绿色甲醇经济性比较分析
思瀚产业研究院    2024-12-02

国际可再生能源署建议按生产过程中碳排放强度由高到低将工业上生产的甲醇分为四种类型，分别为棕色/黑色甲醇、灰色甲醇、蓝色甲醇和绿色甲醇，对应于生产甲醇的原材料分别是煤、天然气、蓝氢和二氧化碳（或绿氢和不可再生二氧化碳）及生物质/可再生二氧化碳和绿氢。

由于目前我国存量甲醛产能以煤制甲醇为主，绿色甲醇产量较小，各种生产要素尚未达到规模化生产条件，因此目前绿色甲醇成本偏高，与黑/棕色甲醇成本差距较大，但未来随着产业化发展绿色甲醇降本空间巨大。

以上四种技术路线制备绿色甲醇的成本，目前绿电制甲醇的成本为4500-4600 元/吨，生物质气化制甲醇的成本为 3800 元/吨左右，生物质耦合绿氢制甲醇的成本为 3500-3600 元/吨，生物质制甲烷制甲醇的成本3500-4200元/吨。

我国煤制甲醇产能占比超过 80%且天然气制甲醇属于限制类项目，当煤炭价格为500-1000 元时，传统煤制甲醇（黑/棕色甲醇）的成本为1800-2700 元/吨。我们预期随着未来绿电成本的下降和生产规模的扩大，绿电制甲醇和生物质耦合绿氢制甲醇的成本下降空间巨大，单位生产成本有望达到2100-2200 元/吨（电制甲醇）和 1900-2000 元/吨（生物质耦合绿氢制甲醇），可对当前庞大的甲醇市场进行直接替代，有效降低甲醇工业的碳排放量。

需要注意的是，任何涉及到使用生物质原料的技术都需要考虑生物质颗粒的价格，若未来能够发展大规模低成本的生物质来源，那么当生物质颗粒价格下降至600元/吨以下时，其经济性与煤制甲醇相当。而目前由于生物质资源分布较分散、供应量有限、呈季节性供应的特点，大规模供应量存在不确定性。

传统煤制甲醇成本

我国甲醇的生产几乎完全依赖于煤炭，即棕色/黑色甲醇。

当煤炭价格为500-1000元时，煤制甲醇的成本为 1800-2700 元/吨。例如据报道，2023 年12 月8日当周，我国西北地区煤制甲醇制造成本在 2755 元/吨，原料煤及燃料煤的成本占到甲醇总成本的 75%以上。

绿电制甲醇路线成本

绿电制甲醇目前成本约为 4500-4600 元/吨，未来随着绿电价格、碳捕获成本的下降以及技术发展，有望降低至 2100-2200 元/吨。在电制甲醇工艺流程中，氢气和二氧化碳分别来自于电解水制氢和二氧化碳捕获。绿电制甲醇的成本主要由原料气成本、工艺成本、设备折旧、运维操作等构成。以设计建设年产 10 万吨的二氧化碳加氢制甲醇项目为对象,总投资2 亿元，折旧残留率 5%,设备折旧年限 20 年进行生产成本分析和预测。

项目采用目前常见的铜基催化剂,据目前催化剂的性能,原料气二氧化碳的单程转化率为 30%,生成甲醇的选择性为 80%。年产 10 万吨甲醇需消耗氢气1.88万吨、二氧化碳 13.73 万吨。项目中所有用电来自光伏、风电等绿色电力,氢气来自绿电制氢,二氧化碳来自工业捕集，纯度为 99.5%以上。制氢过程中以电耗4.5kWh/Nm3，电价以 0.3 元/kWh 计算。

根据测算，电制甲醇的成本为 4500-4600 元/吨，其中氢气成本为主要成本，占比达到 82%，二氧化碳成本占比 9%。

绿电制甲醇降本趋势

考虑氢气成本及二氧化碳成本都有较大下降空间，同时技术革新将减少生产过程中消耗品的用量，未来绿电制甲醇的成本有望降低至2100-2200 元/吨。电制甲醇的单耗分别为每生产 1 吨甲醇消耗 0.19 万吨氢气和1.38 万吨二氧化碳。

未来绿电价格下降将带动绿氢成本大幅降低。绿氢占甲醇生产总成本的80%左右，目前新能源发电的造价快速下行，同时设备发电效率提升，绿电价格有望降至0.1元/kWh，对应绿电制甲醇的成本约为 2600 元/吨，已经接近煤制甲醇的成本。

二氧化碳具备有一定下降空间。二氧化碳成本占比约为7%，目前主要来源为从火电厂通过基于 MEA 的化学吸收法捕集获得。目前在1 吨二氧化碳的综合成本约在288 元，随着新材料的开发和新技术的发展，未来5 年内捕集成本有望快速下降至 150 元/吨左右，2060 年有望进一步下降至 90-130 元/吨。

2023 年我国二氧化碳排放总量达到 374 亿吨，其中电力行业约占总排放量的48%。工艺革新可进一步降低电制甲醇成本。工艺成本包括催化剂成本、甲醇生产过程中的电力成本、循环/冷却水消耗及工艺气体消耗等，其中催化剂成本影响较大。在二氧化碳加氢制甲醇的过程中，由于受到热力学限制，二氧化碳的单程转化率最多仅为 40%。目前用于二氧化碳加氢的催化剂有铜基催化剂、金属氧化物和贵金属等，对甲醇的选择性为 40%-99%。

随着工艺革新，未来催化剂的性能有望同时达到 40%的单程转化率和99%的甲醇选择性。据模拟，催化剂的使用成本将降低至 8 万元/吨甲醇。催化剂性能的提升也会导致电耗和工艺气用量的减少使成本进一步降低。综合各项成本发展趋势，未来电制绿色甲醇的成本有望降低至2100-2200元/吨。

绿色甲醇制备成本—生物质气化路线

目前生物质制甲醇的成本约 3800 元/吨左右，当生物质颗粒价格为600元/吨时成本下降至约 2300 元/吨左右。生物质气化制甲醇的成本主要包括设备投资成本、人工与运维成本、生物质原料和生产消耗成本。我们参考江苏省盐城市岚泽大丰港拟投资项目数据，项目规划年产30 万吨，以芦竹等生物质为原料通过热裂解生产绿色甲醇。

项目投资22.5 亿，折算设备分摊生产绿醇成本约为 300 元/吨。主要设备包括空分装置、生物质气化装置、气体净化装置、甲醇装置和配套的公用工程及辅助装置。据国际能源署数据，生物质颗粒气化生产甲醇的能量转化效率约为60%，按生物质颗粒的平均热值17MJ/kg计算，理论上每生产一吨甲醇需要1.95吨生物质颗粒，考虑生产过程中损耗，因而单吨甲醇生产所需生物质颗粒按2.5 吨测算。参考2024年生物质颗粒价格约为 1200 元/吨，即生产 1 吨甲醇的生物质颗粒成本约为3000元/吨。电力成本方面，每生产一吨甲醇实际需消耗电量 500kWh，采用风光等绿电且按0.3元/kWh 计，分摊生产绿醇成本为 150 元/吨。其余生产过程消耗的除盐水、氮气等约合 250 元/吨。综上该项目生物质制甲醇的成本约 3800 元/吨左右，其中生物质原材料占比最高，达到 79%；电力及生产过程消耗品的成本占比 10%，设备折旧费用占比8%，人工与运维费用占比 5%。

生物质气化制甲醇未来价格主要取决于生物质原材料价格。在生物质资源丰富且价格低廉的地区，生物质颗粒的价格有望降低.当生物质原材料价格低于600元/吨时,生物质气化制甲醇的成本约为 2300 元/吨，接近目前煤制甲醇的成本。

技术革新带来的成本下降较为有限。总体上位于生物质资源丰富，地势平坦，交通便利的生物质制甲醇项目盈利空间更大。

绿色甲醇制备成本—生物质制甲烷再制甲醇路线

生物质制甲烷再制甲醇目前成本为 3400-4200 元/吨，远期不具备发展优势。生物质发酵制甲烷并进一步制备甲醇的路线在制备得到甲烷后工艺流程与天然气制甲醇一致。据国际可再生能源署计算，基于生物质制甲烷再制甲醇的成本将在天然气制甲醇成本的基础上增加 377 美元/吨，折合人民币约2700 元/吨。

而天然气制甲醇的成本为 100-200 美元/吨，即生物质制甲烷再制甲醇的成本为3400-4200元/吨。生物质制甲烷再制甲醇的成本同样主要取决于生物质原材料的价格，但是由于生物质自然发酵缓慢及占地面积过大等问题，未来新增产能规模有限。

不同技术路线成本与目前甲醇价格对比（考虑碳排放成本）

传统路线制备甲醇将面临高昂碳价格，绿色甲醇成本优势显著。棕色/黑色甲醇（煤制甲醇）的碳排放量高，每吨生产 1 吨甲醇需排放3 吨二氧化碳。据《中国能源体系碳中和报告 2060》预测，2030 年碳排放权价格将缓慢上涨至300元/吨，对应煤制甲醇成本将上升 900 元/吨，届时棕/黑色甲醇生产成本可能上升至2700-3600 元/吨。在 2030 年以后碳价格还会加速上涨,最终于2060 年达到1300元/吨，对应煤制甲醇的平均成本将上升 3900 元/吨，因此中远期考虑碳价格的影响，绿色甲醇的成本优势显著。

绿色甲醇的四种生产路线中，电制甲醇和生物质耦合绿氢制甲醇未来空间广阔，成本下降趋势明显，其中电制甲醇有望成为主流路线。

一、电制甲醇目前成本较高，但远期降本空间较大，在我国的监管环境，其碳源主要为火电厂捕集的二氧化碳，供应量充足，未来可能成为主流技术路线。如果当前我国甲醇消费量全部由电制甲醇供应，可消耗二氧化碳1.4 亿吨（减排效应）。

每制备 1 吨绿色甲醇需要消耗 1.38 吨二氧化碳，随着电制甲醇产能逐步取代传统产能，将带动超过 1.4 亿吨的二氧化碳需求。从二氧化碳资源高效利用的角度来看，目前我国 CCUS 示范项目的二氧化碳利用方式主要以地质利用为主，少部分进行埋藏封存。随着碳捕获规模的扩大，二氧化碳需求少于碳捕集规模的问题会日益显著，而二氧化碳的运输和封存均需要投入成本，如果扩大二氧化碳转化为高价值化学品的规模，则可以在节约CCUS成本的同时为企业创造利润。

若我国甲醇消费全部甲醇电制供应，对应绿氢需求量为2100 万吨左右，相当于目前我国绿氢产量的 41 倍，对应于绿电的需求为 1 万亿千瓦时，相当于2023年全国新能源发电量的 68%，这将推动我国绿氢产业和新能源发电的发展。截至2024年 11 月，我国已规划建设超过 400 个绿氢项目，绿氢产能总规划超过800万吨/年。

二、生物质气化路线成本主要取决于生物质颗粒的价格，由于生物质资源具有地域分布分散和供应受季节变化影响，目前来看该技术路线的成本下降空间和产能增长空间较为有限。

三、生物质耦合绿氢制甲醇能够实现资源的高效利用，未来成本下降趋势明显。但制备过程同时包含生物质气化和电解水制氢的环节，占地面积和投资金额较高。2024 年我国甲醇（优等品）的价格为 2191-2555 元/吨，平均价格为2336元，远期来看绿色甲醇有一定盈利空间。四、生物质制甲烷再制甲醇的技术路线的劣势在于占地面积大、生物质发酵制甲烷的耗时长，限制了其大规模应用。

绿色甲醇储运

甲醇储运条件较为温和。甲醇在常温常压下为液体，具有易燃和易挥发的特性,具有毒性。根据我国《危险货物品名表》（GB12268-2012）,甲醇属于第3类易燃液体,危险等级为Ⅲ。甲醇的储运应选用复合标准的密封式容器，材质应耐高温、耐压。因为甲醇常温常压下为液体，因此储运时不需要保持低温或加压，储运条件较为温和。

甲醇储存技术难度低，规模大。工业多使用金属储罐存储甲醇，单缸容积可达1-2万立方米，最大储量可达 1.4 万吨。同时甲醇本身对碳钢几乎没有腐蚀性，仅需要对储罐内壁做基本防腐处理以避免甲醇中存在的水份和杂质对储罐的腐蚀。现阶段我国甲醇运输以公路汽车运送为主，运输费用约为0.24 元/吨/公里左右。我国甲醇的运输方式包括公路、铁路、水路和管道运输。

汽车运输具有方便灵活的特点，是我国甲醇主要的运输方式。参考从内蒙古鄂尔多斯运输甲醇至山东东营的路线计算甲醇的运输费用。根据隆众资讯数据，2024 年8 月甲醇的公路罐车运输费用为 240 元/吨，折合约 0.24 元/吨/公里。水路运输则多用于将甲醇从天津港、唐山港等运至苏南和浙江的港口。

铁路运力有限，企业难以控制运输时间和运输量，并不是我国甲醇运输的主流方式。管道运输目前还处于规划和设计方案，未来或可成为长距离输送甲醇的有效解决方案。绿色甲醇陆上生产地和消费地距离 500-3000 公里之间，公路汽车运输的费用为120-720 元/吨。

绿色甲醇的制备依赖生物质资源或风能和太阳能，丰富的生物质资源和风光资源为绿色甲醇的生产提供便利条件，就地发展一体化战略是未来绿色甲醇行业的主要发展方式，因此未来绿色甲醇产能将主要分布于我国西北、华北和东北地区。

但甲醇的不同下游产业多分布于东部地区，在航运燃料的应用场景中，绿色甲醇的主要消费地点在东部沿海港口，用于甲醇燃料船舶的加注和出口。我国目前甲醇最大的需求领域甲醇制烯烃产能也多分布于东部经济发达地区。绿色甲醇从北方的风光基地运输至山东地区的运输距离约为500-1000 公里，运输成本约 120-240 元/吨，运输至江苏地区距离约为 1500-1800 公里，运输成本约为360-432 元/吨，运输至浙江地区距离约 1900-2300 公里，运输成本约456-552元/吨。

管道运输或可成为未来长距离输送甲醇的有效解决方案。目前我国甲醇在长距离运输时存在费用偏高、运力不足和受天气路况等因素影响较大的问题，而管道运输可以保证甲醇长周期、安全稳定的输送，成本有望低于公路运输。

甲醇管输可利用原油等管道，成本约为 0.16 元/吨/公里。甲醇属于易输送介质，在输送过程中对管材设施的腐蚀性较小，不需要内防腐，并且输送过程中不需要保温设施，可利用原油等管道改输甲醇。

参考我国成品油的输送费用，根据不同的地理环境，一般为 0.14-0.17 元/吨/公里，取平均值0.16 元/吨/公里，在500-3000 公里范围内运输费用为 80-480 元/吨。目前国际上已有成功通过管道运输甲醇的案例。加拿大的一条甲醇运输管道由原油输送管道改造而来，管道全长 1146 公里，甲醇输送能力4000 吨/天。位于加拿大的另一台管道由液化石油气输送管道改造，全长3000 公里，甲醇输送能力4000吨/天。

我国也在积极探索甲醇管道运输的可行性。例如 2021 年5 月中煤鄂尔多斯能源化工有限公司甲醇技改项目配套管道工程成功投产，成为我国首条甲醇制烯烃的长输管道，该管道全长 52 公里，设计压力为 2.5Mpa。但目前甲醇管道运输技术和经验还比较匮乏，尚未形成运输标准规范，距大规模和长距离运用还有较长时间。

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