4绿电及CO2转化消纳

绿电是指在生产电力过程中的CO2排放量为零或趋近于零，绿电主要来源为太阳能、风力、水力、生物质能、地热等，我国绿电主要以太阳能和风能为主。2022 年 5 月 12 日，中央宣传部举行的“中国这十年”系列主题新闻发布会介绍道，我国风电、光伏发电等绿色电力装机容量居世界第一。

2022 年 7 月举行的 《中国电力行业年度发展报告2022》 发布会报道，2022年年底全国发电装机容量达到26亿千瓦左右，其中非化石能源发电装机合计达到13亿千瓦左右，预计到2025年，我国电源装机达到30亿千瓦左右，其中非化石能源发电装机占比约 50%，煤电发电量占比将从 2020 年的61%下降到2025年的56%。

绿电的生产易受自然条件影响，随着我国绿电装机规模不断增大，需要考虑及时消纳问题，以避免“弃风弃光”或建设高成本的化学储能系统。将绿电电解水制氢再合成甲醇的技术路线则是一个很好的解决方案。甲醇质量能量密度达19.95GJ/t，既可作为优质燃料，又是大宗的基础化工产品，相比氢气而言储运成本更低、更安全。氢气运输成本为32.2~64.3CNY/（GJ·100km）、甲醇的运输成本则为1.49~2.72CNY/（GJ·100km）。因此，绿色甲醇可以作为绿电消纳的良好载体。

计算发现，若采用成熟的碱性槽电解水制氢 （制氢电耗约 4.5kWh/m3）、氢气 用 于 合 成 甲 醇 ， 每 制 得 1t 甲 醇 至 少 可 消 纳9830kWh 绿 电 ， 其 中 制 氢 9480kWh、 合 成350kWh。目前我国甲醇产能接近9800万吨，若全部采用绿电制氢并甲醇合成，预期最大将消纳9633.4×108 kWh绿电，而据国家统计局发布的能源数据，2022年我国风力发电量6867.2×108 kWh、太阳能发电量2290×108 kWh，绿色甲醇远期消纳绿电能力与两者目前的发电总量接近；另一方面，与当前主流的锂电化学储能对比，锂电电芯单体能量密度约160Wh/kg，折合5.76GJ/t，1t甲醇存储能量是锂电的3.46倍。

党的二十大报告要求“加强煤炭清洁高效利用”，全国能源工作会议要求“发挥煤炭的兜底保障作用，着力调整优化能源结构”。文献显示，我国当前有至少超过1600个大型CO2排放源，包括火电厂、水泥厂、钢铁厂、石油、化工等；国际能源署 （IEA） 在2020年报告预测，2030年我国碳捕集量约达4亿吨、2050年约16亿吨、2070年约22亿吨，目前基于燃煤电厂烟气捕集1t CO2综合成本超过 300 元（化学吸收法），而空气捕集的成本更高。大量CO2捕集下如不能形成资源利用产生经济效益，会对碳中和目标带来不利影响。

CO2是合成绿色甲醇必需原料之一，因此绿色甲醇生产可与捕集的CO2形成工艺上的匹配及上下游产业链关系，促进CO2消纳并带来经济效益。煤化工领域一直也是大的CO2排放源，采用煤、天然气等制备化工原料或材料时，CO2排放量很大且浓度高。从CO2捕集角度看，对煤化工过程的CO2进行捕集方法更灵活、成本比从大气或烟气捕集更低；从发展绿色甲醇角度看，CO2的来源可能先从煤化工捕集开始。