产业研究｜东三省船用绿色燃料产业发展思路与建议

 

 
 
 
 
 

一.绿色船用燃料发展现状及趋势

 
全球碳减排背景下，绿色或低碳燃料替代现有化石燃料是航运业脱碳的必由之路，当前替代燃料主要包括液化天然气（LNG）、绿色甲醇、绿氨以及电池动力等。由于绿色甲醇和绿氨兼具较高的能量密度和零碳属性，并且相对容易存储和处理 (不需要低温存储)，因此是未来 10 年最有前景的低零排放燃料解决方案。
下面从生产技术及成本、碳减排效益、未来需求等方面论述绿色甲醇及绿氨的优势，并针对东北地区绿色甲醇及绿氨发展潜力进行分析。

1. 生产技术

绿色甲醇制备技术路径主要可分为有生物质气化路线、沼气/生物天然气路线和电制甲醇路线，具体见图。
图1 绿色甲醇生产工艺
绿氨的生产工艺主要是指全程以风力、光伏发电等可再生能源为动力开展的电解水制氢及空气分离制氮再通过一定的合成工艺生产绿氨的过程，即通过绿电、绿氢制备绿氨。
图2 绿氨生产工艺

2. 生产成本

目前，生物甲醇在成本上具有竞争优势，其中沼气/生物天然气制备绿色甲醇的生产成本大约在3000元/吨，生物质热解气化制甲醇成本约为4000元/吨，其中原料成本占比约60%。
电制甲醇的成本很大程度上取决于氢气和CO2的成本，CO2的成本则取决于获取来源（生物、DAC、工业等），当前电制甲醇的成本较高，约为5700-11300元/吨（主要区别在于二氧化碳来源是通过目前价格较低的生物质路线还是成本较高的直接碳捕路线）。随着清洁电力成本的不断下降，以电力成本为主要生产成本的电制甲醇路线有望实现可再生甲醇制备的最低成本水平。
绿氨的成本主要取决于绿氢的成本（占生产成本的80%-90%），从国内示范项目来看，目前技术条件下合成氨耗氢量约为176 kg/t，耗电量约为1000 kwh/t，根据东北地区绿氢成本（约24.83元/kg）及绿电成本(约0.4元/kwh)，粗略估算。东北地区绿氨的生产成本在4900元/t左右。未来，随着绿电电价的下降和相关电解技术、合成氨技术的成熟，绿氨成本有望进一步降低。

3. 碳减排效益

根据相关资料，绿色甲醇相比于传统天然气制甲醇全生命周期温室气体排放量降低99%，按天然气制甲醇燃料全生命周期碳排放为1.803tCO2/t计算，生产一吨绿色甲醇可减少1.78 t二氧化碳排放，粗略估计2030年，绿色甲醇的使用可实现碳减排近3000万吨。
绿氨相比化石氨燃料全生命周期碳排放降低96%。按化石氨燃料全生命周期碳排放为1.457吨CO2/t计算，生产一吨绿氨可减少1.4t 二氧化碳排放，粗略估计2030年，绿氨的使用可实现碳减排近3360万吨。

4. 未来需求

截至2024年4月，全球在运和订造甲醇动力船舶达337艘，假使2030年这些甲醇动力船全部投运，按照每艘年耗5万吨甲醇燃料测算，2030年全球绿色甲醇需求量将超过1685万吨。
航运业内普遍认为，绿氨是未来航运业脱碳的主力燃料之一。据英国劳氏船级社预测，2030年，氨能作为航运燃料的占比将达到7%，达到2400万吨。

5. 原料资源及绿色甲醇发展潜力

东北地区农业、林业及养殖业发达，拥有丰富的秸秆、林业剩余物和畜禽粪污资源，为发展绿色甲醇提供了充足的原料保障，具体参见下表。
（1）生物质资源
表1 东北地区生物质资源量
序号
生物质种类
分省资源量（万吨/年）
合计资源量（万吨/年）
黑龙江
吉林
辽宁
1
秸秆
11010
3862
3000
17872
2
林业三剩物
862
694
1343
2899
3
畜禽粪污
5940
5749
9940
21629
合计
17812
10305
14283
42400
（2）风光资源
东北地区风光资源十分丰富，年平均风速大于6米/秒，其中东北东部年平均风速达到7米/秒，部分地区达到8米/秒以上，同时光照时间充足，年理论蕴藏风光电量达4.673万亿千瓦时，具有巨大的绿氢及后续绿色甲醇和绿氨开发潜力。
表2 东北地区风能和光伏装机潜力及年均理论发电潜力
省份
技术可开发量（吉瓦）
年理论蕴藏电量（万亿千瓦时）
风能
光伏
风能
光伏
黑龙江
706
301
1.937
0.394
吉林
304
356
0.861
0.466
辽宁
289
191
0.777
0.238
合计
2147
4.673
根据以上数据，若10%的生物质及10%的理论蕴藏风光电量用于制备绿色甲醇，可制得绿色甲醇约4000万吨/年，潜力巨大。

6. 产能

根据甲醇协会数据，截至2024年4月，东北地区（黑吉辽）备案、拟建绿色甲醇项目11个，合计产能204.7万吨，其中生物甲醇6个，合计产能110万吨，电制甲醇5个，合计产能94.7万吨，具体见下表。
表3 生物甲醇项目（生物质+绿氢）
序号
公司
城市
产能
（万吨）
状态
启动时间
1
吉电股份
白城市
20
可研或预可研
2025
2
综能乡电
鸡西市
30
可研或预可研
2027
3
中国天楹
辽源市
15
可研或预可研
2026
4
吉电股份
四平市
20
可研或预可研
2025
5
上海电气
洮南市
20
可研或预可研
2026
6
上海电气
洮南市
5
可研或预可研
2025
合计：110万吨
表4 电制甲醇项目（二氧化碳+绿氢）
序号
公司
城市
产能
（万吨）
状态
启动时间
1
长岭潇能绿氢有限公司
吉林省长岭县
32.7
可研或预可研
2027
2
华电集团
朝阳市
20
可研或预可研
2026
3
中能建
黑龙江省双鸭山市
30
可研或预可研
2025
4
中能建
松原市
2
可研或预可研
2025
5
华电集团
铁岭市
10
可研或预可研
2025
合计：94.7万吨
截至2024年4月，初步统计，东北地区备案、拟建、在建绿氨项目5个，合计产能达141.8万吨，具体见下表。
表5 绿氨项目
序号
公司
城市
产能（万吨）
备案/启动时间
1
吉电股份
白城市
18
2022
2
中国能建
铁岭市
30
2022
3
中国能建
松原市
60（一期20）
2023
4
中国天楹
安达市
3.8
2023
5
华能尧景
洮南市
30
2024
合计：141.8万吨

 

 
 
 
 

二.绿色船用燃料发展面临的问题与挑战

 

1. 顶层设计有待加强

 

绿色甲醇产业包含生物质能的开发利用，涉及发改、能源、农业、环境、住建、林草等多个部门，时常面临“多头”管理的局面，各部门职责界定不清，导致政出多门，部门间协调难度大，政策难以形成合力。同时行业发展缺乏规划，导致产业无序发展。

2. 技术装备亟需突破

生物质气化是生物甲醇制备的核心环节，但目前气化技术仍然存在原料要求严格、产气效率及质量低、焦油难以处理的多种问题，无法获得长时间稳定的合成气，阻碍了生物甲醇产业的发展。而液氨具有较高的腐蚀性、毒性和爆炸风险，使得氨动力发动机的研发周期较长，装备有待进一步突破。

3. 经济性有待提高

受认证体系严格、技术装备不成熟等因素影响，绿色甲醇及绿氨的生产成本仍处于较高水平，相比传统灰色甲醇及灰氨经济性较差，在环境效益未能有效体现的条件下，高昂的成本影响了航运企业积极性。

4. 标准规范缺失

我国绿色甲醇及绿氨产业处于发展初期阶段，标准规范存在明显缺失，缺乏统一的生产、认证和应用标准，不仅影响产品的质量，也阻碍了其在大规模应用中的推广，同时很大程度上限制了与国际绿色甲醇行业的接轨。

5. 减排效益未能有效体现

绿色甲醇及绿氨可以实现全生命周期零碳排放，拥有明显的环境效益。但目前我国仍缺乏相关绿色认证体系，绿色燃料生态环境效益无法得到充分展现，无法实现绿色溢价，间接影响产业效益。
 
 
 
 

三.发展思路及建议

 

综上所述，东北地区绿色甲醇及绿氨产业发展潜力巨大，但仍存在诸多问题，以下从顶层规划、先行先试、规范标准及绿色认证等角度提出建议，以期助力产业健康发展。

1. 制定产业中长期发展规划

出台绿色甲醇及绿氨产业中长期发展规划，强调绿色甲醇和绿氨在推动能源转型、实现碳中和目标中的重要地位，明确相关各部门职责及产业发展方向和目标，制定相关实施路径和保障措施，推动产业健康稳步发展。

2. 先行先试建设试点项目

建设若干绿色甲醇试点项目，包括农林生物质发电转型生物甲醇项目、沼气制生物甲醇项目、电制甲醇及绿氨试点项目。通过先行先试，验证技术可行性，探索产业发展模式，积累项目设计、建设、运营及产品推广应用经验；研究出台绿醇绿氨项目管理办法，完善支持示范建设和产业发展的政策措施，引领行业健康发展。

3. 制定产品标准

完善绿色甲醇及绿氨产品标准、检测认证和监督体系建设，规范产品规格和标准，提高生产效率和产品质量、降低生产成本、增强产业竞争力。同时，促进国际贸易合作和技术交流，实现与国际接轨，提升国际市场竞争力。

4. 建立绿色认证体系

根据绿色甲醇不同生产技术路径和国际可持续燃料碳排放要求，制定各类绿色甲醇的碳排放标准和绿色甲醇的评价认证标准，多途径实现其绿色环境溢价。同时充分利用零碳能源证书自愿核证平台在线监测优势，试点开展“一次核查，两个证书”的核证模式，打通绿色甲醇国内国际双循环堵点。
本文作者:中国产业发展促进会生物质能产业分会研究员 高建勇
 

 

创建时间：2024-06-12 09:09
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