文/何焱 王茜 陳亮

作者供職于中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院

2024年3月，在全球航運業(yè)監(jiān)管機構國際海事組織（IMO）組織的會談中，34個國家支持對航運業(yè)制造的溫室氣體排放進行收費，預計可能在明年被IMO采納。在此之前，歐盟正在搶先開展對國際航運業(yè)溫室氣體排放的監(jiān)管。IMO與EU措施在2023年—2027年接連實施，持續(xù)加速航運業(yè)脫碳。后續(xù)計劃2025年批準措施并立法、2027年措施生效實施。

技術措施：基于目標的船用燃料標準，規(guī)范分階段降低船用燃料溫室氣體強度。溫室氣體燃料標準（GHG Fuel Standard，GFS）：GFS通過限制船舶使用的各種燃料的溫室氣體強度以及不會導致這些燃料價值鏈中排放增加的燃料生命周期（WtW,Well to Wake）基準，來減少WtW溫室氣體排放。

根據(jù)國海證券的整理，目前的主要中期經濟措施包括普遍性強制溫室氣體稅、繳納與獎勵措施：碳綜合稅制（Feebate，費補）機制、綠色平衡機制（GBM）等，以及可持續(xù)燃料與基金機制（IMSF&F）。

不采取任何措施的情形下傳統(tǒng)船舶與零排放船舶之間較大的成本差異很可能會影響投資決策。WtW碳稅有助于減少兩種船舶間的成本差異，激勵船東投資于零排放船舶，增加傳統(tǒng)船舶成本，但會對貿易產生較高的負面影響。Feebate大幅減少傳統(tǒng)船舶與零排放船舶之間較大的成本差異，大幅降低傳統(tǒng)船舶的成本增加，更有助于船東制定投資決策，并且在近10年（2014年—2023年）至2040年的過渡初期，不對傳統(tǒng)船舶和貿易造成不必要的負擔。

國際市場上綠色甲醇認證標準認可度比較高的是起源于德國，滿足歐盟《可再生能源指令》的國際可持續(xù)發(fā)展和碳認證（ISCC）體系。根據(jù)歐盟最新版本的可再生能源指令（Renewable Energy Directive II 2018/2001/EU，簡稱REDII指令），滿足歐盟標準的綠色甲醇可以分為生物燃料（Biofuels）、非生物來源的可再生燃料（Renewable Fuels of Non-Biological Origin）、再循環(huán)碳燃料（Recycled Carbon Fuels）三類。

想要生產符合歐盟標準的綠色甲醇并不容易，尤其是生產非生物來源的可再生燃料和再循環(huán)碳燃料類別的甲醇。一方面，想要達到相較于化石燃料70%的減排量，對綠色甲醇生命周期內的碳捕獲、甲醇生產和運輸過程的可再生能源滲透率提出了很高的要求。另一方面，若采用來自工業(yè)廢氣的碳源，則綠色甲醇產品將面臨在2035或2040年后不能繼續(xù)滿足歐盟標準的風險。

甲醇作為一種關鍵的基礎化工產品，超過80%的甲醇被用作化學工業(yè)的中間原料。我國的甲醇自給率已達到約90%。在產能結構中，煤制甲醇占比75.74%，天然氣制甲醇占9.85%，焦爐氣制甲醇占14.07%，整個甲醇行業(yè)的總碳排放量接近2億噸/年。如果采用清潔能源來合成綠色甲醇，以替代傳統(tǒng)的化石能源甲醇，那么甲醇工業(yè)的碳排放將幾乎為零，降碳效果顯著，并且能夠促進相關產業(yè)鏈的技術升級。

根據(jù)IMO的研究，綠色燃料制備技術預計在2030年前成熟并正式投入商業(yè)化運營，主要碳中和燃料產業(yè)與主機技術最晚在2025年成熟，綠甲醇、綠/藍氨為主的碳中和燃料產業(yè)最晚在2025年開始商業(yè)運營。受需求、生產效率以及碳捕集技術影響，綠色甲醇預計將在2030年左右實現(xiàn)廣泛的商業(yè)化生產。對于船用發(fā)動機而言，以甲烷運行的船用發(fā)動機已完全成熟（如LNG），生物甲烷和電子甲烷可以直接替代傳統(tǒng)燃料，并且不受技術限制，燃料電池則正在試點。根據(jù)IMO，船用甲醇主機已實現(xiàn)商業(yè)運營，船用氨主機將在2025年開始試運營。

甲醇作為船用燃料在世界上有大約90個港口供應。目前運營的大多數(shù)甲醇燃料船舶都是化學品船，并將甲醇供應到其專用污油艙中，作為其貨物裝載操作的一部分，因此，有必要進一步發(fā)展和擴大加油基礎設施，以促進增加除油輪以外的甲醇燃料船舶。

目前的運輸網絡，每年運輸大約5000萬噸氨和甲醇。氨的海運量每年約有1800萬-2000萬噸，甲醇的海運量為3000萬噸（Dolan，2019年），目前已有100多個主要港口提供甲醇，其中47個港口的儲存設施超過5萬噸（Methanol Institute甲醇研究所，2020年）。全球現(xiàn)有氨碼頭約215個，甲醇碼頭約120個，并有儲存基礎設施。這一基礎設施可以作為使用氨和甲醇作為航運燃料的分銷網絡的起點，降低“最后一英里”成本。目前儲存和分配的氨和甲醇主要由化石資源生產。

造船廠將繼續(xù)擴大綠色燃料船舶的生產規(guī)模，以匹配更多綠色燃料。一旦需求明確，造船廠將有能力在短時間內擴大動力改裝、能源效率技術和船上碳捕捉設備的生產和安裝，加速擴大生產。

綠色燃料與傳統(tǒng)燃料之間較大的成本差異是采用綠色燃料的主要障礙；同時，缺乏明確的需求信號以及對綠色燃料未來價格的不確定性的擔憂，也是目前航運業(yè)并未大規(guī)模采用綠色燃料的關鍵原因。綠色燃料比化石燃料貴3-4倍，兩者之間存在巨大的價格差距，這可能使運費居高不下。根據(jù)英國航運咨詢公司德魯里的預測，轉向綠色甲醇將使燃料成本增加350%。這意味著，從亞洲到歐洲的每40英尺集裝箱的新增成本，將超過1000美元。

根據(jù)IMO的數(shù)據(jù)，要達到2050年的脫碳目標，從2030年開始，燃料生產需要每年平均6%—12%的增長率。

根據(jù)國際可再生能源署預估，到2050年，全球甲醇產量將達到5億噸，其中綠色甲醇（含生物甲醇）達3.85億噸，綠色甲醇行業(yè)市場前景廣闊。

2023年中國甲醇總產能約10630萬噸，年產能增速4.5左右。其中從工藝來看，煤制甲醇產能占比穩(wěn)定在75.74%%，主要集中于西北地區(qū)；天然氣制甲醇占比為9.85%%，主要分布在西北和西南地區(qū)；焦爐氣制甲醇占比略有提高至14%，主要分布在華北和西北地區(qū)。從地區(qū)分布來看，西北地區(qū)為我國的主產區(qū)，產能占比約35以大型裝置為主，其次是華北和華東區(qū)域，分別占全國產能18%和29%左右，產業(yè)集中程度相對較高。

我國《產業(yè)結構調整指導目錄（2024年本）》，將天然氣制甲醇（二氧化碳含量20%以上的天然氣除外）、100萬噸/年以下煤制甲醇生產裝置列為限制性產能，限制了傳統(tǒng)甲醇產能的發(fā)展。

根據(jù)IMO，估計2030年航運業(yè)的綠色燃料供應量為0.2EJ-2.5EJ，2040年為0.8EJ-9.3EJ，2050年為1.3EJ-19.7EJ。2024年2月26日，全球甲醇行業(yè)協(xié)會（MI）與芬蘭咨詢公司GENA Solutions Oy宣布合作開發(fā)了一個生物甲醇和電制甲醇項目數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)庫匯總了截至2024年7月全球的183個甲醇生產項目，歐洲74個項目，中國66個，北美21個，其他地區(qū)22個。預計到2028年，總產能將迅速擴大到2560萬噸。

據(jù)國海證券統(tǒng)計，國內目前已經規(guī)劃的綠色甲醇項目產能累計達到了1033.75萬噸/年，其中2023年已投產20萬噸產能；3項綠色甲醇項目計劃將在2024年建成，對應披露產能達到約125萬噸/年；5項綠色甲醇項目計劃將在2025年建成，對應披露產能達到約190萬噸/年；遠期仍有698.75萬噸/年綠色甲醇產能規(guī)劃。

根據(jù)DNVAFI，2023年全年新增甲醇燃料船舶138艘（不包括甲醇運輸船），幾乎是2022年35艘訂單的四倍。DNV表示，甲醇燃料船舶中占“主導部分”是集裝箱船（106艘），其次是散貨船（13艘）和汽車運輸車（10艘）。

進入2024年后，海運業(yè)對替代燃料的熱情絲毫沒有減弱的跡象。根據(jù)挪威船級社海事部（DNV Maritime）的數(shù)據(jù)，自年初以來，已有23艘甲醇燃料船舶進入了航運替代燃料指數(shù)（AFI）數(shù)據(jù)庫。甲醇燃料船的訂單主要集中在集裝箱船行業(yè)，這鞏固了該行業(yè)向可持續(xù)燃料發(fā)展的勢頭。

至2024年2月1日，總共有257艘甲醇燃料新造船（現(xiàn)有船舶+訂單），包括大型集裝箱船，化學品油輪，渡輪，汽車運輸船和散貨船。一艘16000TEU的大型集裝箱船每年可以消耗35000—40000噸甲醇。對甲醇作為船用燃料的預期需求推動了從傳統(tǒng)和低碳原料中擴大甲醇供應的興趣。

展望未來，DNV對2028年的預測凸顯了一個充滿希望的發(fā)展軌跡。該組織預計，除液化天然氣運輸船以外，液化天然氣動力船舶將有令人印象深刻的1016艘船舶。此外，該預測還包括218艘使用液化石油氣（LPG）的船舶和257艘以甲醇為動力的船舶。

除了液化天然氣之外，替代燃料的使用目前還非常有限。根據(jù)向國際海事組織提交的5，000總噸及以上船舶的2021年燃料油消耗數(shù)據(jù)報告，8.8EJ的總消耗量中僅0.11%為替代燃料（不包括LNG），而如果包括LNG，則為7%。下圖顯示了報告的各種替代燃料的排放量，但LNG除外（消耗量為0.6EJ）。

根據(jù)國際能源署IEA預測，現(xiàn)代液體生物燃料的需求，包括汽油，柴油，船舶和航空燃料，其能量主要來自生物非電力來源，在2040年左右達到峰值之前，將增加200%。根據(jù)凈零排放路線圖NZE情景，生物能源、氫和氫基燃料在航運和航空領域的能源消耗中所占比例從目前的不到1%上升到2030年的近15%，到2050年將達到80%，貢獻了5%的全球累計減排。

綠色/生物甲醇未來的市場空間主要將來自“高碳醇”的存量替代和綠色航運業(yè)的增量需求。根據(jù)IRENA數(shù)據(jù)預測，若綠色/生物甲醇針對現(xiàn)有“高碳醇”存量市場分別實現(xiàn)10%、30%、50%的逐步替代，則到2050年綠色/生物甲醇的市場規(guī)模預計為5000萬噸、1.5億噸、2.5億噸。根據(jù)IMO的研究報告統(tǒng)計分析，若新增的151艘甲醇船舶油當量消耗按目前的均值測算，則油當量需求約120萬噸/年（折算甲醇量255萬噸/年）。若新增的1376艘船舶訂單按目前所有船舶類型的均值油當量測算，則需碳中性燃料約1100萬噸，若全部以甲醇為燃料，則折合甲醇需求約2325萬噸/年。

根據(jù)相關數(shù)據(jù)測算結果顯示，第一，按照生物質甲醇為計算依據(jù)，生物質原料的收購價格在200-500元/年計算，生物質甲醇的成本在4000元/噸左右，如果生物質收購價格較低，生物質甲醇生產的成本能夠降低至3000元/噸附近。

第二，如果按照生物質發(fā)酵和綠氫的生產方式制備甲醇，其成本約在5000元/噸附近，其中氫氣的成本按照1.5-2元/Nm3。這種方式制備的甲醇，是指利用風電進行電解水制氫的成本計算，而碳源主要來自生物質發(fā)酵。

第三，電解水制氫氣，其中氫氣不外售，并且整個生產過程中存在二氧化碳的捕集，得到綠色甲醇的成本將會超過6500元/噸。如果氫氣考慮外售，成本可以降低500元/噸，如果考慮二氧化碳捕集，成本可能會增長500元/噸。這一生產工藝中，采用的是市場電生產，并非采用光電，其中成本出現(xiàn)了大幅增長。

第四，采用生物沼澤氣和氯氣制備綠色甲醇，其中沼澤氣的成本約在2元/Nm3，得到綠氫的成本約在5000元/噸。這一生產工藝中，氫氣成本占到此次生產工藝的大頭，對于綠色甲醇的成本影響較大。

從經濟性角度來看，綠色甲醇生產成本遠高于傳統(tǒng)化工制甲醇的成本，經濟性方面不具備競爭力。

世界經濟論壇委托進行的一項研究顯示，航運業(yè)脫碳所需的資本投資在1萬億美元—1.9萬億美元之間，替代燃料相關的建設投資便占到其中的85%—90%。馬士基公司表示，船舶使用甲醇或氨能將使運輸成本增加10%—12%。而業(yè)內更普遍的一種觀點認為，如果航運業(yè)要在2050年實現(xiàn)凈零排放，至少需要進行2.4萬億美元的投資。

未來幾十年里，航運業(yè)向碳中和過渡的過程中，仍需要大量投資。DNV預計，在2050年前的脫碳過渡階段，每年需要的額外資金達80億—280億美元。除了對船舶投資外，DNV還預計，為了滿足到2050年船舶所需碳中和燃料的使用，每年陸上需要投資300億—900億美元用于提高產能、燃料分配和基礎設施建設。當航運業(yè)實現(xiàn)完全脫碳時，更昂貴的能源和陸上投資可能會使每年的燃料成本增加1000億—1500億美元，較現(xiàn)在增加70%—100%。

在綠色甲醇方面，歐盟經過多年布局已經將其定義的綠色甲醇標準推向全世界。而在歐盟的標準下，利用生物質生產綠色甲醇的相關標準較低，而非生物來源的綠色甲醇的標準則很高。從現(xiàn)有產能來看，歐洲也是目前全球綠色甲醇產能最大的地區(qū)，目前德國綠色甲醇產能最高可達20萬噸/年以上，挪威產能達18萬噸/年。

2024年以來，大批頭部企業(yè)紛紛推進綠色甲醇項目，包括能源領域的中廣核、中國能建、國家電投、巴斯夫等，交通行業(yè)的吉利集團、中遠海運、招商輪船等。

國內綠色低碳甲醇呈現(xiàn)多技術路徑并行發(fā)展的格局，煤化工耦合綠氫、生物質耦合綠氫、二氧化碳加氫共3種技術路線均有10萬噸級項目落地。截至2023年11月，據(jù)能景研究統(tǒng)計，國內已披露有綠色低碳甲醇項目35項，其中26項已披露產能，合計約783.8萬噸/年；22項已披露投資，合計約1674.7億元。截至2023年11月，我國建成及在建的二氧化碳加氫制甲醇項目約3項，總產能約21.1萬噸/年。我國規(guī)劃的二氧化碳加氫制甲醇項目約3項，總產能約40萬噸/年。規(guī)劃中仍以工業(yè)低碳氫源規(guī)模最大，最大規(guī)劃項目為吉利集團的寧夏吳忠市30萬噸/年綠色低碳甲醇項目。

隨著綠氫的發(fā)展和電力多元轉換（power to X）的探索，由綠氫制備綠氨、綠色甲醇、綠色航煤在船舶、飛機等交通領域的應用逐漸受到關注。在船舶領域，2023年，中國遠洋海運集團有限公司、國家電投等央企正全力推動國內首批綠色甲醇生產項目落實落地，短期內，船舶領域仍將以燃料油為主，LNG和甲醇、氨等將作為輔助，長期來看，綠色甲醇和綠氨的優(yōu)勢將逐漸大于LNG，成為替代燃料油的主力。而在航空領域，2023年以來，內蒙古、黑龍江等地都有綠氫、綠色甲醇制取綠色航煤項目的落地。

2023年12月26日，工信部、國家發(fā)展改革委等五部委聯(lián)合印發(fā)《船舶制造業(yè)綠色發(fā)展行動綱要（2024—2030年）》。目標到2025年，船舶制造業(yè)綠色發(fā)展體系初步構建：綠色船舶產品供應能力進一步提升，船用替代燃料和新能源技術應用與國際同步，液化天然氣（LNG）、甲醇等綠色動力船舶國際市場份額超過50%。

2023年12月27日，國家發(fā)展改革委修訂發(fā)布《產業(yè)結構調整指導目錄（2024年本）》，《目錄》在新能源鼓勵類產業(yè)的發(fā)電互補技術與應用領域，增加了“電解水制氫和二氧化碳催化合成綠色甲醇”，為我國氫能產業(yè)的落地應用與市場普及打開了新思路。綠色甲醇合成技術有助于破解氫能“制儲運加”各環(huán)節(jié)難題，為氫能源安全高效運用提供了落地路徑，是我國實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”、建設現(xiàn)代能源體系的重要抓手。

2024年3月，國務院印發(fā)《推動大規(guī)模設備更新和消費品以舊換新行動方案》。方案提出，實施設備更新行動，加快高耗能高排放老舊船舶報廢更新，大力支持新能源動力船舶發(fā)展，完善新能源動力船舶配套基礎設施和標準規(guī)范，逐步擴大電動、液化天然氣動力、生物柴油動力、綠色甲醇動力等新能源船舶應用范圍。綠色甲醇可能最先在大型船運領域普及應用，有望推動全球加速由低碳化向零碳化、負碳化邁進。