甲醇，綠色低碳“活水”來

本刊記者 王睿佳

中國甲醇產(chǎn)能分布情況

甲醇是一種重要的化工原料，在化學(xué)工業(yè)中占有重要的地位；同時，甲醇是公認的清潔、高效、低碳液體燃料，在交通和熱力領(lǐng)域的地位日漸重要。近年來，甲醇的能源屬性日益凸顯，其在熱力燃料領(lǐng)域的消費規(guī)模不斷擴張，也為我國碳達峰、碳中和目標背景下能源低碳轉(zhuǎn)型帶來新的探索方向。

發(fā)展勢頭向上 產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善

2021年3 月發(fā)布的《中國甲醇燃料行業(yè)調(diào)研報告（2020）》顯示，當前，我國甲醇作為清潔能源在使用規(guī)模上已經(jīng)位居世界第一，且無論是作為車用燃料，還是作為熱力用燃料，已經(jīng)形成一套較為成熟的技術(shù)體系。近兩年，甲醇在供熱鍋爐與家用采暖爐、工業(yè)窯爐、灶具等熱力燃燒領(lǐng)域的應(yīng)用提速勢頭迅猛，以2019 年數(shù)據(jù)為例，該年度我國甲醇燃料消費量達到569.8 萬噸，其中熱力燃燒領(lǐng)域消耗的甲醇占比逾87%。

據(jù)中國石化聯(lián)合會醇醚專委會副會長馬良介紹，目前，甲醇在熱力燃燒領(lǐng)域的應(yīng)用市場已遍及27個省份，其中有20個省份年度使用量超過10萬噸，位居全國前五的陜西、山西、河南、安徽、廣東五省合計占比達到40.8%。

從產(chǎn)能分布情況來看，目前中國甲醇產(chǎn)能主要集中在西北、華北及華東地區(qū)，其中西北地區(qū)甲醇產(chǎn)能占比32.9%、華北地區(qū)占比30.7%、華東地區(qū)占比18.9%。

目前，我國已基本建立豐富的甲醇燃料產(chǎn)品體系和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈。按照甲醇燃料應(yīng)用使用的器具不同，我國甲醇燃料產(chǎn)品可分為：專用汽車用高比例甲醇燃料、常規(guī)汽車用低比例甲醇汽油、燃燒器用甲醇燃料、灶用醇基燃料、船舶內(nèi)燃機用甲醇燃料等。隨著甲醇燃料應(yīng)用技術(shù)逐漸走向成熟，甲醇燃料已廣泛化、工程化、規(guī)?；?、規(guī)范化應(yīng)用于交通燃料、供熱燃料和灶用燃料等領(lǐng)域，企業(yè)的數(shù)量和規(guī)模都已進入快速發(fā)展通道。甲醇燃料應(yīng)用涉及的專用設(shè)施設(shè)備、專用器具、專用部件等產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步建立。目前甲醇燃料應(yīng)用涉及的政策措施、標準規(guī)范、技術(shù)保障體系日益完善，特別是甲醇汽車整車生產(chǎn)商龍頭企業(yè)的技術(shù)和規(guī)模優(yōu)勢明顯，產(chǎn)業(yè)和市場集中度高。

甲醇交通燃料應(yīng)用將進入快速發(fā)展階段。2018 年我國歷時六年開展的甲醇汽車試點工作順利結(jié)束。以此為基礎(chǔ)，2019年部分地區(qū)M100 甲醇汽車投放量迅速增長。截至2019 年底，僅西安與貴陽兩市M100 甲醇出租車累計投放量達18491 輛，同時貴州、山西、陜西、甘肅四省M100甲醇出租車累計投放量達到19401 輛。由此，2019 年M100 及M85 車用甲醇燃料的消耗量達到50.7 萬噸。隨著各地政府推廣應(yīng)用甲醇汽車相關(guān)政策措施的逐步落地，車用甲醇燃料的使用量將呈現(xiàn)明顯增長態(tài)勢。

甲醇作為熱力燃料將發(fā)揮重要作用。甲醇熱力燃料應(yīng)用市場規(guī)模大，分布廣，技術(shù)成熟度較高，安全保障性強。此前發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃的通知》，加速推動了甲醇燃料熱力清潔燃燒應(yīng)用的市場規(guī)模增長。2019 年甲醇燃料用于鍋爐、家用采暖爐、窯爐、灶具等熱力燃燒市場的消耗量達到了500.3萬噸。隨著部分地區(qū)熱力燃燒清潔替代燃料工作的推進，甲醇熱力燃料應(yīng)用的市場消耗量有望持續(xù)保持較高水平的增長。

技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用推廣助力“雙碳”目標實現(xiàn)

“液態(tài)陽光”，助力能源低碳轉(zhuǎn)型

今年全國兩會期間，全國政協(xié)委員、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦提交了《綠色氫能和液態(tài)陽光甲醇：完成碳中和目標的路徑》以及《完成碳中和目標，實施液態(tài)陽光甲醇的碳排放權(quán)交易等政策》兩份建議，呼吁以“液態(tài)陽光”技術(shù)為依托，幫助中國早日完成“雙碳”目標。

“液態(tài)陽光”，即“清潔甲醇”和“綠色甲醇”，是利用太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電力電解水生產(chǎn)氫，并將二氧化碳與氫合成為甲醇等便于儲運的綠色液態(tài)燃料。相關(guān)測算顯示，1噸甲醇可轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳。按照我國2020 年甲醇年產(chǎn)能9358 萬噸計算，每年的甲醇產(chǎn)能可轉(zhuǎn)化上億噸二氧化碳；如果用可再生能源合成的“液態(tài)陽光”甲醇規(guī)模化替代汽油，那么每年則可實現(xiàn)減排二氧化碳超10億噸，與我國植樹造林減排二氧化碳的最大值相當。

李燦表示，中國的新疆、內(nèi)蒙古、寧夏等地區(qū)具有豐富的煤資源，同時具有顯著的可再生能源資源優(yōu)勢，適宜發(fā)展綠色氫能和液態(tài)陽光技術(shù)，這些地區(qū)占國土面積的近三分之二，主要分布在西部，與東部沿海地區(qū)相比，經(jīng)濟發(fā)展相對落后，就地消納可再生能源的能力有限，實現(xiàn)碳中和目標的壓力更大。“液態(tài)陽光”甲醇應(yīng)用可解決可再生能源規(guī)?；瘍δ軉栴}，并將其向東部沿海等其他地區(qū)安全輸運，由此帶動西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級。

值得一提的是，全球第一個規(guī)?；柸剂虾铣墒痉俄椖恳延?020年1月在蘭州正式投入運營，邁出了我國利用可再生能源大規(guī)模生產(chǎn)綠色甲醇的第一步，也意味著我國甲醇燃料行業(yè)為能源結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展添上色彩濃重的一筆。

甲醇制氫，氫能應(yīng)用的新出路

與將氫氣壓縮到高壓汽車儲氫罐相比，甲醇是非常好的液體儲氫、運氫載體。以甲醇為原料，將小型的甲醇重整制氫設(shè)備與燃料電池進行高度集成，氫氣即產(chǎn)即用，可實現(xiàn)即時制氫發(fā)電。“1升液氫（需冷凝到零下253攝氏度）只有72克氫氣，1升甲醇跟水反應(yīng)可放出143 克氫氣，1 升甲醇的產(chǎn)氫量是1 升液氫的2倍。”澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長劉科說，“液體燃料輸運成本低，也便于長期儲存，這是液體能源的優(yōu)勢所在。”

劉科表示，人類已投資建設(shè)了液體燃料基礎(chǔ)設(shè)施，這些基礎(chǔ)設(shè)施不會被輕易放棄，甲醇制氫路線，可以很好地將已有加油站等設(shè)施利用起來。由此可見，甲醇在線制氫系統(tǒng)在規(guī)?；矫嬗忻黠@優(yōu)勢，兼容性強，可利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，有效避開一些商業(yè)化瓶頸。

另外，劉科認為甲醇能源已迎來了很好的發(fā)展機遇。甲醇現(xiàn)階段可以作為能源、燃料、化工等行業(yè)的標準化原料，在長期發(fā)展進程中，甲醇還將對可再生能源具有極高的兼容性，同一套甲醇儲運基礎(chǔ)設(shè)施，可同時滿足近期及中長期需求?！耙簯B(tài)形式有能量密度高、可大規(guī)模運輸、易實現(xiàn)低成本跨海輸送等優(yōu)點，轉(zhuǎn)化成液體，是其他可再生能源將來的一個發(fā)展方向?！?/p>

此前，中國船舶集團有限公司第七一八研究所完成簽約甲醇制氫設(shè)備海外供貨，實現(xiàn)了該設(shè)備直接出口零的突破，成功拓展海外氫能市場，顯示了甲醇制氫的可觀前景。

減輕環(huán)境污染，甲醇已被船舶業(yè)所接受

船舶行業(yè)是環(huán)境污染的“重災(zāi)區(qū)”。海事系統(tǒng)“十四五”規(guī)劃明確提出，到2025 年，營運船舶氮氧化物、硫氧化物排放與2020年相比分別下降7%、6%。為了滿足行業(yè)日益嚴格的排放標準，并實現(xiàn)能源多元化，我國一直致力于在船運行業(yè)推廣可替代清潔燃料。

2021年4月21日，第二屆世界內(nèi)燃機大會新聞發(fā)布會上，中國船舶集團有限公司第七一一研究所所長董建福表示，船舶動力低碳化是當前非常重要的課題。數(shù)據(jù)顯示在當前應(yīng)用場景下，甲醇清潔能源動力船舶相比于純柴油動力船艇經(jīng)濟性提升10%以上，一氧化碳減少96%、THC 碳氫化物減少99%、煙度減少54%，具備良好的經(jīng)濟性和環(huán)保性。

2017 年正式頒布實施的《船舶應(yīng)用替代燃料指南》，可為20米及以上的鋼質(zhì)船舶（包括以自身貨物作燃料的甲醇/乙醇運輸船）使用甲醇/乙醇為燃料提供標準參考；2019 年，中國首艘甲醇燃料動力船艇在中山市神灣江正式下水，填補了我國在甲醇船艇設(shè)計建造領(lǐng)域的空白；2020年7月，全球甲醇行業(yè)協(xié)會作為合作伙伴參與了由中國交通運輸部水運科學(xué)研究院開展的“甲醇在中國船舶上應(yīng)用的可行性及推廣研究”，基于中國能源和船運行業(yè)特點，全面系統(tǒng)研究甲醇作為船舶燃料在技術(shù)和經(jīng)濟性方面的可行性……

不可否認的是，雖然甲醇供給船舶使用時在加注、儲存、供應(yīng)等方面還存在一些短板，但作為清潔燃料，甲醇以其清潔、環(huán)保、可獲取性強等諸多優(yōu)勢，已充分顯示出成為未來船用燃料的潛力。

據(jù)悉，中國船級社正在編制《甲醇/乙醇燃料動力船舶技術(shù)與檢驗暫行規(guī)則》，預(yù)計2021 年底發(fā)布。屆時將填補我國在船用甲醇燃料法規(guī)領(lǐng)域的空白。

“煤改醇”，實現(xiàn)農(nóng)村清潔供暖之道

一些農(nóng)村遠離城市且村落較為分散，燃氣管道和電力設(shè)施的鋪設(shè)及增容難度較大。在這些地區(qū)，醇基壁掛爐因所需醇基燃料不需要鋪設(shè)燃氣管道和電力設(shè)施增容即可供給。一個燃燒儲罐就能輕松解決農(nóng)村居民的取暖問題，并助推農(nóng)村“煤改清潔能源”的快速實現(xiàn)。2019年12月，山西省陽泉市提出對“煤改醇”用戶每個采暖季最多補貼1.5 噸，最高補貼2400 元。晉中市也專門出臺文件，提出到2021 年，甲醇采暖爐產(chǎn)能達到30萬臺以上，力圖將甲醇產(chǎn)業(yè)打造成當?shù)刂еa(chǎn)業(yè)。

數(shù)據(jù)顯示，甲醇鍋爐的煙塵（PM）、二氧化硫、氮氧化物等排放物，每立方米濃度分別在0～3.0毫克、0～3.0毫克和6.6～30.0毫克之間，大大低于《鍋爐大氣污染排放標準》（GB13271-2014）。即使從實測的較高指標值來比較，甲醇鍋爐在煙塵、二氧化硫和氮氧化物方面的實際排放，也僅為燃氣鍋爐重點地區(qū)執(zhí)行排放限值的70%、10%和21%。在實際使用中，甲醇鍋爐與燃煤、燃氣和燃油鍋爐相比，均具有相對明顯的環(huán)保優(yōu)勢。

從經(jīng)濟性角度看，在對供暖和工商業(yè)用氣用電不實施補貼的情況下，使用柴油、天然氣和電的成本分別為每千大卡0.58 元、0.39 元和0.60 元（峰）/0.37 元（谷），而甲醇鍋爐約為0.39 元，其使用成本并不比用氣和用電高。如果考慮到設(shè)備改造成本和燃氣管道接入費用，甲醇鍋爐建設(shè)運行成本優(yōu)勢顯著。

未雨綢繆 合理布局共探廣闊前景

雖從技術(shù)創(chuàng)新、商業(yè)化發(fā)展等方面看，甲醇燃料行業(yè)的前景良好，但要實現(xiàn)整體產(chǎn)業(yè)鏈合理布局、高質(zhì)量發(fā)展，仍需多方共同努力，化解當前問題，探索未來出路。

首先，甲醇的實際應(yīng)用不規(guī)范帶來諸多安全隱患。雖然甲醇燃料在行業(yè)內(nèi)的優(yōu)勢已被廣泛認可，但把這些優(yōu)勢轉(zhuǎn)化到實際應(yīng)用中卻并非易事。因其危險品的特性，一旦操作不當就會招致危害。甲醇對人體的毒性作用是由甲醇及其代謝產(chǎn)物甲醛和甲酸引起，中毒事件主要發(fā)生于甲醇的生產(chǎn)、運輸和以甲醇為原料或溶劑的工業(yè)生產(chǎn)過程。因此，對盛裝甲醇燃料的容器應(yīng)有一定的要求。但在實際應(yīng)用中，有些企業(yè)并沒有按照規(guī)范要求生產(chǎn)、銷售甲醇燃料。有些用戶也沒有意識到安全問題，在實際應(yīng)用中，使用簡單的容器盛裝甲醇燃料，不僅容易泄漏，還存在重大火災(zāi)隱患。甲醇屬于易燃易爆危險品，爆炸極限范圍很寬，6%～35%的比例內(nèi)都可能爆燃。我國對易燃易爆危險品有嚴格的管理規(guī)定，但仍有經(jīng)營企業(yè)違規(guī)操作，安全防護缺失。因此，相關(guān)方在行業(yè)治理和監(jiān)督管理上還應(yīng)下力氣狠抓落實。

資料圖

其次，甲醇燃料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還需進一步優(yōu)化?！爱斍凹状既剂闲袠I(yè)尚未形成上下游協(xié)同配套體系，加之企業(yè)規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)集中度低，尤其在熱力用甲醇燃料領(lǐng)域標準體系嚴重缺失等，嚴重制約了行業(yè)的進一步發(fā)展?！敝袊?lián)合會醇醚專委會會長胡遷林坦言，“除部分地方政府外，很多地方尚未明確支持甲醇燃料，導(dǎo)致企業(yè)項目審批難，行業(yè)發(fā)展環(huán)境亟待改善?！辈糠旨状既剂仙a(chǎn)企業(yè)、熱力燃燒設(shè)備企業(yè)等仍存在規(guī)模較小，市場集中度偏低等情況，但隨著甲醇燃料應(yīng)用市場逐漸擴大，企業(yè)有望朝著規(guī)?；较蜻M一步發(fā)展。

同時，應(yīng)加快實現(xiàn)核心技術(shù)、裝備制造等方面的突破，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理布局。中國氮肥工業(yè)協(xié)會理事長顧宗勤指出，要加快新一代信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的滲透融合，積極推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。利用5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新應(yīng)用對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行全方位、全角度、全鏈條的改造，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟的深度融合。控制產(chǎn)能、優(yōu)化結(jié)構(gòu)。要在行業(yè)現(xiàn)有基礎(chǔ)上，處理好增量與存量的關(guān)系，進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改善供需平衡，提升核心競爭力。甲醇項目往往建設(shè)投資高、能源消耗大，對市場和行業(yè)影響大，在項目規(guī)劃和建設(shè)上，應(yīng)慎之又慎，抑制沖動，充分全面考慮資源、環(huán)境、市場等因素，避免盲目跟風(fēng)。對于存量產(chǎn)能，要持續(xù)推進落后裝置的去產(chǎn)能進程，要加大技術(shù)改造力度，優(yōu)化升級現(xiàn)有裝置的技術(shù)水平，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，要千方百計降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

原機械工業(yè)部部長何光遠在第九屆全球能源安全智庫論壇上曾呼吁：“實現(xiàn)碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略目標，發(fā)展甲醇經(jīng)濟是重要的能源取向。將甲醇燃料作為新興能源納入國家能源體系，在國務(wù)院層面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各有關(guān)職能部門，出臺帶有普遍指導(dǎo)意義的政策性推廣應(yīng)用文件。一是明確甲醇燃料推廣應(yīng)用全流程涉及的管理部門職責，以政策支持為抓手，加大力度，明確職責，引導(dǎo)市場機制，開啟甲醇燃料市場準入和科學(xué)、安全使用。二是鼓勵堅持創(chuàng)新科技研究，指明方向、提出要求、規(guī)范行為、監(jiān)督管理。三是統(tǒng)籌規(guī)范指導(dǎo)，發(fā)揮行業(yè)積極性，調(diào)動社會資源，組建行業(yè)協(xié)會，加大力度推進我國甲醇燃料應(yīng)用。以此夯實我國甲醇經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，保持甲醇燃料應(yīng)用技術(shù)國際領(lǐng)先的地位，為世界各國提供碳中和清潔能源應(yīng)用的‘中國方案’?！?/p>

甲醇燃料涉及國家能源管理、甲醇生產(chǎn)和儲備供應(yīng)、交通運輸許可、車船裝備制造、生態(tài)環(huán)境保護、科學(xué)技術(shù)支持、市場準入監(jiān)督管理、應(yīng)急管理等多部門，需要國家層面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管理和監(jiān)督。將甲醇作為燃料推廣應(yīng)用，替代石油以降低對外依存度，實現(xiàn)環(huán)境友好，最終實現(xiàn)能源低碳轉(zhuǎn)型的發(fā)展目標，依舊是明智之舉。■