2023年12月27日，國家發(fā)展改革委修訂發(fā)布《產業(yè)結構調整指導目錄(2024年本)》，《目錄》在新能源鼓勵類產業(yè)的發(fā)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(yè)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(huán)節(jié)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(guī)模應用奠定基礎
綠色甲醇又稱“液態(tài)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(fā)的兩項創(chuàng)新技術——一是先進的規(guī)?；姶呋纸馑茪浼夹g;二是高選擇性、高穩(wěn)定的二氧化碳加氫制甲醇催化技術。在創(chuàng)新技術的支撐下，綠色甲醇合成技術為氫能產業(yè)發(fā)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(yè)鏈體系，根據中國氫能聯(lián)盟數據，預計至2025和2035年，氫能行業(yè)產值將分別達1萬億和5萬億規(guī)模;2050年，氫能在我國終端能源體系中占比將超10%，產業(yè)鏈年產值將達12萬億元。在產業(yè)發(fā)展的巨大潛能背后，氫能在“制儲運加”各產業(yè)鏈環(huán)節(jié)仍面臨這一系列挑戰(zhàn)，帶來成本、安全、技術、基礎設施等方面的挑戰(zhàn)，制約著氫能產業(yè)的發(fā)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(huán)節(jié)，通過可再生能源發(fā)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(wěn)定的載體，為氫能源在運、加、用等后端環(huán)節(jié)奠定了基礎。
圖 “液態(tài)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(guī)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(huán)節(jié)的大量碳排放顯然違背氫能發(fā)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(fā)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(fā)的規(guī)模化、低能耗和高穩(wěn)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(guī)?；瘔A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(lián)證券等相關機構測算，目前青海等優(yōu)質資源地區(qū)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(qū)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(guī)模化制綠氫將迎來爆發(fā)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(huán)節(jié)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(huán)節(jié)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(fā)電是降低發(fā)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(yōu)勢，可以作為氫能的穩(wěn)態(tài)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(huán)節(jié)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(huán)節(jié)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(yè)以及水泥、鋼鐵等工業(yè)領域中不可或缺，但前端的碳捕捉環(huán)節(jié)成本高，而后端的碳封存環(huán)節(jié)不具備經濟效益，二氧化碳轉化利用環(huán)節(jié)仍普遍存在規(guī)模小、不成熟等挑戰(zhàn)，限制著我國CCUS的發(fā)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(yè)為例，我國每年約有8000萬噸甲醇產能，若大規(guī)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(fā)電、替代汽柴油作為交通工具燃料、替代化石能源作為工業(yè)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(huán)。
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三、加快綠色甲醇技術應用示范，構建氫能產業(yè)發(fā)展的新賽道
(一)支持綠色甲醇納入我國現代能源體系規(guī)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(fā)展目標，出臺支持綠色甲醇發(fā)展的專項文件，發(fā)揮政策引導作用推動綠色甲醇加速發(fā)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(yè)、消費等領域的行業(yè)標準體系，制定系統(tǒng)完善的標準規(guī)范和規(guī)章制度，保障綠色甲醇行業(yè)高質量發(fā)展。統(tǒng)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(fā)電充電站等補能網絡規(guī)劃布局，鼓勵綠色用能產業(yè)園區(qū)和企業(yè)利用綠色甲醇發(fā)展微電網及分布式能源系統(tǒng)。
(二)支持綠色甲醇作為氫能產業(yè)發(fā)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(huán)節(jié)應用的支持，引導與支持氫能龍頭企業(yè)以及一批“專精特新”中小企業(yè)參與綠色甲醇技術研發(fā)與電解水制氫關鍵技術開發(fā)。發(fā)揮綠色甲醇儲能容量大、儲運安全且低成本的載體優(yōu)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(yè)化水平。支持綠色甲醇重整制氫技術研發(fā)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(fā)與應用市場推廣
加強綠色甲醇在工業(yè)、交通、發(fā)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(guī)?；l(fā)展，加快構建商業(yè)化應用路徑。針對碳排放量最大的電力熱力行業(yè)，前瞻探索綠色甲醇替代燃煤發(fā)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(yè)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(yōu)惠補貼。加快物流及生產用車輛燃料清潔化，支持工農業(yè)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(qū)，優(yōu)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(yè)培育、產業(yè)升級等方面創(chuàng)新工作模式。支持龍頭企業(yè)、高校、科研院所等聯(lián)合探索綠色甲醇的應用技術，開展場景創(chuàng)新的“產-學-研-用”合作。支持地方政府、行業(yè)協(xié)會、專業(yè)服務機構圍繞經濟社會發(fā)展、能源應用需求征集應用場景，鼓勵舉辦場景創(chuàng)新活動，發(fā)布場景創(chuàng)新成果，并為場景供給方、研究機構、企業(yè)、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(fā)研究院 新經濟研究所項目研究員
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