目前，国内外对“绿色甲醇”还没有准确的定义和统一的标准，而是由“绿氢”概念的衍生出来的一个概念，是对甲醇原料来源可再生、制造过程清洁环保的一个习惯性表达，目前相关的概念有“低碳甲醇”、“绿色甲醇”、“碳中和甲醇”，但显然这几个概念都有不同的内涵和外延。一般认为甲醇原料可再生或可循环，如生物质制甲醇，或利用可再生能源如太阳能、风能、水能等可再生能源电解水制氢，而且甲醇制取过程吸收的原料碳与甲醇使用过程中排放的碳达到“碳中和”。但国内没有明确的标准，目前“绿色甲醇”的定义没有明确的边界，但要实现国际间贸易，必然需要遵循能够达成共识的标准。

绿色甲醇认证依据

欧盟在2018年12月通过的《可再生能源指令 (Renewable Energy Directive II 2018/2001/EU，简称RED II指令)》， RED II指令要求欧盟成员国提出本国目标和2021年7月前的过渡方案。如德国在2021年5月通过《生物燃料法》，要求到2030年生物燃料使用占比至少达到25%。同时，为保证目标的实现，成员国推出相应的扶持计划(Support Scheme)，如荷兰对生物燃料产生的减排量双倍奖励、德国使用生物燃料可获得碳税优惠、英国对可再生能源上网电价进行补贴等。

2021年欧盟对此法律进行了修订。根据修订后的指令，到2030年，可再生能源在欧盟最终能源消费总量中的总体目标份额将从32%上升到40%。在运输中占26%的可再生能源份额，高于原来RED II立法中的14%。

目前市场上的认证“可再生甲醇”的依据即是RED II指令，在这个指令下面区分生物燃料 (Biofuel)和非生物源可再生燃料（RFNBOs，如氢和氨）。

图1 对可再生甲醇与低碳甲醇的界定

原料和相关碳排放量，甲醇可分为高碳或低碳排放强度。通常认为由煤炭和天然气生产、且不涉及碳捕获或可再生能源的甲醇具有高碳排放强度（棕色和灰色甲醇）;而由各种形式的可再生能源或采用碳捕获系统的化石燃料生产的甲醇或其组合碳排放强度较低（低碳甲醇、蓝色和绿色甲醇）。甲醇还可分为可再生与不可再生甲醇。为了符合可再生能源标准，用于生产甲醇的所有原料都必须来自可再生能源（生物质、太阳能、风能、水能、地热能等），而以化石能源生产的甲醇显然属于不可再生甲醇。

因此，按照甲醇的两种分类方法，可以归纳为两种减碳替代的甲醇：一是低排放强度+可再生原料和可再生能源生产出来的甲醇为可再生甲醇；不可再生+低排放强度中的CCUS生产的甲醇可以叫低碳甲醇。中间就会留下一个空挡，即部分原料可再生，另外一部分不可再生，也就是煤化工与绿氢耦合制甲醇，这就是前瞻研究院文章《绿色甲醇产业技术趋势展望》（预见2024：绿色甲醇产业技术趋势展望）中将这种甲醇列入“绿色甲醇”的一个原因。

在国际可再生能源署 (IRENA)和甲醇研究所 (MI) 报告《创新前景可再生甲醇（2021）》中，可再生甲醇由化石能源以外的含碳原料制成，例如生物质、沼气、废物流和 CO2（例如从烟道气或通过 DAC 捕获的二氧化碳）。可使用可再生能源和可再生原料通过两种途径生产：

（1） 由生物质生产的生物甲醇。潜在的主要可持续生物质原料包括：林业和农业废弃物及副产品、垃圾填埋场产生的沼气、污水、MSW 和制浆造纸业的黑液。

（2） 使用从可再生资源（碳捕获和存储 [BECCS]和直接空气捕获 [DAC] 的生物能源）中捕获的 CO2 和绿氢（即可再生能源发电生产的氢气）生产的绿色甲醇。

甲醇生产工艺与分类

甲醇可由浓缩碳源⸺例如天然气、煤炭、生物质、副产品流，甚至包括工业烟气或直接空气捕获 (DAC) 等各种来源产生的二氧化碳 (CO2) 生产。甲醇之所以被列入替代能源无非是其可以实现低排放和可再生，但目前约 65％ 的甲醇生产来源于天然气重整（灰色甲醇），而其余 35％ 主要来源于煤气化（棕色甲醇）（Dolan，2020 年），仅有约0.2％ 来自可再生资源（绿色甲醇）（IRENA，2021年），所以，要达到替代能源的目的就需要重新设计甲醇的生产工艺。其中，低碳甲醇(LCM)和可再生甲醇是目前被推广的工艺。

低碳甲醇：工艺主要是减少天然气制甲醇中的 CO2排放。一种方法是将其他工艺中的CO2 注入甲醇合成回路。另一种方法是对天然气制甲醇的第一步进行脱碳，即重整制合成气的步骤。

案例1：梅思恩公司 (Methanex Corporation) 在加拿大梅迪辛哈特工厂生产 LCM，方法是将从邻近工业设施中捕获的 CO2 注入甲醇合成回路。若 LCM 用作燃料，此工艺可显著减少 GHG 排放。据 Methanex 称，与汽油驱动汽车相比，完全依靠 LCM 的汽车每公里将减少从油井到车轮过程的 30% CO2 排放（Hobson 和Márquez，2018年；Methanex，2018 年）。

案例2：甲醇生产商如卡塔尔燃料添加剂有限公司(Qatar Fuel Additives Company Limited) 已开始运营， CO2 回收工厂从烟气中提取 CO2 并将其重新注入甲醇合成回路，从而减少 GHG 排放和耗水量（QAFAC，2020年；Hobson 和 Márquez，2018 年）。

案例3：宝丰能源 (Baofeng Energy) 建设由200 兆瓦 (MW) 光伏 (PV) 发电厂供电的绿氢发电厂，每年可生产约 1.3 万吨 H2（1.6 亿立方米 [m3]））（Hill，2020 年）。所获得的绿氢将供料于煤制甲醇工厂，以提高产能并减少碳排放。电解步骤中产生的氧气副产品将代替部分煤气化中的空气分离氧，从而降低了制氢成本。

案例4：加拿大的先进化学技术公司 (Advanced Chemical Technologies) 在计划建设一座甲醇日产量 5,000 吨的工厂，以天然气、邻近产业的废弃 CO2 及大型 660MW 水电电解槽生产的 H2 为原料。因此，该工厂的CO2 排放为零，且还会将工业排放的部分 CO2 再循环利用到绿色甲醇（可再生能源电力生产的甲醇）生产中（AChT，2020 年）。

可再生甲醇：以林业和农业废弃物及副产品、沼气、污水、城市固体废弃物 (MSW) 和制浆造纸业的黑液等生物质生产的可再生甲醇通常称为生物甲醇。从可再生能源电力生产的二氧化碳和绿氢中获得的可再生甲醇通常称为“绿色甲醇”。包括生物质和 MSW 生产的生物甲醇。

案例1：Enerkem 已在加拿大埃德蒙顿进行了数年的 MSW 气化项目。由于多种原因，Enerkem中间 遇到了运营问题，当前这一状况正在改善。2019 年，其气化的 MSW 原料数量为 6 万吨，但其额定年产能为 10 万吨。Enerkem 2019 年有两个计划停机时间，这对产量产生了影响并解释了部分差异的产生原因。从 2015 年投产到 2019 年底，该装置的运行时间超过 10,000 个小时，生产了 400 万升甲醇。2017 年和 2018 年安装了甲醇转化制乙醇装置，并于 2018 年底投入生产。此后，该工厂开始生产乙醇。

案例2：自 2018 年以来，德国化工公司巴斯夫 (BASF) 位于德国路德维希港的既有甲醇生产设施一直使用生物甲烷与天然气共同供料（BASF，2018 年）。与传统甲醇生产相比，GHG 排放减少了至少 50％。产品的可再生能源部分已通过 REDcert 标准（REDcert，2020年）认证，该标准是欧洲委员会根据可再生能源指令 (RED) 认可的生物燃料标准。

案例3：当木浆转化为纸浆以进一步加工为各种质量的纸张时，蒸煮器中的木屑会与蒸煮化学品（主要是氢氧化钠和硫化钠）发生反应形成粗甲醇。瑞典一家大型工厂2020 年第 2 季度启动了这一装置，这是全球首个以该类型来源生产 AA 级甲醇的装置（Södra，2020a）。该装置的产能为5,250 t/y。Södra 声称他们的全新甲醇产品生产工艺可减少 98% 的 GHG 排放。

使用 CO2 生产的甲醇（绿色电甲醇）：绿色电甲醇是一种液态产品，可通过一步式催化工艺从 CO2 和绿氢中轻易获得。通过 Power-to-X 技术生产的绿色电甲醇被视为一种电燃料（合成燃料）和电化学工艺。最简单也最成熟的方法是使用可再生电力通过电解水工艺制氢，然后与 CO2 催化反应形成绿色电甲醇。另一种方法是通过电解生产合成气（CO 和 H2 两种成分），然后根据传统甲醇生产方式将合成气转化为绿色电甲醇。CO2 与电解水产生的 H2 反应是当前生产绿色电甲醇的唯一实用方法。

图2：通过电解和电化学过程生产e-甲醇的方法，资料来源：Aienergy01,其中图中绿色甲醇英文表达为E-methanol。资料来源：IRENA《创新前景：可再生甲醇》

用于绿色电甲醇生产的 CO2 原料根据其来源可大致分为两类：

一是来自发电厂、钢铁和水泥厂等各种工业来源的CO2。这种情况下，CO2 极有可能来源于化石燃料的燃烧。即使进行了循环利用，它仍然基于化石燃料、不可再生的CO2，且整个工艺中 CO2 净排放仍然为正。但是，考虑到这些来源的 CO2 通常会排放到大气中，作为替代方式可将其进行再利用与绿氢共同生产低碳甲醇。

第二类是通过直接空气捕获 (DAC) 或生物质来源从大气中获得的 CO2。为了实现可再生、可持续以及碳中和或 CO2 净零排放，未来将越来越多地使用生物来源的 CO2，蒸馏厂、发酵装置、MSW、沼气以及其他装置来源（例如通过燃烧生物质发电的发电厂）。这些来源的 CO2 通常被视为废气排放到大气中（通常导致大气压力下 CO2 浓度极高）。

从这些装置捕获、存储或利用 CO2 的工艺通常称为生物能源与碳捕获和储存 (BECCS) 或生物能源与碳捕获和利用 (BECCU)（Consoli，2019年）。将绿色甲醇和生物甲醇生产在同一 BECCU 工厂中结合可提供诸多优势。随着 DAC 技术的开发和商业化，从大气中人为捕获 CO2 作为生物质通过光合作用从空气中捕获 CO2 的补充也开始具备可能性（Goeppert 等人，2014 年；Sanz-Pérez 等人，2016 年）。BECCS、BECCU 和 DAC 可在绿色甲醇生产中实现碳中和或净零排放的循环。

图3 用于生产甲醇的 CO2 原料，资料来源：IRENA《创新前景：可再生甲醇》

氢气原料：风能和太阳能光伏发电对于大规模部署可持续电解工艺而言具备最大潜力。它们是世界上增长最快的能源，可提供清洁和实惠的电力。

案例1：2011 年，国际碳回收公司 (CRI)）在冰岛开办了首家使用当地可利用的廉价地热能将 CO2 转化为甲醇的现代商业回收工厂。该商业示范工厂采用 Johnson Matthey/Jacobs 的设计，基于当地现有地热能源（热水和蒸汽）转化 CO2 的甲醇年产能为 4,000 吨（约 12 吨/天）。（CRI，2020 年）。必需的 H2 则使用廉价的地热发电通过电解水产生。冰岛将这种开发作为利用和可能出口其廉价和清洁电力的方式。生产的甲醇（称为 Vulcanol）当前与汽油混合应用于生物柴油生产和废水脱氮。

案例2：中国大连化学物理研究所 (Dalian Institute of Chemical Physics) 2020年在兰州启动运行了一个产能为 1,000 t/y 的绿色该工厂中，用于生产必要氢气（每小时 1,000 标准立方米的H2）的碱性电解槽使用的是 10 兆瓦太阳能光伏电站生产的电力。经过初步测试和逐步适应后，于2020 年 10 月开始运营。该项目是首个实现太阳能生产甲醇的工业规模化“液态阳光”示范项目。

生物甲醇和绿色甲醇联产：由于气化反应的吸热特性（耗能），气化炉中会产生 CO2。除此之外，由于其化学成分，这些原料生产的合成气混合物中 H2/CO 含量较低。第一步是注入氢气以使 H2/CO 比大约为 2，从而免除对于WGS 反应的需求。第二步是注入足够的 H2，与剩余的 CO2发生反应生成甲醇。经过商用证明的催化剂可应用于 H2/CO 及H2/CO2 合成甲醇。

图4 甲醇的主要生产路线，资料来源：IRENA《创新前景：可再生甲醇》

标准要求来自ISCC

国际市场上对绿色甲醇的认证标准目前认可度比较高的是国际可持续发展和碳认证（ISCC），ISCC涵盖可持续农业生物质、生物废物和残留物、非生物可再生材料和回收的碳基材料。必维、南德、北德等国际认证机构对可再生甲醇的认证基本上都参照ISCC的标准。

ISCC认证涵盖的可持续道路运输燃料：生物燃料（由生物基原料生产的运输部门液体燃料）、沼气/生物甲烷、非生物来源的可再生燃料（RFNBO）、再生碳燃料；可持续海洋燃料包括生物燃料（由生物基原料生产的运输部门液体燃料）、非生物来源的可再生燃料（RFNBO）、再生碳燃料。其中，“可循环”和“可再生”是核心。

ISCC对原料包括生物质、生物循环、循环利用和可再生提出了要求：

生物质：生物质合作理事会致力于以环境、社会和经济可持续的方式生产生物质和生物质产品，这意味着需要具体的认证要求。不允许将生物多样性价值高或碳储量高的土地转用于生物质生产。

生物循环（和循环）原料是在供应链开始时被视为废物/加工残留物的材料，这些材料没有填埋或大力使用，而是在循环中重复使用、进一步使用或回收。

循环 （和生物循环）原料是在供应链开始时被视为废物/加工残留物的材料，这些材料没有填埋或大力使用，而是在循环中重复使用、进一步使用或回收。对非生物来源（化石基）的可回收材料进行机械和/或化学加工后产生的原料（例如混合的塑料废物、废纺织品、报废轮胎等）。随着ISCC PLUS监管链认证，循环物料可以追溯到整个供应链，导致更可信和值得信赖最终产品的索赔。

可再生燃料是将风能、太阳能或水产生的可再生电力（Power）转换成各种终端产品（X）的过程。一种选择是使用电解过程。在这个过程中，可再生电力被用来分裂水（H2O）转化成其组分氢（H2 ）和氧（O2）的电解厂中。然后，氢气可以直接用于工业，作为材料生产的原料或作为工艺能源，它可以用于能量存储或进一步转化，例如转化为液体（电力到液体）或气体（电力到气体）燃料用于运输。以这种方式生产的燃料被称为非生物来源的可再生燃料（RF NBO）、可再生燃料或电子燃料。

ISCC体系源于欧盟《可再生能源指令》（Renewable Energy Directive, RED）与英国可再生燃料法规（Renewable Transport Fuel Obligation, RTFO），现已发展成为一个国际认可的可持续与碳减排认证体系。目前分为ISCC EU、ISCC PLUS和ISCC CORSIA三个主要认证标准。ISCC PLUS的认证材料主要有三类，生物原料、循环原料和可再生原料。

认证案例：2023年9月，智利Haru Oni项目顺利通过TÜV南德意志集团（以下简称“TÜV南德”）专家审核，获得由TÜV南德颁发的国际可持续发展与碳认证 (International Sustainability and Carbon Certification，以下简称ISCC) PLUS证书。此次的Haru Oni项目以可再生能源制氢产品和甲醇为评价对象，TÜV南德工业服务（Industry Service）团队对特定生产周期内全产业链的实际原物料、能源、产品的投入产出以及温室气体排放的量化，依循ISCC PLUS标准执行了第三方核查，并最终签发证书。

Haru Oni项目是智利政府实施氢能发展战略、创新性推进碳中和的首个绿色能源试点项目。该项目位于智利南部麦哲伦海峡西岸的蓬塔阿雷纳斯，由智利国家石油、保时捷、西门子、埃克森美孚等公司投资建设，旨在利用当地丰富的水和风能以及空气中捕集的二氧化碳，合成具有碳中和属性的“绿色合成燃料”甲醇，再进一步合成“绿色汽油”。项目涵盖风能发电（绿电）、电解水制氢（绿氢）、CO2捕集、CO2加氢制甲醇（碳中和属性燃料）、甲醇制汽油（FMTG）等单元。

图5智利Haru Oni项目获TÜV南德颁发的国际可持续发展与碳认证PLUS证书

· “绿色甲醇”的过渡期与市场溢价

考虑到过渡期的成本，IRENA也给予了低碳甲醇过渡阶段：生物质可以被共同投入到煤基气化炉中，或者将沼气投入到天然气基甲醇厂中，这样就可以逐步引入生物质作为原料，并以潜在的更低成本使甲醇生产更具可持续性；绿色电甲醇过渡期与生物甲醇的情况一样，棕色/灰色(化石)和绿色电甲醇的联合生产可以以合理的成本逐步引入绿色电甲醇。

假设二氧化碳来自BECCS，成本为10-50美元/吨，目前电子甲醇的生产成本估计在800- 1600美元/吨之间。如果通过DAC获得二氧化碳，目前成本为300-600美元/吨，那么e-甲醇的生产成本将在1200美元/吨-2400美元/吨之间。随着可再生能源价格的预期下降，到2050年，绿电甲醇的成本预计将降至每吨250-630美元之间。

图6 生物甲醇和绿色甲醇当前和未来生产成本。资料来源：IRENA《创新前景：可再生甲醇》

欧盟对于碳来源是有明确规定的，但也对工业碳源留出了过渡期，工业碳源在欧盟境内一些特殊项目在特定时间内（2041年前）是可以被认可，但是目前看并不适用于欧盟境外的项目。“煤化工与绿氢耦合“制甲醇严格意义上将算低碳甲醇，达不到可再生或可持续的要求，但考虑过渡期的经济性，在国内市场还是可以的。

国际海事组织是算燃料全生命周期排放强度，然后以标签形式贴出来，但没规定强度低于多少算“绿色”。

虽然过渡期煤化工耦合绿氢、工业排放都被列入低碳氢，但未来的方向是可再生和资源循环利用。虽然目前国内一些项目也属于低碳甲醇，但有两个细节是很重要的：

一个是工业排放捕集的CO2制甲醇在中国国内可以形成碳中和，但如果出口到国际市场就相当于将中国的排放输送到国外了，所以，烟道捕集可能只适应本国循环，国际标准更加接受的应该是空气直接捕集；

第二个细节市场溢价，因为成本差异大，船东或者汽车厂商接受绿色甲醇是要溢价的，这里就必然有激励绿色甲醇的机制，欧洲的碳税是其中重要的机制，但必然是要计算甲醇全生命周期减碳的，市场上目前没有哪个买家愿意为类似煤化工耦合“绿色甲醇”给出绿色溢价，比如马士基，目前只认可生物质碳源的甲醇，绿色溢价采购的要求。比如目前大化所李灿院士的“液态阳光”项目CO2来自对水泥、钢铁等烟道的捕获，对减轻二氧化碳和推动绿氢、甲醇燃料都具有非常积极的意义，但用这种方式做出来的“绿色甲醇”无法满足马士基的条件。

所以，“煤化工与绿氢耦合”制甲醇严格意义上将算低碳甲醇，达不到可再生或可持续的要求，但考虑过渡期的经济性，在国内市场还是可以的，但在国际市场较难获得溢价。

促进“绿色甲醇”需要标准和机制

从成本和验证甲醇应用的装备来看，从传统煤制甲醇、天然气甲醇过渡到低碳甲醇（工业CO2）、到可再生甲醇（生物质和绿电甲醇）是一个必然要经历的过程。传统甲醇价格与“绿色甲醇”价格之间存在较大的差价，要不断提高绿色甲醇的比例，就需要有相应的机制来促进甲醇的低碳化和绿色化。通过补贴和科研来提高"碳中和甲醇"技术进步，逐渐形成规模效益，推动甲醇的低碳化和可持续发展。

中国对“绿色甲醇”还没有明确的标准和边界。据了解相关绿电制绿氢制甲醇的项目还是源于“强制配储”，也就是说相关企业为了拿到可再生能源资源，不得不投入储能，所以，在没有绿色溢价机制的情况下，能源企业将生产出来的绿氢卖给化工企业，只能将绿氢以较低的价格卖给化工厂，所以，配套氢能项目本身基本上都亏损的，但因为项目整体上有盈利，企业就以发电利润补制氢亏损了。

不过这种机制其实很难推动企业的连续生产。假设生产过程的运行成本高于产出收益，企业在获得可再生能源资源后会选择设备闲置，因此，强制配储是一个鼓励安装但不是鼓励生产的机制。

对于绿色甲醇的溢价国际市场按照生产甲醇过程中的排碳量公式来计算碳交易价格；美国政府对不同来源的甲醇给予不同级别的补贴，如对于从化石中提取CO2（并实施过程中的碳封存）制取的甲醇补贴为85美元/吨，而对空气中捕获的CO2制取的甲醇给予的补贴是185美元/吨；欧洲则是补贴绿色甲醇与灰色甲醇之间的差价。这样的鼓励下，生产企业更愿意为可持续性更好的“碳中和甲醇”投入资源。

所以，从欧美国家的机制来看，生产方式本身不是绿色甲醇的标准，按照甲醇生产过程中的排碳量进行不同的补贴，或执行不同的碳交易成本才是可以执行的标准化方案。

尽管欧盟对绿色甲醇的CO2来源过渡期放宽到2041年，但马士基是一个特例，因为他们制定了2040年碳中和（比原计划早了10年），首艘甲醇船投放市场也比计划时间提前了7年，而马士基对绿色甲醇的要求则没有留下过渡期。

也就是说，尽管甲醇CO2来源在2041年前工业碳源都被允许，但因为有严格的碳交易公式和不同级别的政府补贴，甲醇用户还是有选择可再生甲醇的动力。因为生物质能源的路径规模很难做大，所以DAC方式（空气直接中捕获CO2)可能成为欧美国家2040年后电制甲醇重要的技术来源。

作者：郑贤玲

编辑：李铭沨