亞化咨詢正在構建風電光伏-綠氫-綠色甲醇的成本模型。亞化咨詢研究表明，綠色甲醇的生產主要分為三個單元：

 

1. 以風電/光伏，結合儲能，生產電解水裝置可接受波動幅度的綠電

 

2. 以電解水制氫，結合儲氫，生產甲醇合成裝置可接受波動幅度的綠氫

 

3. 以碳捕集裝置來的CO2，與綠氫合成綠色甲醇

 

 

一、以風電/光伏，結合儲能，生產電解水裝置可接受波動幅度的綠電

 

亞化咨詢成本模型顯示，決定風電/光伏綠電成本的關鍵因素有5個：1. 風電場/光伏電站的投資；2. 儲能配置；3. 儲能EPC單價；4. 風電/光伏資源條件；5. 風電/光伏增加利用小時數的技術進步。

 

1. 風電場/光伏電站的投資。得益于風機大型化的快速推進，大規(guī)模陸上風電場的單位投資（不含儲能）已經從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、光伏膠膜價格輪番上漲，光伏組件的價格一度達到2元/W，但隨著多晶硅價格在2023年大幅回落，大規(guī)模集采的光伏組件價格已經降低至1.5元/W，相應地大型地面光伏電站的投資也降低至3.5元/W左右。隨著風機大型化的繼續(xù)推進和光伏電池效率的持續(xù)提升，風電光伏的單位投資有望進一步降低。

 

2. 儲能配置。以上網為目標的風電光伏加大儲能比例已經成為趨勢，尤其是超過電網企業(yè)保障性并網以外的規(guī)模初期按照功率15%的掛鉤比例（時長4小時以上，下同）配建調峰能力，按照20%以上掛鉤比例進行配建的優(yōu)先并網。配建比例2022年后根據情況適時調整，每年公布一次。大比例配建儲能，給綠電生產商帶來了沉重的成本負擔。亞化咨詢研究表明，對于綠電主要自用的綠色甲醇項目來說，主要滿足電解水制氫單元的電力需求，配置功率15%（時長2小時）甚至更低比例的儲能是比較普遍的選擇。

 

3. 儲能EPC單價。隨著全球碳酸鋰價格從2022年的高點回落，基于磷酸鐵鋰電池的電化學儲能裝置價格也持續(xù)下降。2023年第二季度，儲能EPC價格下降到1.8元/Wh左右。預計隨著碳酸鋰價格回到合理區(qū)間、鋰電技術的持續(xù)進步，以及鈉離子電池的競爭，儲能EPC價格有望降低到1.5元/Wh甚至更低。

 

4. 風電/光伏資源條件。2022年全國光伏平均等效利用小時數1200小時左右；全國風電平均等效利用小時數2200小時左右。但風光資源良好的東北、西北區(qū)域，光伏平均等效利用小時數可以達到1500-1800小時；風電平均等效利用小時數可以達到3000小時。亞化咨詢研究表明，在風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)域更具競爭力。

 

5. 風電/光伏增加利用小時數的技術進步。亞化咨詢研究表明，對于光伏電站，N型電池技術比P型電池技術有更好的弱光響應、更低的溫度系數，從而具有更高的單瓦發(fā)電量。對于風電場，優(yōu)秀的風機設計可以實現最佳功率捕獲，并提升發(fā)電量。不管光伏還是風電，更優(yōu)的項目質量和運行維護，都可以提升發(fā)電量，從而提升電站等效利用小時數。

 

二、以電解水制氫，結合儲氫，生產甲醇合成裝置可接受波動幅度的綠氫

 

以風電光伏生產的綠電為能源電解水制氫，是生產綠色甲醇的重要環(huán)節(jié)。主流電解水技術為堿性電解水（AWE）與質子交換膜電解水（PEM）。AWE技術相對成熟，產能規(guī)模大，成本較低，占據主要市場份額；PEM技術由于更高的電流密度，對綠電的功率波動響應更好，被認為極具發(fā)展?jié)摿ΑＥc此同時，SOEC和AEM技術也在引起行業(yè)關注。

 

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備、電解槽、氣液分離設備和干燥純化設備四部分組成。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)模電解水制氫這個需求崛起之前，行業(yè)整體技術進步較慢。

 

亞化咨詢研究表明，截至2023年第二季度，國內堿性電解槽生產企業(yè)已經超過100家，其中不乏央企與民營龍頭。眾多企業(yè)與大學的科研團隊也在持續(xù)研發(fā)更優(yōu)秀的電解槽隔膜和電極材料。在巨大的市場帶來規(guī)模化生產降本、眾多電解槽企業(yè)的激烈競爭和科研機構的持續(xù)努力下，預計堿性電解槽的成本競爭力和能量效率將在未來3-5年內明顯提升。

 

與以上網為目標的風光項目相比，綠色甲醇項目配套的風電和光伏單元一般只配置低比例儲能，風光綠電僅有少量上網（或者完全自用）。隨著可再生能源柔性制氫技術的發(fā)展，對于綠電僅有少量上網的風光氫儲氨醇一體化項目，低比例的儲能已經足以滿足項目運行需要。亞化咨詢認為，需要合理配置電化學儲能和儲氫罐的比例，以實現總投資最優(yōu)的同時，確保下游化工裝置的運行經濟性和安全性。因此，風光氫儲一體化的優(yōu)化調度顯得尤為重要。

 

 

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）技術仍處于實驗室研發(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階段的可行選擇。

 

以CO2和綠氫生產甲醇，其工藝和催化劑已經實現工業(yè)化，但仍有提升空間。如何提高催化劑的活性和選擇性，并相應優(yōu)化設計以降低裝置能耗并提高目標產物收率，是行業(yè)關注的重點問題。

 

 

亞化咨詢認為，通過風電/光伏生產綠電、電解水制氫和綠氫與CO2生產綠色甲醇三大環(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公司—MSC、馬士基、達飛海運集團和中遠集團—總計已訂購了逾63艘可用甲醇為燃料或雙燃料的船舶。2022年全球甲醇產能約為1.8億噸，而產量約為1.3億噸。但現有甲醇產能絕大部分都不是綠色甲醇。在下游市場的強力驅動下，綠色甲醇的商業(yè)化生產和大規(guī)模應用值得期待！