今天要给大家分享的是国际可再生能源署(IRENA)的《创新前景:可再生甲醇报告》。
可再生甲醇当前的生产成本高昂,产量相对较低。但随着正确政策的出台,可再生甲醇有望在 2050年之前具备一定的成本竞争优势。
甲醇天然存在于水果、蔬菜、发酵食品和饮料、大气甚至太空中。历史上甲醇通常被称为木醇,因为它最初是作为木炭生产中的次要副产品通过木材的破坏性蒸馏产生的。通过这一工艺,每吨木材仅能生产约10-20 升(L)的甲醇(以及其他产品)。
19 世纪 30 年代初,以这种方式生产的甲醇用于照明、烹饪和取暖,但后来被更便宜的燃料(尤其是煤油)取代。有趣的是,20 世纪 20年代之前,木材一直是甲醇的唯一来源。这之后出现了煤制甲醇的工业生产,20 世纪 40 年代开始应用天然气生产。向化石资源生产的转变极大提高了甲醇的产能。
快进至 2019 年,在每年生产的近1亿吨甲醇(1,250亿升)中,超过 60%用于通过甲醇制烯烃(MTO)途径合成甲醛、乙酸、甲基丙烯酸甲酯、乙烯和丙烯等化学品。然后这些基础化学品通过进一步处理生产数百种与我们的日常生活息息相关的产品,例如油漆、塑料、建筑材料和汽车零件等。
在甲醇生产的化学制品中,甲醛占比最大,主要用于制备苯酚、脲、三聚氰胺甲醛和聚缩醛树脂以及丁二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯(4-苯基异氰酸酯)(MDI)。例如,MDI泡沫在冰箱、门、汽车仪表板和翼子板中用作隔热材料。甲醛树脂用途广泛,主要用于例如刨花板、胶合板和其他木板制造等木材工业中的粘合剂。
MTO 工艺可在甲醇的全新用途中替代相对比较传统的乙烯和丙烯石油化工生产方式,并已见证了过去十年中国聚乙烯和聚丙烯产量的巨大增长。从2010 年的零生产到现在,通过 MTO 生产的甲醇约占全球消费量的25%(MMSA,2020年)。
甲醇还有许多其他用途,包括溶剂、防冻剂、挡风玻璃清洗液以及废水处理厂的反硝化应用(Olah,2018 年)。
图7.全球甲醇需求和生产能力(2001-2019)
注:西欧合同平均变现价格,FOB鹿特丹。
来源:基于MMSA(2020)的数据。
通过气化利用生物质和 MSW 生产甲醇
对于生物甲醇而言,本报告确定生产成本的方法与许多利益相关方接受和使用的方法类似。可持续交通论坛(Sustainable Transport Forum)下的高级生物燃料小组(SGAB)(Maniatis等人,2018 年)在收集整理“生物燃料成本”报告基础信息的过程中确认了这一方法(欧盟 STF,2019 年)。
上述报告是“高级生物燃料-降低成本潜力”报告中所介绍项目的基础(Brown等人,2020年)。在本报告中,已对上述两个报告中的生物质热能转化项目相关信息进行了更新和调整,并且采用相同方法估算使用各种生物燃料的生产成本。
该方法给出了甲醇成本构成中的 CAPEX 成本、OPEX成本(不包括原料)和原料成本。CAPEX基于在建项目的可获取数据计算得出。有时成本根据与所研究项目相似的项目成本估算得出。
本报告重点关注一种产品,投资强度以美元/吨/年表示。在某些情况下,如果产品不是甲醇,则以美元/千瓦表示,以便与常见的基础能源进行比较。比较投资强度时,工厂规模是一项重要考虑因素。CAPEX等于建造工厂的隔夜投资成本,且不包括建造期间的利息成本或营运资本。资本回收费用由估计为均化年度资本成本(基于15 年期实际利率为 10% 的年金贷款即 13.2% 的系数计算,表示为每年 CAPEX 或CAPEX/y)的年度成本组成。充分详尽的项目经济模型因素,例如赠款支持水平、负债权益比率、还贷宽限期和摊销期等均不包括在内。
OPEX(不计原料),以CAPEX的年度百分比或生产成本的百分比表示。百分比包括工厂供料、人工及原料相关成本、维护及副产品处置成本。可用情况下,项目估算的相关数据将成为使用的百分比或其他数字的基础。
根据性能数据和原料成本估算原料成本贡献。
生产成本估计为每年的资本回收费用、OPEX和原料采购成本之和除以生产产量。
如表 4 所示,2020 年第 2-3 季度期间,我们联系了许多项目开发商和工厂所有者获取信息。表12和表13 列出了收集的相关信息,从中可以明确生产成本的CAPEX 因素。表12列出了指定甲醇为最终产品的项目,表13列出了其他气化项目。
表 12.生物甲醇厂的资本成本
表13.其他产品气化工厂的资本成本
本文内容来源于:国际可再生能源署(IRENA),责任编辑:胡静,审核人:李峥
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《创新前景:可再生甲醇报告》
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