲醇生産主要有三條技術路線——生物質制甲烷路線、生物氣化路線和電制甲醇路線，各技術路線簡要對比見表3。受收儲半徑、商業模式等因素制約，生物質原材料規模化供應不可持續，在綠色甲醇需求量不大的情況下，相比于電制甲醇，生物質制甲烷路線和生物質氣化路線成本優勢相對明顯，産業壁壘相對較低，示範應用相對成熟。電制甲醇中二氧化碳加氫合成工藝十分成熟，綜合考慮，随着未來清潔電力成本不斷下降、電解水制氫技術和碳源空氣直捕複合吸附技術日趨成熟，長期來看，電制甲醇或将成為未來綠色甲醇的主流生産方式。
1.4 綠色甲醇未來生産成本預期下降較大
全球範圍來看，甲醇目前幾乎完全由煤炭（中國主要以煤炭為原材料制甲醇）和天然氣加工生産而得，兩者生産的甲醇約分别占全球甲醇産量的35.2%和64.5%，綠色甲醇占比不足1%。受原材料、技術路線、生産能力、産品純度等因素的影響，綠色甲醇生産成本差異較大。從項目公開資料統計來看，目前綠色甲醇平均生産成本遠高于化石基甲醇。不同技術路線甲醇目前和遠期生産成本見表4。
1.4.1生物質制甲醇生産成本下降潛力相對有限
生物質制甲醇規模化生産存在一定障礙。生物質原材料能量密度低、預處理難度大，場景替代用途多、機會成本高，儲存物流難度大、中間成本高，政策支援力度不強、缺乏系統的産業鍊生态環境。綜合來看，盡管全球生物質資源量巨大，但是通過原材料可持續性供應來推動生物質制甲醇規模化生産，所能達到降本目的可實施性不強。
技術工藝進步推動生物質制甲醇降本空間有限。生物質原材料在生物質制甲醇總生産成本中的占比預計達60%。全球範圍内生物質原材料價格集中在7～16美元/吉焦，地區波動幅度較小。加之氣化技術在石油和煤炭領域已經非常成熟，通過改進工藝流程、提高氣化效率等學習曲線降低資本支出，是小幅度降低生物質制甲醇總成本的有效途徑。
1.4.2電制甲醇生産成本下降空間較大
以熱催化法為主的氫氣加二氧化碳合成甲醇工藝已非常成熟，電制甲醇成本很大程度上取決于氫氣和二氧化碳的擷取成本。
快速發展的可再生氫源為電制甲醇降本奠定了基礎。綠氫正逐漸發展成為确定性的主流制氫路徑。電解水制氫年産量預計将由2021年的4萬噸（約占氫氣總産量的0.04%）指數級提升至2030年的6170萬噸（占比約為34%）；風能、太陽能等可再生電力成本已具備一定競争優勢，且未來仍有較大挖掘潛力；電解槽技術創新帶來的利用效率逐漸提升、規模經濟效應等也有助于降低綠氫成本。總體看，未來豐富而廉價的可再生氫源是綠色甲醇降本的主要驅動力。綠氫未來成本預測見表5。
空氣直捕碳源潛力最大，中長期降本存在一定預期。空氣直捕所面向的是分散式、低濃度碳源，生産過程能耗大、效率低，捕獲成本約為200～250美元/噸，雖相比于5年前已下降約60%，但仍高于煤化工、天然氣等集中碳源20～40美元/噸的捕內建本。受制于液态、固态、電化學等吸附材料與變溫、變壓、變濕等技術工藝尚未成熟定型，空氣直捕短期内難以滿足規模化電制甲醇對碳源的需求。國外學者在示範工廠通過固态轉換技術，已将空氣直捕碳源成本控制在94～232美元/噸，中長期降本存在一定預期。生物質碳源受原材料可持續供應、配套設施不完善等諸多因素影響，适宜開展小型示範類項目，規模化應用潛力較小。
1.5 低碳轉型為綠色甲醇應用前景提供了保障
1.5.1作為燃料：綠色甲醇為航運業中短期減碳提供了解決方案
目前，船用燃料是綠色甲醇最大的應用場景。2023年，全球新增替代（雙）燃料船舶298艘，其中甲醇替代燃料船舶138艘，首次多于液化天然氣（LNG）替代燃料船舶，更是遠遠超過了2022年的35艘。從實際減碳效果來看，無論是為滿足船舶能效名額（EEXI和EEDI）而采取的降速航行、節能技術改造等手段，還是推廣岸電和LNG清潔燃料的應用，都能夠基本滿足國際海事組織（IMO）提出的航運業到2030年碳排放強度下降40%（與2008年對比）的戰略目标。但從長遠來看，進一步的燃料替代是航運業實作2050年碳排強度下降70%的必由之路。
受制于液氫儲運安全風險無法突破，液氨在大功率、低速船用發動機應用技術上成熟度較低，兩者實作大規模商業化應用還有較長距離。目前，因全生命周期減碳效果明顯、船用規範相對完善、發動機及其改造技術相對成熟、港口加注基礎設施發展尚可，船用綠色甲醇進入發展視窗期，可為航運業中短期減碳提供解決方案。若綠色甲醇的經濟性問題得到有效解決，其将成為綠氨、綠氫在船用燃料領域大規模應用前的最有效替代甚至是長期替代。否則，技術創新步伐加快帶來的綠氨、綠氫“卡脖子”技術攻關，可能推動航運業由LNG燃料直接向綠氫、綠氨過渡。
1.5.2作為原料：綠色化工原料或是綠色甲醇應用前景的基本盤
甲醇是最為常見、應用場景最為廣泛的七大基礎化學品之一。無論哪種方法生産得到的甲醇都具有相同的理化特性，在化工行業任何應用場景均可随時替代。據國際可再生能源機構預測，化工行業的化石基甲醇生産過程每年的二氧化碳排放量約為3億噸，約占化工行業碳排總量的10%。目前，減排降碳的壓力尚未完全傳導至化工行業，相關企業沒有意願為了減碳而支付超額的原材料溢價。随着全球降碳步伐在各行各業的穩步推進，綠色甲醇替代化石基甲醇在化工行業脫碳程序中可大有作為。
1.5.3作為儲能：綠色甲醇為實作可再生能源
長時儲能提供了有效途徑受制于風電、光伏發電等可再生電力具有随機性、間歇性和波動性等固有特性影響，中國能源轉型的核心問題不僅是要加快提高光伏發電、風電的裝機規模，更是要解決與之伴生的長時儲能問題。利用風電、光伏發電等可再生電力制備綠色甲醇，使其能夠在目前已有的液體基礎設施中儲存、運輸，不僅降低了能源基礎設施的轉型成本，還有效解決了中國龐大的太陽能、風能等可再生能源的消納問題。從更高需求層面來看，綠色甲醇為中國消納快速發展的可再生能源電力提供了有效途徑。
2 中國綠色甲醇産業由導入期向成長期邁進
2.1 已初步建構起綠色甲醇産業生态
2.1.1發展綠色甲醇具有明确的戰略需求
2023年12月，國家發改委修訂釋出《産業結構調整指導目錄》，明确将“電解水制氫和二氧化碳催化合成綠色甲醇”納入新能源鼓勵類産業，在為中國氫能産業落地應用、市場普及打開新思路的同時，指明了綠色甲醇的發展方向。2024年政府工作報告提出的年度首要任務是大力推進現代化産業體系建設，推動傳統産業綠色化轉型，也為綠色甲醇的發展明确了總基調。
2.1.2發展綠色甲醇具有堅實的技術基礎
供給側方面，中國科學院大連化學實體研究所成功突破電催化分解水制氫和二氧化碳加氫制甲醇催化技術，并在中國能源建設集團綠電耦合、中國科學院甘肅示範項目等多個項目中成功應用，标志着中國綠色甲醇制備技術基本成熟。消費側方面，中國船級社正式釋出《船舶應用甲醇/乙醇燃料指南》；中國船舶燃料公司正式釋出船用甲醇燃料、船用甲醇燃料水上加注規程兩個團體标準；首艘7800噸級綠色甲醇加注船獲得中國、法國兩個船級社原則性認可證書，标志着中國船用綠色甲醇燃料及加注技術鍊基本建成。
2.1.3發展綠色甲醇具有獨厚的要素禀賦
可再生能源産業具有制造業屬性，技術裝備能力是可再生能源産業健康發展的關鍵要素，中國完善的制造業體系為可再生能源高品質發展奠定了堅實基礎。同時，中國風電、光伏發電等綠電資源豐富，綠色甲醇項目有助于将國内可再生資源優勢有效轉變為促進戰略性新興産業高品質發展的持續動力。未來，随着國内生産技術的不斷進步、綠電成本的不斷降低以及碳交易機制的不斷完善，綠色甲醇産業或将出現較大的成本優勢和競争力。
2.2 綠色甲醇投資主體的意圖各有側重
截至2023年底，中國規劃和在建的綠色甲醇項目共計24個，其中二氧化碳加氫制甲醇16個，生物質制甲醇8個，涉及投資約1500億元。在市場需求、替代場景、技術路線等關鍵要素尚未完全明确的背景下，電力、化工等企業對綠色甲醇的投資意圖各有側重。
中國綠色甲醇投資主體主要包括三類。
一是以吉林電力股份公司為代表的發電企業，這類企業通過打造“綠電+生物質耦合”制甲醇标杆示範項目，在助力自身擷取優勢風/光資源的同時拓寬清潔電力消納途徑。
二是以中國能源建設集團為代表的總承包（EPCI）工程企業，這類企業依托電力行業較強的設計比較優勢，通過投資建設海上風電、電解水制氫、氨醇合成裝置上中下遊一體化項目，打造綠色産業鍊範式，彰顯自身清潔能源市場引領能力，為後續EPCI項目承攬提供機會。
三是以中煤能源集團為代表的傳統煤制甲醇企業，這類企業通過投資電解水制氫、碳回收利用裝置等，加快推動自身産業結構向綠色低碳轉型更新。綜合來看，參考每萬噸綠色甲醇資本支出約1億元的投資強度，國内1500億元的項目投資中涉及綠色甲醇的部分相對較少。
3 未來綠色甲醇産業發展長期看好，短期記憶體在不确定性
3.1 歐盟綠色甲醇認證标準過于嚴苛，直接追求“零碳”為時過早
2023年，考慮到脫碳程序、成本控制等現實因素，歐盟短期内不再強求生物質制甲醇和電制甲醇作為綠色甲醇的唯二方式，而是把從工業及火電捕集的全生命周期碳排放不超過每兆焦28.2克的不可再生二氧化碳制備的甲醇也認定為綠色甲醇。盡管如此，歐盟綠色甲醇認定标準仍然較高，中國現有大多數以“灰碳+部分/完全綠氫”為主要路線的甲醇制備工藝仍需進一步降碳以滿足該認定标準。
綠色甲醇制備過程為負碳排放，燃燒過程釋放二氧化碳，從全生命周期來看，綠色甲醇屬于“零碳”燃料。結合中國“雙碳”目标實施程序，現階段為追求“零碳”而大規模投資為時過早，而利用碳捕集技術從化石燃料、工業排放等高濃度點源處收集不可再生二氧化碳制備甲醇在降碳減排、強化技術儲備、推動産業轉型更新等方面具有更重要的實際意義。
3.2 短期内可能存在供過于求的市場風險
2028年，全球綠色甲醇年産能預計達1950萬噸，其中中國約為800萬噸，國外約為1150萬噸。根據馬士基（Maersk）、達飛（CMACGM）等航運巨頭在甲醇雙燃料集裝箱船上的投資強度和營運安排，預計2030年航運業綠色甲醇消耗量約為1000萬噸。在綠色甲醇應用場景僅局限于船用燃料替代、其他應用場景沒有明确的背景下，加之認證标準尚未統一、地緣政治風險等因素影響，綠色甲醇産業或将出現階段性供大于求的市場風險。
3.3 航運巨頭為綠色甲醇燃料付出超高溢價的行為或不可持續
3.3.1綠色甲醇機關能源價格約為船用燃料油的兩倍
歐盟碳排放交易體系（ETS）已正式覆寫航運業，并于2024年起對出入歐洲的總噸位在5000噸以上的大型船舶航運排放量征收碳配額。按照歐盟碳配額交易價格70歐元/噸、綠色甲醇單價7000元/噸測算，船用燃料油、綠色甲醇機關能源價格分别為170元/吉焦、315元/吉焦，後者約是前者的2倍（見表6）。在相同假設條件下，若需達到船用燃料油的機關能源價格，綠色甲醇售價需從7000元/噸下降到3777元/噸（傳統甲醇價格約為2400元/噸）；若綠色甲醇售價不變，歐盟碳配額交易價格上漲至318歐元/噸時，兩種燃料才具有相同的機關能源價格。
3.3.2航運業盈利水準對燃料價格的敏感系數較高
燃料油成本是航運中最重要的可變成本。以8000标準箱集裝箱船為例，在營運決策本量利分析中，燃料油價格對年息稅前利潤的敏感系數高達-58（見表7）；以10000馬力三用工作船為例，在投資決策經濟評價分析中，燃料油價格對内部收益率的敏感系數約為-37。馬士基公司公開表示，船用燃料每噸上漲1美元，将影響其1.2億美元的收益。由此可見，在銷售價格等因素不變的情況下，若采用綠色甲醇作為燃料，船東可能會無利可圖。
3.3.3諸多因素推動馬士基大範圍布局綠色甲醇
首先，歐洲企業文化對社會責任的重視程度較高，它們緻力于在環境保護方面做出更加積極的貢獻。相比于全球碳中和程序，馬士基公司提出在2040年提前實作碳中和，轉型步伐稍顯激進，故展現出較強的投資意願。其次，馬士基增加少量投資由建立傳統燃料船舶改為甲醇、柴油雙燃料動力船舶（入級符号：MethanolReady），不僅規避了後續改造的投資和技術風險，在歐盟碳配額價格波動的情況下，還可使燃料選擇更具有靈活性。最後，馬士基在歐洲航運業具有較強的市場競争力和話語權，燃料成本可轉嫁給消費者，未來其承擔綠色甲醇燃料超高溢價的壓力有限。
4 中國綠色甲醇産業發展建議
4.1 強化政府部門“助鍊”效應
一是加快推進中國綠色甲醇認證标準出台。建議由國家能源局、生态環境部等部門牽頭，聯合國内科研機構、企事業機關組建專家團隊，深入分析全球綠色甲醇相關标準和指導檔案，系統梳理全生命周期碳排放統計與測算、環保性能名額經濟評價，科學建構一套既符合中國國情又與國際接軌的綠色甲醇認證标準，為推動中國綠色甲醇産業健康快速發展奠定堅實基礎。
二是探索建立綠色甲醇政府扶持政策。一方面，充分發揮财政工具的引導和激勵作用，制定科學、合理、可行的政府補貼政策，助力企業降低經營風險、增加創新動力，提升綠色甲醇産業的正外部性；另一方面，利用公共政策促進部門耦合，推動電力行業對可再生電力的投資，擴大農林部門對生物質的利用，鼓勵高排放企業開展碳捕集工藝研究，實作綠色甲醇産業鍊協同降本效應。
4.2 突出龍頭企業的“強鍊”引領作用
一是全面助力産業鍊“減碳增綠”。針對可再生能源發電企業，加快推進現有電制甲醇項目落地實施；針對以煤、天然氣為原料的甲醇生産企業，試點高濃度點源捕集二氧化碳與小規模生物質制甲醇項目，培育具有中國特色的低碳甲醇發展路徑；針對化工、煉化等甲醇需求企業，适時開展綠色甲醇替代化石基甲醇前景的應用研究。
二是統籌協調關鍵領域科技攻關。依托國内甲醇龍頭企業在資源和财務方面的比較優勢，完善綠色甲醇科研試驗設施，在綠氫的電解與儲運、可再生二氧化碳捕集、沼液與廢渣處理、氣化爐裝置大型化等領域，打造産業研發和基礎創新平台，鼓勵相關企業參與平台建設，逐漸完善産學研用相結合的基礎創新體系。
來源：能源情報