亞化咨詢正在構(gòu)建風(fēng)電光伏-綠氫-綠色甲醇的成本模型。亞化咨詢研究表明，綠色甲醇的生產(chǎn)主要分為三個(gè)單元：

 

1. 以風(fēng)電/光伏，結(jié)合儲(chǔ)能，生產(chǎn)電解水裝置可接受波動(dòng)幅度的綠電

 

2. 以電解水制氫，結(jié)合儲(chǔ)氫，生產(chǎn)甲醇合成裝置可接受波動(dòng)幅度的綠氫

 

3. 以碳捕集裝置來的CO2，與綠氫合成綠色甲醇

 

 

一、以風(fēng)電/光伏，結(jié)合儲(chǔ)能，生產(chǎn)電解水裝置可接受波動(dòng)幅度的綠電

 

亞化咨詢成本模型顯示，決定風(fēng)電/光伏綠電成本的關(guān)鍵因素有5個(gè)：1. 風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站的投資；2. 儲(chǔ)能配置；3. 儲(chǔ)能EPC單價(jià)；4. 風(fēng)電/光伏資源條件；5. 風(fēng)電/光伏增加利用小時(shí)數(shù)的技術(shù)進(jìn)步。

 

1. 風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站的投資。得益于風(fēng)機(jī)大型化的快速推進(jìn)，大規(guī)模陸上風(fēng)電場(chǎng)的單位投資（不含儲(chǔ)能）已經(jīng)從2022年的6000元/千瓦以上，降低至2023年的低于5000元/千瓦。由于2021-2022年多晶硅、光伏玻璃、光伏膠膜價(jià)格輪番上漲，光伏組件的價(jià)格一度達(dá)到2元/W，但隨著多晶硅價(jià)格在2023年大幅回落，大規(guī)模集采的光伏組件價(jià)格已經(jīng)降低至1.5元/W，相應(yīng)地大型地面光伏電站的投資也降低至3.5元/W左右。隨著風(fēng)機(jī)大型化的繼續(xù)推進(jìn)和光伏電池效率的持續(xù)提升，風(fēng)電光伏的單位投資有望進(jìn)一步降低。

 

2. 儲(chǔ)能配置。以上網(wǎng)為目標(biāo)的風(fēng)電光伏加大儲(chǔ)能比例已經(jīng)成為趨勢(shì)，尤其是超過電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的規(guī)模初期按照功率15%的掛鉤比例（時(shí)長(zhǎng)4小時(shí)以上，下同）配建調(diào)峰能力，按照20%以上掛鉤比例進(jìn)行配建的優(yōu)先并網(wǎng)。配建比例2022年后根據(jù)情況適時(shí)調(diào)整，每年公布一次。大比例配建儲(chǔ)能，給綠電生產(chǎn)商帶來了沉重的成本負(fù)擔(dān)。亞化咨詢研究表明，對(duì)于綠電主要自用的綠色甲醇項(xiàng)目來說，主要滿足電解水制氫單元的電力需求，配置功率15%（時(shí)長(zhǎng)2小時(shí)）甚至更低比例的儲(chǔ)能是比較普遍的選擇。

 

3. 儲(chǔ)能EPC單價(jià)。隨著全球碳酸鋰價(jià)格從2022年的高點(diǎn)回落，基于磷酸鐵鋰電池的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置價(jià)格也持續(xù)下降。2023年第二季度，儲(chǔ)能EPC價(jià)格下降到1.8元/Wh左右。預(yù)計(jì)隨著碳酸鋰價(jià)格回到合理區(qū)間、鋰電技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，以及鈉離子電池的競(jìng)爭(zhēng)，儲(chǔ)能EPC價(jià)格有望降低到1.5元/Wh甚至更低。

 

4. 風(fēng)電/光伏資源條件。2022年全國(guó)光伏平均等效利用小時(shí)數(shù)1200小時(shí)左右；全國(guó)風(fēng)電平均等效利用小時(shí)數(shù)2200小時(shí)左右。但風(fēng)光資源良好的東北、西北區(qū)域，光伏平均等效利用小時(shí)數(shù)可以達(dá)到1500-1800小時(shí)；風(fēng)電平均等效利用小時(shí)數(shù)可以達(dá)到3000小時(shí)。亞化咨詢研究表明，在風(fēng)光資源條件較好的地區(qū)，同樣的投資下，綠電成本相比其他區(qū)域更具競(jìng)爭(zhēng)力。

 

5. 風(fēng)電/光伏增加利用小時(shí)數(shù)的技術(shù)進(jìn)步。亞化咨詢研究表明，對(duì)于光伏電站，N型電池技術(shù)比P型電池技術(shù)有更好的弱光響應(yīng)、更低的溫度系數(shù)，從而具有更高的單瓦發(fā)電量。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)，優(yōu)秀的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)最佳功率捕獲，并提升發(fā)電量。不管光伏還是風(fēng)電，更優(yōu)的項(xiàng)目質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)，都可以提升發(fā)電量，從而提升電站等效利用小時(shí)數(shù)。

 

二、以電解水制氫，結(jié)合儲(chǔ)氫，生產(chǎn)甲醇合成裝置可接受波動(dòng)幅度的綠氫

 

以風(fēng)電光伏生產(chǎn)的綠電為能源電解水制氫，是生產(chǎn)綠色甲醇的重要環(huán)節(jié)。主流電解水技術(shù)為堿性電解水（AWE）與質(zhì)子交換膜電解水（PEM）。AWE技術(shù)相對(duì)成熟，產(chǎn)能規(guī)模大，成本較低，占據(jù)主要市場(chǎng)份額；PEM技術(shù)由于更高的電流密度，對(duì)綠電的功率波動(dòng)響應(yīng)更好，被認(rèn)為極具發(fā)展?jié)摿ΑＥc此同時(shí)，SOEC和AEM技術(shù)也在引起行業(yè)關(guān)注。

 

降低電解槽的投資、提高能量效率有助于降低綠氫成本。以AWE為例，典型的堿性電解水單元包括電氣設(shè)備、電解槽、氣液分離設(shè)備和干燥純化設(shè)備四部分組成。盡管堿性電解水已有百年左右的發(fā)展歷史，但受限于行業(yè)規(guī)模，在可再生能源超大規(guī)模電解水制氫這個(gè)需求崛起之前，行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步較慢。

 

亞化咨詢研究表明，截至2023年第二季度，國(guó)內(nèi)堿性電解槽生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)超過100家，其中不乏央企與民營(yíng)龍頭。眾多企業(yè)與大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)也在持續(xù)研發(fā)更優(yōu)秀的電解槽隔膜和電極材料。在巨大的市場(chǎng)帶來規(guī)模化生產(chǎn)降本、眾多電解槽企業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)和科研機(jī)構(gòu)的持續(xù)努力下，預(yù)計(jì)堿性電解槽的成本競(jìng)爭(zhēng)力和能量效率將在未來3-5年內(nèi)明顯提升。

 

與以上網(wǎng)為目標(biāo)的風(fēng)光項(xiàng)目相比，綠色甲醇項(xiàng)目配套的風(fēng)電和光伏單元一般只配置低比例儲(chǔ)能，風(fēng)光綠電僅有少量上網(wǎng)（或者完全自用）。隨著可再生能源柔性制氫技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于綠電僅有少量上網(wǎng)的風(fēng)光氫儲(chǔ)氨醇一體化項(xiàng)目，低比例的儲(chǔ)能已經(jīng)足以滿足項(xiàng)目運(yùn)行需要。亞化咨詢認(rèn)為，需要合理配置電化學(xué)儲(chǔ)能和儲(chǔ)氫罐的比例，以實(shí)現(xiàn)總投資最優(yōu)的同時(shí)，確保下游化工裝置的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。因此，風(fēng)光氫儲(chǔ)一體化的優(yōu)化調(diào)度顯得尤為重要。

 

 

三、以碳捕集裝置來的CO2，與綠氫合成綠色甲醇

 

亞化咨詢研究表明，截至2023年第二季度，空氣中直接捕集CO2（Direct air capture, DAC）技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)和初步工業(yè)化示范階段，成本高昂。從工業(yè)尾氣捕集CO2并作為綠色甲醇的原料是現(xiàn)階段的可行選擇。

 

以CO2和綠氫生產(chǎn)甲醇，其工藝和催化劑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，但仍有提升空間。如何提高催化劑的活性和選擇性，并相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)以降低裝置能耗并提高目標(biāo)產(chǎn)物收率，是行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問題。

 

 

亞化咨詢認(rèn)為，通過風(fēng)電/光伏生產(chǎn)綠電、電解水制氫和綠氫與CO2生產(chǎn)綠色甲醇三大環(huán)節(jié)一起努力，綠色甲醇成本仍有較大的下降空間。公開信息顯示，截至2023年5月，全球四大集裝箱航運(yùn)公司—MSC、馬士基、達(dá)飛海運(yùn)集團(tuán)和中遠(yuǎn)集團(tuán)—總計(jì)已訂購(gòu)了逾63艘可用甲醇為燃料或雙燃料的船舶。2022年全球甲醇產(chǎn)能約為1.8億噸，而產(chǎn)量約為1.3億噸。但現(xiàn)有甲醇產(chǎn)能絕大部分都不是綠色甲醇。在下游市場(chǎng)的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)下，綠色甲醇的商業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用值得期待！