中投網(wǎng)2025-04-09 10:12 來源：中投顧問產(chǎn)業(yè)研究大腦
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當前，全球范圍內(nèi)綠色甲醇項目如雨后春筍般涌現(xiàn)，各國政府和企業(yè)紛紛加大投入，推動綠色甲醇技術的研發(fā)與應用。據(jù)估計，到2030年，全球綠色甲醇的產(chǎn)能有望突破千萬噸級別，成為推動能源轉型和實現(xiàn)碳中和目標的重要力量。中國作為全球最大的甲醇生產(chǎn)和消費國，也在積極推動綠色甲醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，出臺了一系列支持政策，鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入，提高技術水平和市場競爭力。
中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2025-2029年中國綠色甲醇行業(yè)投資分析及前景預測報告》基于最新的市場數(shù)據(jù)、技術進展和政策信息，全面分析綠色甲醇行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢。報告將重點探討綠色甲醇的供需現(xiàn)狀、制備技術、上游原料、下游需求市場、產(chǎn)能布局以及政策法規(guī)等方面，分析綠色甲醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬�，并提出相應的政策建議和企業(yè)發(fā)展策略。
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一、綠氫制備
電解水制氫是綠氫制備的主要方法，是指水分子在通電條件下分別在陰極、陽極發(fā)生電化學反應生成氫氣與氧氣的過程。根據(jù)反應環(huán)境的不同，可分為堿性和酸性電解水制氫，電極反應如下（其中φ為標準電極電勢）。
基于電解水制氫的基本原理，通過器件組裝、優(yōu)化與管理可實現(xiàn)規(guī)�；G氫生產(chǎn)。目前，堿性電解槽與質(zhì)子交換膜（proton exchange membrane, PEM）電解槽已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化：堿性電解槽是現(xiàn)階段經(jīng)濟性、產(chǎn)業(yè)化程度最高的技術，但存在能耗較高、占地面積較大等缺點，隆基氫能、天合元氫等龍頭企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)制氫直流能耗小于4.3kWh/SCM（SCM表示標準立方米）；PEM電解槽有更高的制氫效率與更小的占地面積，但陰陽極貴金屬用量較多，導致制氫成本較高，為堿性電解槽的3～5倍。中船派瑞氫能、賽克賽斯、國氫科技長春綠動、陽光氫能和鷺島氫能在PEM制氫領域現(xiàn)處于領先地位。堿性陰離子交換膜（alkaline anion exchange membrane, AEM）電解槽兼具堿性電解槽與PEM電解槽的優(yōu)點，具有更高的電流密度和響應速度，能量轉化效率更高，同時其可以使用Fe、Ni等非貴金屬作為催化劑，制氫成本有望降低，但存在化學、機械穩(wěn)定性問題；目前國內(nèi)在AEM制氫領域布局的企業(yè)相對較少，典型企業(yè)有北京未來氫能科技、穩(wěn)石氫能科技、北京中電綠波科技有限公司，其中北京中電綠波科技已研制出10SCM/h氫氣產(chǎn)量AEM離子膜電解槽。固體氧化物電解槽（solid oxide electrolysis cell, SOEC）為全固態(tài)結構，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，在高溫下具有良好的熱力學與動力學表現(xiàn)，這帶來了更大的電流密度與制氫效率，但適應高溫工況的相關技術參數(shù)還需要進一步完善，高溫下的材料腐蝕也是巨大挑戰(zhàn)；2023年4月25日，上海翌晶氫能科技有限公司研發(fā)的國內(nèi)首條SOEC電解水制氫電堆自動化生產(chǎn)線正式投入使用，年產(chǎn)能可達100MW。
二、綠氫儲運
儲氫是綠氫體系中的關鍵環(huán)節(jié)，它打破了氫能利用在時間與空間上的局限性，有效地解決了生產(chǎn)與消費之間不匹配的問題。高壓氣態(tài)儲氫技術成熟，其中車載儲氫瓶正從35MPa向更高容量的70MPa轉變。管道運輸分為摻氫管道與純氫管道：前者利用現(xiàn)有煤制氣或天然氣管道，可降低經(jīng)濟成本，目前國家管網(wǎng)集團組織開展的摻氫天然氣管道工程試驗摻氫比例最高達30%；后者氫氣運輸效率更高，國內(nèi)純氫管道儲氫設計壓力普遍在4MPa左右，目前在建的烏蘭察布-京津冀氫氣輸送管道項目的設計壓力提高到6.3MPa。液態(tài)儲氫對運輸距離不敏感，適配國內(nèi)長距離運輸情況，但礙于技術困難，我國企業(yè)布局較少，僅少許液氫被應用于航天與軍事領域。固態(tài)儲氫技術提升較快，氫楓（中國）與寶武鎂業(yè)的鎂基固態(tài)儲氫材料已進入項目試驗階段，然而離實用化仍有距離。有機液體儲氫方式儲氫密度高、安全方便，但脫氫過程需要消耗大量能量。中氫源安公司成功實現(xiàn)了將二芐基甲苯作為一種可行的有機液載體用于儲氫。液氨運輸成本低且本身可作為無碳燃料使用，但氨與氫之間的轉換過程中有大量損耗，現(xiàn)階段具有較大發(fā)展?jié)摿�。普通甲醇可通過煤炭制備，期間產(chǎn)生的二氧化碳作為碳源和綠氫反應，借助可再生能源供能轉為綠色甲醇，兩者結合可減少碳排放，是備受關注的“碳中和”路線。地下儲氫利用鹽穴、含水層、枯竭油氣藏等特殊地質(zhì)環(huán)境進行高純度氫氣存儲，具有存儲規(guī)模大、周期長、成本低以及安全性高的特點，距離大規(guī)模應用還需要完善相關管理、安全等標準規(guī)范。
三、綠氫加注
加氫技術是綠氫產(chǎn)業(yè)的重要核心，具有連通上游制氫和下游用氫的樞紐地位。加氫站是加氫技術的重要應用場所，其中主要設備有壓縮機、高壓儲氫瓶組、加氫機，按種類可分為固定式、撬裝式、移動式3種加氫站，氫氣來源可分為站外與站內(nèi)供氫2種方式，加氫方式可分為氣體加壓、液化加注、固體釋氫加注3種。截至2022年底，我國已累計建成加氫站358座，加氫站數(shù)量位居全球首位。目前我國以固定式、站外供氫、氣體加壓式為加氫站主流加注方式，其他類型加氫站還處于實驗室研究或試點階段。相較于外國主流70MPa加注技術，國內(nèi)加氫站以35MPa加注技術為主、70MPa加注技術為輔，其中儲氫壓力容器、加氫機、氫壓縮機等核心裝備實現(xiàn)部分國產(chǎn)化，隨著相關技術發(fā)展，站內(nèi)供氫、儲氫和加氫一體化加氫站將成為主要發(fā)展方式。截至2024年3月，中國石化加氫站在國內(nèi)占有率在30%左右，基本覆蓋“3+2”氫燃料電池示范城市群，加氫站的加氫能力已達2萬t/a，氫氣加注量年增長率連續(xù)3年超過100%；同時，中國石化已掌握分布式電解水制氫、天然氣制氫、甲醇制氫和氨制氫全套的站內(nèi)制氫技術，相較于之前的用氫方式，成本降幅達60%，建設的加氫站部分指標達到國際一流水平。
四、綠氫終端
終端應用是綠氫產(chǎn)業(yè)的最終目標。氫能可與熱、電等多種能量形式進行轉換，同時綠氫也是重要的工業(yè)原材料，它的應用是綠電的延伸，在化工、儲能、交通等領域發(fā)揮重要作用。
在化工領域，綠氫耦合碳捕集二氧化碳/生物質(zhì)二氧化碳生產(chǎn)綠色甲醇，或結合空分氮氣生產(chǎn)綠氨，可形成低碳乃至零碳基礎化工原料，幫助傳統(tǒng)化工實現(xiàn)清潔生產(chǎn)；在儲能領域，綠氫可作為儲能介質(zhì)在電力系統(tǒng)的源端發(fā)揮調(diào)峰作用，促進波動性電源的平滑上網(wǎng)，同時離網(wǎng)式“電-氫”耦合能源系統(tǒng)能為海島、荒漠等偏遠地區(qū)實現(xiàn)穩(wěn)定供能；在交通領域，氫內(nèi)燃機或氫燃料電池可直接為交通工具提供動力，同時也可采取氫氨或氫醇聯(lián)動的方式間接為交通工具提供動力。相較于純電動汽車，氫能汽車在載重、續(xù)航等方面具有一定優(yōu)勢。綠色甲醇相比于液化天然氣與傳統(tǒng)燃油等燃料，是在滿足船舶動力輸出功率和低碳需求下的主要替代方案。
作為綠氫利用的重要方式，氫燃料電池的研究正不斷推進。如下表所示，堿性、酸性、熔融碳酸、直接甲醇燃料電池技術各有優(yōu)勢，在產(chǎn)業(yè)上有較成熟應用，功率與使用壽命已達到國際先進水平；而固體氧化物燃料電池與PEM燃料電池作為新一代氫燃料電池，有更優(yōu)越的性能，但存在成本較高等缺點。為促進燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，國家推出氫燃料電池汽車示范城市群政策。依托京津冀城市群，北京市開展燃料電池汽車示范應用項目，組建了氫燃料汽車“示范應用聯(lián)合體”，目前已經(jīng)涵蓋三一汽車、廈門金龍、北汽福田等行業(yè)領頭企業(yè)，在重型運輸、物流貨運、公交通勤等應用場景開展整車示范推廣模式。
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