根据香橙会研究院统计数据,我国目前已规划的绿色甲醇项目总数达到了109个,规划总产能(部分项目包含远期产能)已突破5037.4万吨。
进一步分析已公布技术路线的项目,其中46个项目计划采用电制甲醇路线,总产能约为3221万吨;另有51个项目采用生物质甲醇路线(包含生物质耦合绿氢项目),总产能约为1726.6万吨。(详细项目信息可参考香橙会氢能数据库)
图:国内绿色甲醇项目情况
来源:香橙会研究院
除了规划项目数量的增长,国内绿色甲醇项目也一改过去推进难、推进慢的局面,开始进入批量化开工阶段。
香橙会氢能数据库数据显示,2023年上半年新增开工的绿色甲醇项目有7个,总产能超过214万吨。与2023年全年仅2个项目开工、总产能20万吨相比,当前国内绿色甲醇累计开工项目已达9个,累计开工总产能超过234万吨。我国绿色甲醇项目正迈入规模化推进阶段。
来源:香橙会研究院
航运减碳需求推动了全球绿色甲醇产业发展浪潮,但对于绿色甲醇产业化应用来说,成本是决定经济效益的关键因素。
基于此,香橙会研究院对两种不同技术路线的绿色甲醇成本进行了经济性测算。
经综合各方资料分析,在电制绿色甲醇项目生产成本构成中,绿氢和二氧化碳的成本占比约为90%,而土建、施工设备折旧以及合成成本约占10%。
进一步分析绿氢的成本结构,电力成本约占77%,设备折旧、耗水和其他成本分别占比9%和1%。电力成本是影响二氧化碳加氢制绿氢甲醇的最核心因素(详见2023年8月19日文章)。
图:电制绿色甲醇成本结构
来源:香橙会研究院
通常情况下,电解水制氢每标方需要消耗3-5度电,而11.2标方氢气等于1公斤,因此电解水制氢每公斤耗电约为35-55度,取中间值45度电来测算每公斤氢气的电力成本。
当可再生能源电价为0.5元/kWh时,每公斤氢气的电力成本约为22.5元;当可再生能源电价为0.4元/kWh时,每公斤氢气的电力成本约为18元;当可再生能源电价为0.3元/kWh时,每公斤氢气的电力成本约为13.5元;当可再生能源电价为0.2元/kWh时,每公斤氢气的电力成本约为9元;当可再生能源电价为0.1元/kWh时,每公斤氢气的电力成本约为4.5元。
乐观估计,最终在可再生能源电价分别为0.5元/kwh、0.4元/kWh、0.3元/kWh、0.2元/kWh、0.1元/kWh的情况下,对应的每公斤绿氢成本分别为29.22元、23.37元、17.53元、11.68元和5.84元。
根据绿色甲醇合成的物料平衡结构,在不考虑物料损耗的情况下,生产1吨甲醇需要消耗1.375吨二氧化碳和0.1875吨氢气。
香橙会研究院的测算数据显示,假设二氧化碳成本约为每吨300元,那么在可再生能源电价为每千瓦时0.5元的情况下,每吨电制甲醇的成本约为6546元;可再生能源电价为每千瓦时0.4元时,每吨电制甲醇的成本约为5328元;可再生能源电价为每千瓦时0.3元时,每吨绿色甲醇的成本约为4110元;可再生能源电价为每千瓦时0.1元时,每吨绿色甲醇的成本约为1675元。
目前,国内部分地区绿色电力成本已降至每千瓦时0.2元以下,电制绿醇的成本正在接近传统煤制甲醇的价格线,约为每吨2450元。
未来,随着光伏和风力发电的平准化成本下降和技术进步,电制绿醇的经济性将更加凸显。
对于生物质绿色甲醇而言,生物质原料成本是关键因素。
综合各方数据,生物质绿色甲醇项目的成本构成主要包括初始投资及设备摊销、电力成本、压力蒸汽以及占比最大的生物质原料成本。
当前,国内绿色甲醇项目呈现大型化趋势,我们以年产30万吨生物质甲醇项目规模进行测算,关键假设如下:
1)生产规模:生物质甲醇年产规模30万吨
2)静态投资:项目静态投资18.5亿元(含各类设备初始投资、工程土建及安装费以及基本预备费用),摊销及折旧年限20年,采用直线法折旧,不计残值
3)生物质成本:不同地区秸秆价格差异较大,介于每吨150元至700元之间,我们取中间值400元进行测算,每吨甲醇生物质成本约为2720元(400*6.8)。
(根据甲醇生产物料平衡表,生产1吨甲醇理论上需要2100立方米有效气(CO+H2),折算成生物质大约需要消耗3-4吨干燥无灰基生物质。
但参考化工专家杨小山的测算,若折算成收到基含水20%,含灰20%的生物质秸秆,并考虑腾挪、存放损耗10%,实际生产中每吨甲醇需要消耗的秸秆原料或将达到6.8吨)
4)其他原料成本:每生产一吨甲醇实际需消耗电量约500千瓦时(若按照欧盟标准生产需采购绿电,按0.4元/度测算);理论上每生产一吨甲醇实际需消耗中压蒸汽0.931吨,此处按1吨计
5)人工和运维费用:年运营费用按投资5%计,0.925亿元
6)财务费用:财务费用5.05亿,贷款利率按5%,贷款10年
在生物质绿色甲醇成本中,生物质原料成本占比高达70%,而生物质原料成本会受到区域生物质富集程度、收集难度以及运输半径等因素的影响。
目前国内不同区域生物质原料价格差异较大(以秸秆为例),成本区间在每吨150元至700元不等。
生物质甲醇的成本主要受原料成本的影响。香橙会研究院的测算表明,当原料成本在每吨 200 元时,生物质甲醇的成本约为每吨 2511 元。而当原料成本上升到每吨 700 元时,生物质甲醇的成本将升至每吨 5911 元。
在某些生物质资源丰富且价格低廉的地区,生物质甲醇的成本相比于传统的煤制甲醇已经具有了一定的经济优势。
附表 1:国内电制绿醇项目(部分)
附表 2:国内生物质甲醇项目(部分)
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经过多年的发展,已建立了香橙会氢能数据库,为氢能产业提供数据、媒体、智库、投行、论坛和展会服务。
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