国信证券博士后工作站 邓晨 董丙旭
甲醇是最为常见、应用场景最为广泛的基础化学品，是生产所有其他化学品的四种关键基础化学品之一，全球年产量超亿吨级；当前甲醇主要以天然气或煤炭为制备原料，作为碳排量巨大的化工行业，其减排降碳势在必行。绿色甲醇以生物质或绿氢加可再生二氧化碳为原料，双碳背景下，作为低碳燃料成为其中短期内最具潜力的需求增长点。
一、绿色甲醇有助于实现“双碳”目标，可解决绿氢的消纳问题
不同于传统路线通过化石能源制造的普通甲醇，绿色甲醇更为绿色环保。根据国际可再生能源署(IRENA)的建议，可按甲醇的生产原料来源将其分为绿醇、蓝醇、灰醇和棕醇，当原料氢气和二氧化碳的来源均为可再生时，合成的甲醇可以认定为绿色甲醇。目前，绿色甲醇主要的生产工艺路线包括两种。一是电制甲醇路线，即通过太阳能风电、光伏获得绿色电力，电解水制氢，并通过捕捉二氧化碳，合成甲醇。二是生物甲醇路线，即通过裂解或热解方式，将秸秆等原材料的生物质转化为一氧化碳和氢气，再通过高温热解水制氢，合成甲醇。因此，相比于化石能源制甲醇的路线，绿色甲醇的工艺生产工程中可实现二氧化碳接近零排放甚至负排放，将有助于工业和运输部门实现碳中和目标。
绿色甲醇可作为氢能源的重要消纳途径与储运媒介。氢气被认为是最理想的未来主要清洁能源之一，但氢气制取成本高、储存及运输困难等问题是制约氢能产业发展的“瓶颈”，而绿色甲醇以绿氢为原料，是氢能第二大的使用消纳场景。因此，甲醇可作为氢能源的重要消纳途径。其次，甲醇行业的整体成熟度远高于氢能，目前甲醇的制备、储运、使用等环节的技术与基础设施十分完备，上游绿氢加可再生二氧化碳或工厂捕集的二氧化碳合成甲醇，经成熟的甲醇储运体系运送至下游需求场景，可有效解决当前氢能储运技术与标准体系不成熟造成的氢能应用困难问题。
二、航运清洁能源进程开启，推动绿色甲醇发展向好
航运业减排压力巨大，绿色甲醇有望成为中短期高可行性的低碳燃料方案。船舶运输是当前国际贸易的主要货运形式，其承担了全球贸易运输总量的90%以上。船用动力机特别是远洋船舶，需要较大的功率输出，目前主要以燃油为主，会排放大量的二氧化碳。在此背景下，(1)国际海事组织推动航运碳排放净零。2023年7月，国际海事组织(IMO)推动修订了温室气体排放战略，其中提出到2030年，国际航运年温室气体排放量比2008年减少至少20%，争取减少30%；到2040年，国际航运年温室气体排放量比2008年减少至少70%，争取减少80%；到2050年左右实现温室气体净零排放。目前，IMO正在讨论制定碳排放激励机制、温室气体认定方案等细节政策。(2)欧盟将航运排放考核纳入ETS(碳排放交易体系)。2024年1月，欧盟将其ETS的覆盖范围扩大到纳入航运业，此次扩展后欧盟ETS涵盖了从欧盟港口出发和抵达的大型船舶的排放。碳排放配额的退还比例将在2025-2027年逐步提升，2025年企业退还2024排放量40%；2026年退还2025排放量70%；2027年起将全额退还上一年度排放量。在国际海事组织和欧盟制定相关政策的情况下，船运行业的减排压力越来越大，船运行业的减排问题已迫在眉睫，在液化天燃气、甲醇、氢、氨等低碳船舶燃料的各种可能替代方案中，甲醇由于其转换成本低、可获得性高、基础设施相对完善、技术成熟度较高等优势，逐渐引起关注，并有望成为中短期内最具可行性的方案。
为满足IMO设定的碳排放目标和应对欧盟新规带来的减排压力，船用燃料亟需进行清洁燃料转型。从已有船只来看，根据ABS统计，目前已有船只中，使用新型清洁能源船只数量占比达到2%，吨位占到7%；在使用新型清洁能源的船只中，使用LNG的船只占比第一，达到1,011条，吨位占比5.4%。从新船使用新型能源情况来看，新船订单中使用甲醇燃料的船只吨位占比显著偏高。根据ABS统计，新船订单中，使用新型清洁能源船只数量占比达到27%，吨位占到49%；在使用新型清洁能源的船只中，使用LNG的船只仍占比第一(受LNG运输船的驱动)，达到837条，吨位占比34.4%；使用甲醇的船只占比第二，达到203条，占比8.9%。
三、绿色甲醇的成本结构及竞争优势
绿色甲醇成本结构主要由合成原料、合成工艺与设备以及运营成本三大部分组成。当前的甲醇合成工艺已然十分成熟，绿氢与可再生二氧化碳两大合成原料的价格是决定绿色甲醇成本高低的首要因素。其中，绿氢的制取成本(主要考虑电解水制取绿氢路线)主要由两大部分组成，即清洁电力的电价与电解设备投资成本(受运行时间等因素的影响)，其中电价为首要因素。二氧化碳可通过生物质、直接碳捕技术、工厂尾气(燃煤电厂、天然气电厂、钢铁厂、水泥厂、合成氨厂等)获得。其中，由于碳源CO2浓度最低，从空气中直接捕集二氧化碳是目前成本最高的碳捕方式。其次为生物质来源的CO2，工业尾气来源的CO2成本最低，但需注意的是，工业尾气来源的二氧化碳仍然属于不可再生，以当前欧盟对煤制甲醇全生命周期碳排放定量来看，不会被认定为绿色甲醇。
根据《绿色甲醇生产工艺技术经济分析》估算，绿色甲醇的高成本主要由于电解水制氢所需大量电力导致。该估算的核心假设如下：(1)合成甲醇项目规模为10万t /a；(2)选择碱性电解水设备作为主要制氢设备；(3)CO2成本100元/t；(4)工业用水价格10元/t，电解槽水耗0.002t/m3 H2；(5)采用可再生电力制氢，电力成本0.3元/kWh；(6)设备折旧年限20年，采用直线折旧法；(7)定员60人，年人均工资: 200,000元；(7)内部收益率6%，甲醇增值税率13%。根据估算结果可知，在上述核心假设下，绿色甲醇的成本将达到5,433元/t，主要是因为电解水制氢所需大量电力造成，单一此项成本占到整个成本的77%，若度电成本由0.3元下降到0.1元时，绿色甲醇成本则由5,433元/吨下降到 2,156元/吨，电力成本占比降至55%，此时，绿色甲醇成本可与当前煤制甲醇或天然气制甲醇相当。
此外，如果考虑环境效益，绿色甲醇成本下降，相比煤制甲醇更具优势。据测算，每吨绿色甲醇相比于煤制甲醇可以减排近5t CO2，同时可以固碳1.5t，共计可以减排6.5t的CO2(如果通过碳市场交易或者碳税，将环境效益资本化，参考煤制甲醇成本约2,600元/t(煤炭价格1,100元/t)，则碳价在300元/t时，绿色甲醇可与煤制氢成本相当。目前，按照欧盟碳税的征收标准，每吨二氧化碳的碳税为90欧元(约705元人民币)，因此，在叠加碳税的情况下，绿色甲醇与传统能源生产的棕色和灰色甲醇相比已经拥有一定的竞争力。
四、绿色甲醇市场空间巨大
目前绿色甲醇已被广泛认可和接受的用途是作为航运燃料。在航运业减排目标下，绿色甲醇有望迎来巨大市场空间。在2023年7月7日通过的国际海事组织(IMO)温室气体减排战略修订案中，各成员国达成了严格的减排目标，航运业必然会加大绿色燃料对传统燃料的替代力度。而从现阶段航运公司的策略来看，绿色甲醇正成为绿色替代燃料主流。马士基中国脱碳业务总监就曾公开表示，2025年交付18艘大型甲醇船舶后，马士基每年需要绿色甲醇75万吨，到2030年这个需求量将达到500万吨，2040年大概需要2,000万吨。根据Alphaliner数据，截至2023年12月10日，马士基在航运的运力占比为14.62%。
远期来看，除了可以作为船用燃料外，绿色甲醇还有望应用到车用燃料领域，从而获得更多市场空间。除此之外，参考韩国和日本未来对绿氨发电的规划，绿色甲醇也有望作为一种新型能源载体并用于发电领域。
综上所述，据国际可再生能源署(IRENA)发布《创新展望：可再生甲醇》的研究报告，预计到2025年，全球甲醇年产量预计将从目前的1亿吨增长到1.2亿吨，2050年达到5亿吨，其中绿色甲醇产量将达到2.5亿吨、生物甲醇1.35亿吨，传统甲醇1.15亿吨。绿色甲醇行业具有极大的市场空间。
(责任编辑：张紫祎)