1 氫基能源歷史變革

       縱觀歷史，木材是最初的能量來(lái)源，是第一次能源革命的物質(zhì)載體，直到19世紀(jì)末被煤炭取代，20世紀(jì)50年代油氣又取代煤炭成為了主要能源，油氣和煤炭成為第二次能源革命的物質(zhì)載體。目前，碳基燃料供應(yīng)了全世界85%的能源需求，但化石燃料燃燒對(duì)環(huán)境和人類(lèi)造成的影響（溫室效應(yīng)、酸雨等自然災(zāi)害）是毀滅性的。緊迫的能源危機(jī)、氣候變化不斷催生能源轉(zhuǎn)型和技術(shù)變革。當(dāng)前，人類(lèi)對(duì)于資源的追求從消耗類(lèi)礦藏資源向再生型天然資源演變，可再生能源代替煤炭、油氣成為第三次能源革命的載體。但伴隨著新能源發(fā)電的裝機(jī)規(guī)模顯著提升，波動(dòng)性、隨機(jī)性和間歇性成為了新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行不可忽視的問(wèn)題。

       氫能，作為一種來(lái)源多元的二次能源，起初以其零碳、高效的特性受到生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域廣泛關(guān)注；隨著人們對(duì)其儲(chǔ)運(yùn)方式、應(yīng)用場(chǎng)景等探究的不斷深入，氫能成為企業(yè)和國(guó)家優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、構(gòu)建新型能源系統(tǒng)的有效途徑。各國(guó)紛紛開(kāi)始布局氫能產(chǎn)業(yè)、制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，將氫能規(guī)劃上升至國(guó)家能源戰(zhàn)略的高度。

       早在2002年，我國(guó)《“十五”國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展規(guī)劃（863計(jì)劃）電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)》確立了包括燃料電池汽車(chē)在內(nèi)的電動(dòng)汽車(chē)“三縱三橫”研發(fā)布局；2016年，《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(shū)（2016）》發(fā)布，首次提出我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，對(duì)中長(zhǎng)期加氫站和燃料電池車(chē)輛發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了規(guī)劃；2022年正式出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》，明確了氫能未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略定位。

       另外，氫氣可憑借其多元轉(zhuǎn)化的特性成為化工、冶金、交通等行業(yè)的可持續(xù)原料（power-to-X），既解決了氫氣儲(chǔ)運(yùn)難題，同時(shí)又起到支撐電網(wǎng)平衡的作用，促進(jìn)可再生能源大規(guī)模整合，實(shí)現(xiàn)高效的全球能源物流。

      “風(fēng)光氫儲(chǔ)氨醇一體化”是當(dāng)前新能源行業(yè)普遍順應(yīng)的發(fā)展路線。氨和醇是氫的理想儲(chǔ)運(yùn)載體，同時(shí)兼具原料和燃料雙重屬性，實(shí)現(xiàn)了新型電力系統(tǒng)從電源端到消納端的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，解決了高耗能行業(yè)的脫碳轉(zhuǎn)型問(wèn)題，證明氫基能源轉(zhuǎn)換是新型能源系統(tǒng)發(fā)展的可行路徑。

2 綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

       下面從生產(chǎn)工藝、應(yīng)用場(chǎng)景和經(jīng)濟(jì)性等角度著重對(duì)綠氫行業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行詳盡研究及分析。

2.1 綠氫制備工藝

       氫氣可以使用化石燃料或可再生能源通過(guò)不同的方法和技術(shù)生產(chǎn)，而綠氫通常被認(rèn)為基于可再生能源電解水產(chǎn)生，能夠顯著減少生產(chǎn)過(guò)程中與能源消耗相關(guān)的二氧化碳排放。

2.1.1 堿性電解水技術(shù)（AWE）

       堿性電解水制氫是以25%～30%KOH水溶液為電解液對(duì)水進(jìn)行電解，裝置主要由極板、極框、隔膜和電極等組成。該技術(shù)目前已在氯堿生產(chǎn)、火電廠發(fā)電機(jī)組冷卻等領(lǐng)域應(yīng)用多年。AWE的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、使用壽命高（約60000～100000小時(shí)）且制造所需原材料價(jià)格低廉；缺點(diǎn)是由于H₂/O₂混合存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)而無(wú)法在低負(fù)荷工況（＜20%）下運(yùn)行、占地面積大、電解質(zhì)較高的電阻損耗使效率被限制在50%～70%等。

2.1.2 質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)（PEMWE）

       質(zhì)子交換膜電解水制氫是以質(zhì)子交換膜（PEM）為電解質(zhì)傳導(dǎo)質(zhì)子、隔絕陰陽(yáng)極，使用純水進(jìn)行電解制氫的方法。裝置主要由質(zhì)子交換膜、催化劑層、氣體擴(kuò)散層和雙極板等組成，具有電流密度高（＞2A·cm^-2）、轉(zhuǎn)化效率高（80%～90%）、產(chǎn)氫純度高（＞99.99%）的特點(diǎn)，更具備靈活性強(qiáng)、響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)，能夠更好地適應(yīng)可再生能源的波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性，提高風(fēng)光消納水平。與AWE相同，PEMWE是處于商業(yè)化階段的兩種電解水制氫技術(shù)之一，二者搭配可平衡建設(shè)成本和消納水平，擁有非常廣闊的發(fā)展前景。

2.1.3 陰離子交換膜電解水技術(shù)（AEMWE）

       作為AWE和PEMWE的替代方案，陰離子交換膜電解水技術(shù)兼顧二者優(yōu)勢(shì)，使用陰離子交換膜作為固體聚合物電解質(zhì)生產(chǎn)高純度氫氣。生產(chǎn)裝置主要由陰離子交換膜（AEM）、電極材料、集流器、雙極板和端板等組成。AEMWE目前處于實(shí)驗(yàn)室階段，受到廣泛關(guān)注源于其較高的成本效益：可采用過(guò)渡金屬催化劑取代鉑系催化劑；使用的AEM與Nafion膜相比更便宜；可選用更經(jīng)濟(jì)的不銹鋼作為多孔傳輸層和雙極板。

2.1.4 固體氧化物電解水技術(shù)（SOEC）

       固體氧化物電解是基于固體氧化物陶瓷電解質(zhì)傳導(dǎo)O^2-離子的電解水技術(shù)，電解槽通常在600～900℃運(yùn)行，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中用到或產(chǎn)生高溫蒸汽的用戶(hù)頗具吸引力。盡管前景廣闊，但固體氧化物電解水技術(shù)研究水平相對(duì)較低，與其材料、壽命、對(duì)溫度波動(dòng)的適應(yīng)性、循環(huán)次數(shù)有關(guān)。

2.2 綠氫應(yīng)用場(chǎng)景

       化工行業(yè)的應(yīng)用集中在合成氨、甲醇、煉化領(lǐng)域。作為化工原料和燃料，綠氫替代灰氫成為化工產(chǎn)品生產(chǎn)原料的路線逐漸被打通并完善，綠氨和綠色甲醇可以延長(zhǎng)可再生能源應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈；另外，《“十四五”全國(guó)清潔生產(chǎn)推行方案》明確提出對(duì)石油化工行業(yè)實(shí)施綠氫煉化降碳工程，煉廠的綠氫滲透率將持續(xù)提升，因而綠氫化工成為化工行業(yè)深度脫碳的重要途徑。2022年全球工業(yè)用氫量約為5300萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2030年將增至7000萬(wàn)噸。

       鋼鐵行業(yè)，代替焦炭直接還原。煉鋼的傳統(tǒng)工藝是利用焦炭燃燒提供的熱量和CO還原鐵礦石，但會(huì)產(chǎn)生大量CO₂，據(jù)估計(jì)噸鋼碳排放量接近2噸。而氫氣的還原產(chǎn)物僅為水，綠氫替代可作為鋼鐵行業(yè)的低碳冶煉技術(shù)得到廣泛推廣。預(yù)計(jì)到2060年，鋼鐵行業(yè)被用作高熱燃料和原料的氫氣需求量將分別達(dá)2000萬(wàn)噸和1500萬(wàn)噸。

       交通領(lǐng)域，應(yīng)用于重卡、公交車(chē)等車(chē)型。燃料電池汽車(chē)是氫能在交通領(lǐng)域應(yīng)用的主要途徑，比燃油車(chē)更加環(huán)保，相較電動(dòng)車(chē)在重型車(chē)輛上續(xù)航、載重、運(yùn)行環(huán)境等方面更具優(yōu)勢(shì)。2021年全球交通用氫總消費(fèi)量超3萬(wàn)噸，只占?xì)湎M(fèi)總量的0.03%，氫作為交通燃料僅占交通用能的0.003%，預(yù)計(jì)2030年交通用氫量有望達(dá)到800萬(wàn)噸；在我國(guó)，隨著各地方政府的政策推廣，到2025年氫燃料電池車(chē)的目標(biāo)總量將達(dá)到11.8萬(wàn)輛。

       電力行業(yè)，主要是分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供等方向。新能源作為新型電力系統(tǒng)的電源端，需配置短時(shí)功率調(diào)節(jié)和長(zhǎng)時(shí)能量調(diào)節(jié)的儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)解決隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性造成的問(wèn)題。氫能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能，是實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的重要載體。目前氫能發(fā)電尚不足全球發(fā)電量的0.2%，2030年發(fā)電用氫電力裝機(jī)有望超過(guò)5.8GW，電氫耦合技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 綠氫經(jīng)濟(jì)性分析

       綠氫的降本空間在于電力、設(shè)備、運(yùn)維及原料等成本。其中電力占總成本的60%～80%，是決定電解水制氫經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素，因此降低電價(jià)和設(shè)備電耗是主要的降本路徑。由于堿性電解槽和PEM電解槽等購(gòu)置費(fèi)用有較大差別，雖占比不高，但會(huì)影響固定成本和運(yùn)維費(fèi)用，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；a(chǎn)可實(shí)現(xiàn)降本。當(dāng)設(shè)備年運(yùn)行時(shí)間≥2000h、電價(jià)為0.20元/kW·h時(shí)，制氫成本在13～19元/kg，接近化石能源制氫成本；電價(jià)低至0.10元/kW·h時(shí)，制氫成本在8～12元/kg，綠氫與灰氫相比具備經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。另外，通過(guò)降低電解槽電耗，可減少制氫能耗成本。對(duì)于設(shè)備成本而言，一方面，提高設(shè)備電流密度能夠減少材料用量、降低設(shè)備成本；另一方面，技術(shù)成熟、規(guī)?；a(chǎn)使得各個(gè)環(huán)節(jié)成本持續(xù)下降，預(yù)計(jì)在2030年前電解槽成本將下降60%～80%。

3 綠色氨醇發(fā)展現(xiàn)狀

       氫能在大規(guī)模發(fā)展過(guò)程中也面臨一些挑戰(zhàn)：（1）運(yùn)輸用車(chē)載儲(chǔ)氫問(wèn)題；（2）缺少現(xiàn)成的氫儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施。氨和甲醇可以和氫實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，成為氫能的運(yùn)輸載體，助力各行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。全球范圍來(lái)看，氫氨醇示范項(xiàng)目大多分布在南非、歐盟、澳大利亞和沙特等可再生能源豐富的國(guó)家和地區(qū)。

3.1 綠氨發(fā)展現(xiàn)狀

       最常見(jiàn)的氨生產(chǎn)工藝是哈伯—博施（Haber–Bosch）工藝，哈伯在1918年因其發(fā)展而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。該合成過(guò)程通常在高溫（400～550℃）和高壓（10～25MPa）下，采用鐵基催化劑，在具有2～4個(gè)催化劑床的反應(yīng)器中進(jìn)行，氨轉(zhuǎn)化率為15%。原料氮?dú)馔ǔ?lái)源于深冷空分、變壓吸附（PSA）或膜分離法，而氫氣的來(lái)源有多種方式。目前全球每年氨產(chǎn)量約為2.5億噸左右，其中98%來(lái)自于化石能源制氨。在沒(méi)有CO₂捕獲的情況下，煤制氨碳排放量為3.2tCO₂/tNH₃，天然氣制氨碳排放量為1.8tCO₂/tNH₃，共產(chǎn)生約5億噸的CO₂排放，占全球碳排放量的1%～2%；而綠氨由綠氫和氮?dú)夥磻?yīng)得到，以太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源作為電力來(lái)源，對(duì)于實(shí)現(xiàn)制氨行業(yè)零碳排放至關(guān)重要。

N₂＋3H₂→2NH₃ ?H＝–92kJ/mol

       哈伯—博施法較苛刻的反應(yīng)條件導(dǎo)致對(duì)綠電的消耗需求較大，按照化石燃料原料連續(xù)生產(chǎn)要求優(yōu)化設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝對(duì)電力來(lái)源的穩(wěn)定性要求較高，這些都與可再生能源的特性相矛盾。因此在此基礎(chǔ)上研發(fā)出第二代釕基催化劑，在相對(duì)較低的溫度（≤400℃）和較低壓力（≤10MPa）下實(shí)現(xiàn)氨的高效合成，不僅能夠降低能耗，還可使裝置朝小型化、靈活化方向發(fā)展。當(dāng)前，釕基催化劑的研發(fā)主要從尺寸效應(yīng)、形貌效應(yīng)、載體選擇、助劑添加等方面展開(kāi)。

       光催化、電化學(xué)、等離子體、膜反應(yīng)器等新型合成氨工藝也進(jìn)入發(fā)展期，較溫和的反應(yīng)條件和靈活性使它們能夠更好地適應(yīng)可再生能源的發(fā)電特性；但目前集中于實(shí)驗(yàn)室階段，合成產(chǎn)率和效率等限制商業(yè)化的問(wèn)題還有待解決。綠氨合成過(guò)程及應(yīng)用領(lǐng)域詳見(jiàn)圖1。

       隨著綠氫的快速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，帶動(dòng)綠氨也成為未來(lái)能源系統(tǒng)的重要能源載體。氨的儲(chǔ)存條件相對(duì)溫和（常壓下–33℃，10bar下25℃），體積（–33℃，12.6MJ/L）和質(zhì)量（18.6MJ/kg）能量密度較高，燃燒時(shí)無(wú)碳排放，且生產(chǎn)和運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施完善、相關(guān)規(guī)范條例明確。因此，綠氨可直接利用，或通過(guò)分解為氫氣再利用，能夠成為下一代能源載體，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域的脫碳目標(biāo)。根據(jù)國(guó)際可再生能源署（IRENA）預(yù)測(cè)，氨作為氫的載體將從2030年的100～300萬(wàn)噸增加到2050年的1.1～1.3億噸。

       化工領(lǐng)域，綠氨可以用于制備各種化工產(chǎn)品，如硝酸、尼龍、聚氨酯、氮肥等，這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于制藥、塑料、紡織、建筑等行業(yè)。

       除了能源運(yùn)輸、儲(chǔ)存和化工原料外，氨還可直接用于高效高溫固體氧化物燃料電池（SOFC）、內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電。氨作為無(wú)碳燃料在使用時(shí)因不需要分解成氫氣和后續(xù)的純化過(guò)程，因此能夠?qū)崿F(xiàn)零碳足跡，且直接利用可以提高效率。氨用于高溫（200℃以上）固體氧化物燃料電池，分解反應(yīng)吸熱有助于SOFC的降溫，性能與氫燃料電池相似甚至更好。氨也可以用作內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)燃料，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳基燃料（天然氣、汽油、柴油）的替代；與氫相比，具有可操作范圍更寬、功率輸出大的優(yōu)點(diǎn)。目前，大多數(shù)研究都集中在將氨用于海上運(yùn)輸?shù)拇笮蛢?nèi)燃機(jī)和用于固定發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)中。2022年，國(guó)際海事組織IMO根據(jù)噸位5000噸以上的國(guó)際貿(mào)易用船消耗情況推測(cè)出全球燃油總消費(fèi)量約2.189億噸，按熱值折算，對(duì)應(yīng)綠氨約5.3億噸；同期全球合成氨產(chǎn)量約1.9億噸，因而綠氨在遠(yuǎn)洋航運(yùn)場(chǎng)景存在巨大市場(chǎng)。

       氨通過(guò)摻氨或純氨燃燒應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域時(shí)，作為燃料，具有高辛烷值、較高含氫量；作為還原劑，在稍微缺氧的環(huán)境下能夠?qū)⑷紵a(chǎn)生的NO_x還原為N₂，減少環(huán)境污染。

       當(dāng)前，綠氨的成本為720～1400美元/噸，預(yù)計(jì)到2050年將降至310～610美元/噸，降本空間在于電力成本、設(shè)備成本及合成氨工藝的成熟度等方面。綠氫成本每降低1元/kg，影響氨成本約176元/噸；電價(jià)每降低0.1元/kW·h，綠氨成本可降低約1000元/噸。未來(lái)隨著電價(jià)的降低和碳價(jià)的影響，綠氨將初步具備經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。

       據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前建成、在建和規(guī)劃階段的綠氨項(xiàng)目合計(jì)規(guī)劃產(chǎn)能已達(dá)800萬(wàn)噸，其中內(nèi)蒙古和吉林為規(guī)劃涉及主要省份。

3.2 綠色甲醇發(fā)展現(xiàn)狀

        我國(guó)傳統(tǒng)的甲醇生產(chǎn)原料以煤為主，包括煤氣化、變換、低溫甲醇洗、甲醇合成和純化等過(guò)程。我國(guó)甲醇行業(yè)年碳排量在2億噸以上，綠色轉(zhuǎn)型成為迫切需要。綠色可再生甲醇由綠氫和CO₂、生物質(zhì)、工業(yè)廢物、城市廢物等原料生產(chǎn)，分為生物甲醇和電制甲醇。

CO₂＋3H₂→CH₃OH＋H₂O ?H＝–49.2kJ/mol

       生物甲醇能夠?qū)崿F(xiàn)生物質(zhì)資源的高效利用，減少化石燃料的消耗和溫室氣體的排放，技術(shù)路線有兩種：生物質(zhì)氣化路線利用生物質(zhì)氣化的合成氣體（主要有CO和H₂）經(jīng)氣體重整合成綠色甲醇，可達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化效率和反應(yīng)速率；生物沼氣路線利用微生物將生物質(zhì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，加水轉(zhuǎn)化成氫氣與一氧化碳合成甲醇，但沼氣發(fā)酵反應(yīng)過(guò)程緩慢且需較大量的土地。另外，綠氫耦合生物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)氫碳比的調(diào)節(jié)，使碳源得到充分利用。

       電制甲醇通過(guò)碳捕集得到的CO₂和可再生能源電解水制得的綠氫合成，通常有直接催化加氫和間接加氫兩種方法，催化劑主要包括：以Cu為主要活性組分的Cu基催化劑，以Pd基催化劑為代表的負(fù)載型貴金屬催化劑，以In₂O₃為例的具有半導(dǎo)體性質(zhì)的金屬氧化物。其中，銅基催化劑因其低成本和高效合成而得到廣泛研究。從使用鋅—鉻氧化物催化劑的高壓法甲醇合成，到新型Cu–Zn–Al銅基催化劑的中壓合成，反應(yīng)條件、成本、效率都有極大優(yōu)化。基于碳捕集的綠色甲醇合成過(guò)程及應(yīng)用領(lǐng)域見(jiàn)圖2。

       綠色甲醇的應(yīng)用十分廣泛，從能源存儲(chǔ)介質(zhì)，到傳統(tǒng)的化工原料，再到燃料的替代品，均展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

       甲醇易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，建立供應(yīng)鏈只需對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行微小改動(dòng)。甲醇在室溫、常壓下為液態(tài)，其運(yùn)輸和儲(chǔ)存比氣態(tài)或低溫燃料（如液氫、液化天然氣）更安全、更便宜，能夠有效解決當(dāng)前氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系不成熟導(dǎo)致的應(yīng)用難題。同時(shí)，作為固碳載體，綠色甲醇具備較高的CO₂消納能力，每噸綠色甲醇可消納1.375噸CO₂。以化工行業(yè)為例，我國(guó)甲醇產(chǎn)能約有8000萬(wàn)噸/年，若大規(guī)模推廣綠色甲醇，可直接消納1.1億噸二氧化碳。

       在化工領(lǐng)域，烯烴、燃料和甲醛是甲醇最主要的三大下游需求場(chǎng)景，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于涂料、建筑、汽車(chē)、家電等行業(yè)。綠色甲醇的推廣應(yīng)用可以補(bǔ)充當(dāng)前原料的缺口，有利于CO₂資源化利用。

       由于甲醇和氫、氨相比具有更高的能量密度和相對(duì)易于儲(chǔ)存和處理的優(yōu)勢(shì)，與其他碳基燃料相比能夠有效利用CO₂并減少NOx、SOx和顆粒物的排放，被公認(rèn)是一種較有應(yīng)用前景的交通替代燃料。在車(chē)用燃料方面，假如國(guó)內(nèi)三分之一車(chē)輛使用甲醇燃料，就能減少8000萬(wàn)噸石油進(jìn)口，使1.32億噸CO₂得到利用。在航運(yùn)燃料方面，考慮到甲醇和柴油同為液體燃料，現(xiàn)有的傳統(tǒng)燃料運(yùn)輸和儲(chǔ)存基礎(chǔ)設(shè)施只需進(jìn)行些微改造即可將甲醇作為船用燃料供應(yīng)。目前，世界各地有100多個(gè)港口可裝卸甲醇，許多港口都擁有運(yùn)輸和供應(yīng)甲醇用作船用燃料的基礎(chǔ)設(shè)施。McKinlay等人根據(jù)2020年數(shù)據(jù)測(cè)算，若要滿足每年5萬(wàn)艘船舶的需求，甲醇年產(chǎn)量需增加859%，隨著技術(shù)成熟和產(chǎn)量增加，綠色甲醇將成為主力。綠色甲醇在技術(shù)上是減少排放的可行選擇，盡管甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)目前無(wú)法取代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的主導(dǎo)地位，但相信綠色甲醇在交通運(yùn)輸領(lǐng)域前景無(wú)限。

       綠色甲醇的降本空間在于電力成本、設(shè)備成本及CO₂成本等方面。若綠氫成本降至10元/kg，綠色甲醇成本可降至約3200元/噸；通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的生物沼氣、生物乙醇等碳源相對(duì)更為經(jīng)濟(jì)，但可用性與體量極為有限。綠色甲醇要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，需選擇生物質(zhì)燃料碳捕集與封存、直接空氣捕集等技術(shù)，雖然這類(lèi)技術(shù)成本更高，制得的綠色甲醇成本也相對(duì)較高，但長(zhǎng)期來(lái)看供碳能力更強(qiáng)、實(shí)施更靈活；因此碳捕集技術(shù)的發(fā)展對(duì)于綠色甲醇的推廣至關(guān)重要。當(dāng)前，綠色甲醇成本為800～1600美元/噸，隨著技術(shù)的進(jìn)步和電價(jià)的降低，預(yù)計(jì)到2050年將降至250～630美元/噸。

       截止至2024年初，我國(guó)已投產(chǎn)綠色甲醇項(xiàng)目約為30萬(wàn)噸，建成、在建和規(guī)劃階段的綠色甲醇項(xiàng)目涉及50余家，產(chǎn)能共計(jì)約2200萬(wàn)噸/年。

4 氫基能源發(fā)展前景

       在全球碳減排背景下，具有載氫、固碳、減排等多元功能的綠色氫基能源得到廣泛關(guān)注并逐漸成為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的載體。據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)（The Hydrogen Council）預(yù)測(cè)，2030年全球?qū)㈤_(kāi)始大規(guī)模使用氫能，2040年氫能將承擔(dān)18%的全球終端能源需求量，2050年氫能利用能夠減少20%的全球二氧化碳排放；到2050年，全球?qū)Π钡男枨箢A(yù)計(jì)是2020年的三倍，且大部分來(lái)源于綠氨，綠色甲醇需求量有望達(dá)2.5億噸。氫基能源從技術(shù)、應(yīng)用、政策等方面均具有廣闊的發(fā)展和提升空間。

（1）生產(chǎn)應(yīng)用工藝改造升級(jí)空間大。制備技術(shù)難題上，綠氫在于可再生能源電力系統(tǒng)適應(yīng)風(fēng)光波動(dòng)供應(yīng)的靈活性；綠氨在于生產(chǎn)的連續(xù)性與原料和能源波動(dòng)性的問(wèn)題以及下游的能源應(yīng)用技術(shù)方面（燃燒性能、氮氧污染物的排放、燃料發(fā)動(dòng)機(jī)）；綠色甲醇在于降低碳捕集技術(shù)成本。

（2）儲(chǔ)運(yùn)方式向高效率、低成本方向發(fā)展。未來(lái)氫基能源規(guī)模化發(fā)展，管道將成為長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹饕问健⑵渌\(yùn)輸方式為中短距離運(yùn)輸?shù)闹饕问?，成熟?chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的建立將助力氫基能源的應(yīng)用推廣。

（3）與新能源耦合模式、下游消納途徑多樣化。各地發(fā)展氫能的熱情高漲，為避免出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，探究光伏治沙＋制氫＋能源化工、熱電氣聯(lián)儲(chǔ)聯(lián)供等多種耦合模式，有效發(fā)揮氫基能源低碳清潔屬性和多元應(yīng)用潛力，加快交通、電力、建筑、工業(yè)等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)和配套設(shè)施研發(fā)，共同推動(dòng)氫基能源全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

（4）綠色氫基能源標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定體系更加明確。未來(lái)我國(guó)會(huì)逐漸建立起符合國(guó)情且與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的綠色氫氨醇標(biāo)準(zhǔn)體系，從而降低貿(mào)易壁壘與監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)；推進(jìn)綠色價(jià)值認(rèn)證，以碳排放量激勵(lì)氫基能源規(guī)?；M(jìn)程、促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈成本降低，保證綠色氫基能源高質(zhì)量發(fā)展推廣。