全球零碳(id: carbon-done)
,作者:魏小妮,编辑:唐,首图来自:视觉中国。(图为国内首单船对船加油作业登陆上海港。)
4月10日,全球航运物流公司马士基的一艘集装箱船在上海洋山港加油。船舶加油本来是一件很平常的事情,但这次却不同寻常,吸引了上海市领导、丹麦驻华大使、马士基CEO等数百位业界重要人物到现场观摩。
原来,这艘名为“阿斯特丽德·马士基”号的船添加的燃料是“绿色甲醇”。这是我国首次大型绿色甲醇动力船同步加油。在完成首个绿色甲醇“船到船”加注服务后,上海港将成为继阿姆斯特丹港和鹿特丹港之后,世界上第三个拥有该功能的大港。
事实上,除了此次绿色甲醇灌装的里程碑之外,还有两个细节并不为外界所关注:
第一,上海洋山港不在“阿斯特丽德马士基”的航线上,而是“阿斯特丽德马士基”特意赶来的;
其次,注入的绿甲醇并非来自上海或中国,而是从海外进口,运到洋山港。
第一个细节很好理解。马士基选择上海注入绿色甲醇,是对中国绿色能源生产的强烈信心。上海刻意采用马士基,显示了填充能力,也表达了打造全球绿色航运中心的决心。
但第二个细节令人费解。作为甲醇的生产和消费大国,为什么为什么要进口绿色甲醇?
这正触及了中国绿色甲醇产业痛苦而尴尬的处境。
虽然最近绿色甲醇行业很火,虽然国内绿色甲醇项目很多,但没有一个真正落地,绿色甲醇实际产量和交易量为零。即使一些所谓的绿色甲醇项目已经投产,但不符合相关国际标准,严格来说也不是绿色甲醇。
航运业是一个高度国际化的行业。即使在中国自称“绿色”、“可再生”,如果不符合别人的标准,也不会被认可。
那么,国际上如何定义绿色甲醇呢?事实上,国际上对绿色甲醇没有统一的定义,但有两种权威观点。
一份来自国际可再生能源机构(IRENA)
,在2021年的《创新场景:可再生甲醇》报告中,IRENA按甲醇的生产原料来源将其分为绿色甲醇、蓝色甲醇、灰色甲醇和棕色甲醇,当原料氢气和二氧化碳的来源均为可再生时,合成的甲醇才可以认定为绿色甲醇。按照这个要求,只有两种甲醇可以称为“绿色甲醇”。一种是循环利用生物质生产甲醇(生物甲醇)
。这里又有两种技术路径:生物质原料经预处理后,热解气化生成含一氧化碳、二氧化碳和氢气的合成气,再经催化剂合成生物甲醇。生物质厌氧发酵产生的沼气可以直接重整,也可以将其中的二氧化碳分离加氢重整,还可以合成生物甲醇。
二、绿电制绿氢再制甲醇(也叫“电甲醇”,E-甲醇)。
。即利用绿氢和可再生二氧化碳合成绿色甲醇。绿色氢很好理解,就是用可再生电力电解水得到的氢,或者生物质制氢。这里的重点是什么是“可再生二氧化碳”。?IRENA还明确表示,只有来自生物质能或从空气中捕获的二氧化碳才能被称为“可再生二氧化碳”。注意,这里提到的空气捕获是指直接空气碳捕获(DAC)
,而不是从燃煤电厂或其他工业过程中捕获二氧化碳(二氧化碳捕获和储存)
的过程。图:国际上对绿色加准的相关标准。图:绿色校准的国际标准。
欧盟对绿色甲醇(或可再生甲醇)的看法
也有类似的标准。根据最新版本的欧盟可再生能源指令(RED),满足欧盟标准的绿色甲醇可以分为生物燃料、非生物来源的可再生燃料、再循环碳燃料三类:前两种,生物燃料甲醇和非生物可再生燃料甲醇,和IRENA标准差不多,但是欧盟会有一些碳排放的量化要求。重点是回收碳燃料甲醇,是指主要来自不可再生来源的液体或固体废物流,或工业装置运行过程中不可避免或无意产生的不可再生来源的废气和尾气。
这实际上为碳源打开了一个缺口,包括工业废气的碳捕集。根据欧盟可再生能源指令(REDⅱII)的补充规定,考虑到脱碳过程,在短时间内,已纳入欧盟排放交易体系的工业中捕获的二氧化碳制备甲醇可暂视为绿色甲醇。
欧盟已经为可再生二氧化碳的来源定义了几个可行的范围:
(1)从空气中捕获的一氧化碳。
(2)地质来源的Co。
(3)生物燃料、非生物来源的可再生燃料和回收碳燃料燃烧产生的一氧化碳。
(4)能源行业(火电、炼油、焦炉)
、冶金制造业、矿物制品业及造纸业所排放的CO₂。但对于第四种碳源,欧盟有一个前提条件,其上游已经被有效的碳定价体系覆盖,这些排放受到了碳定价的约束。此外,火力发电排放的CO只能使用到2035年,其他使用不可持续燃料的工业CO排放只能使用到2040年。更重要的是,这种甲醇在整个生命周期内的碳排放量不应超过每兆焦耳28.2克二氧化碳,相当于每千克甲醇约0.56千克CO。
然而,根据IEA的报告,利用燃煤电厂捕获的二氧化碳和可再生电力生产甲醇的碳排放量已经达到每兆焦耳33.1克二氧化碳。
无论是IRENA对绿色甲醇的建议,还是欧盟指令标准,真正的“绿色甲醇”标准还是很高的。不仅要考虑绿色氢的来源,还要考虑碳的来源。很多企业,在绿氢这个环节,都达不到标准,更别提可再生碳源的要求了。
根据欧盟规定,要求绿色氢必须来自完全可再生电力或绿色电力比例超过90%的电网电力。这不符合很多风光发电的项目,先和大电网交换,再通过大电网生产绿色氢气的要求。
此外,企业要想通过碳源的定义来确定是否符合绿色甲醇的要求,还需要进一步追溯碳源的来源,以满足国际市场对绿色甲醇日益严格的要求。
首先,由于每吨碳投资巨大,成本高,国内几乎没有这样的项目。目前国内碳源主要是通过CCS,或者生物质和洁净煤。
目前,国内生物基二氧化碳相对容易满足欧盟的排放限制。因此,以生物质为原料的绿色甲醇将是出口发展的主要方向。
但是生物质甲醇有一个很大的问题,它是生物质的来源。
按照业内的普遍说法,一吨生物甲醇消耗约3~4吨生物质。但这是干无灰基的消耗。根据化工专家杨小山的计算,如果换算成含水率20%、灰分20%的生物质秸秆,每生产一吨甲醇需要6.12吨秸秆原料。另外,还要考虑到秸秆每翻一次都会被消耗掉,储存过程中也会有损耗。如果总保守性暂按10%考虑,则每吨甲醇需要6.8吨生物质。即10万吨绿色甲醇需要68万吨秸秆。
在我国,基于生物质原料的生物甲醇需要大面积采集才能维持供应,而且生物质原料分散,还面临着与其他作物竞争、生物多样性、规模小、季节性等问题。
为了寻找廉价的碳源,“绿氢+煤”和“绿氢+工业废气”在中国依然大行其道。这些项目虽然能大幅减少碳排放,但难以满足出口要求。
图:2023年绿色甲醇规划项目突然猛增,超过绿色液氨。来源:化工平头哥图:2023年绿色甲醇规划项目突然激增,超过绿色液氨。来源:化工平头哥
未来绿色甲醇的市场空间真的很大。首先来自于“高碳醇”的股票替代。如果现有的“高碳醇”存量市场分别逐步被10% ~ 50%替代,预计到2050年绿色甲醇的市场规模为5000万~ 2.5亿吨。
其次,绿色航运业的增量需求。无论是国际海事组织还是各国政府,推动减排的要求越来越高,时间表越来越紧。
2023年,IMO制定了到2030年零碳船舶燃料占5% ~ 10%的目标;自2024年1月起,航运业也被纳入欧盟碳排放交易体系,船东需支付其碳排放量40%的碳配额,2026年这一比例将提高至100%。
克拉克森数据显示,2023年替代燃料船新船订单约539艘,其中甲醇双燃料订单125艘,占比近四分之一。另据估计,目前全球对燃料油的需求约为3.5亿吨。如果其中的20%被甲醇替代,未来航运业对甲醇的需求将达到1.4亿吨。
巨大的市场需求为绿色甲醇提供了更好的机会。2023年以来,国内一大批绿色甲醇项目获批。仅2023年,总投资就达1500亿。
2024年以来,更大规模的绿色甲醇项目陆续获批,如中国船舶工业集团公司通辽50万千瓦风电制氢制甲醇一体化示范项目、吉利全球首个1亿吨液态阳光绿色甲醇制造项目、金风兴安盟50万吨绿色甲醇项目等。今年以来,仅中广核就先后备案签约了4个绿色甲醇项目,总投资超过200亿元。
其中,比较有意思的是,CSSC通辽绿氢项目的备案信息发生了变化,绿氢的消费方式由之前计划的“合成绿氨”变为“合成绿甲醇”。
虽然未来绿色甲醇市场可期,但在原料供应可持续性、燃料生产经济性、规模化生产技术等方面存在较大风险。
而且很多企业大规模布局绿色甲醇,能否找到愿意为其投资买单的客户,还是个未知数。目前,市场仍然缺乏愿意为绿色甲醇支付绿色溢价的资本。市场主要在欧洲,但欧洲的标准极其严格。
在国家一级,需要制定一套规则和标准。包括制定一套“绿色氢(氨、酒精)
术语”标准,明确绿氢的定义,确定绿氢(氨、酒精)
生产场景,定量温室气体排放阈值。同时,结合国内氢能产业发展,研究制定符合我国国情和国际标准的绿色氢能标准,降低绿色贸易壁垒和国际监管风险。此外,推动绿色氢基能源市场与碳市场的深度融合也非常重要。通过市场引导资本进入,有利于促进技术创新和进步。
和绿氨、绿氢一样,绿甲醇的市场正在孕育,必将迎来春天,但最后拼的是技术和价格。只有那些拥有领先技术,能够生产低成本、绿色低碳新能源的企业才有未来。
参考资料:
[1]碳缆氢能:为什么今年用绿氢生产甲醇的项目多了?[2]能源协会:绿色甲醇投资“抢滩”暗藏风险需警惕。[3]中国能源报:绿色甲醇投资“热”需“冷”思考。[4] 36Kr:绿色甲醇,大火相当“突然”[5]益普索能源技术:绿色甲醇|当前和未来生产成本分析【6】化工平头哥:绿色甲醇行业有望迎来爆发式增长吗?[7]东方化工:碳中和系列报告十:看好绿色甲醇发展空间[8]可再生能源发电专委会:绿色/生物乙醇市场规模及驱动力分析(二)潜在风险[9]石化产业走出去联盟:航运市场成为绿色甲醇产业发展的最大推动力![10]杨小山:一吨绿色甲醇需要消耗多少吨秸秆?[11]亚华咨询:中国绿色甲醇成本及盈利能力分析。[12]解放日报:海洋绿色甲醇灌装,上海首次采用。本文来自微信微信官方账号:全球零碳(id: carbon-done)
,作者:魏小妮,编辑:唐此内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经许可,不得转载。请联系hezuo@huxiu.com获得授权。
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