Расчет себестоимости и технико-экономический анализ распределенного производства метанола в водород
2025-05-26
Метанол, как жидкий носитель водорода с высоким содержанием водорода (теоретическая плотность водорода при хранении 18,75%), имеет уникальные преимущества в сценариях распределенного производства водорода благодаря удобству хранения и транспортировки, а также отработанной технологии. На основе процесса производства водорода методом парового крекинга метанола в сочетании с колебаниями цен на рынке метанола и политикой налога на выбросы углерода за последние три года в данной статье систематически анализируется структура затрат и техническая экономика распределенного производства водорода из метанола, что дает справочную информацию по структуре водородной энергетической отрасли.
Процесс производства водорода из метанола и структура затрат .
2.1 Характеристики процесса и расход сырья , паровой крекинг метанола для получения водорода с формулой реакции:
CH₃OH + H₂O → CO₂+ 3H₂
Температура реакции ниже 300°C, не требуется сложный преобразователь, установка подходит для модульной конструкции, смонтированной на раме.
Расход сырья: для производства 1 м³ промышленного водорода требуется 0,55 кг метанола, для производства 1 м³ водорода высокой чистоты (для топливных элементов) требуется 0,67 кг метанола. Побочные продукты и выбросы углерода: каждый произведенный кг водорода сопровождается выбросами примерно 30 кг CO₂, поэтому необходимо учитывать затраты на улавливание углерода и налог на выбросы углерода.
2.2 Анализ структуры затрат
Исходя из средней цены метанола 2200 юаней за тонну, себестоимость распределенного производства водорода составляет 20,4 юаня за кг со следующими удельными компонентами:
3. Ключевые факторы влияния и анализ чувствительности
3.1 Колебание цен на метанол
За последние три года диапазон цен на метанол составил от 1510 до 3370 юаней/тонну, а соответствующая себестоимость производства водорода существенно колебалась: Низкая цена (1510 юаней/тонну): себестоимость снизилась до 15,2 юаней/кг, что близко к себестоимости производства водорода из угля (около 10,94 юаней/кг). Высокая цена (3370 юаней/тонна): стоимость возрастает до 29,2 юаней/кг, что выше, чем у промышленного побочного продукта водорода (9-22 юаня/кг) .
3.2 Влияние политики налога на выбросы углерода : Раньше стоимость улавливания углерода составляла около 375 юаней/тонну CO₂. После добавления налога на выбросы углерода: Базовый сценарий (метанол 2200 юаней/тонна): стоимость производства водорода увеличилась с 20,4 юаня/кг до 21,6 юаня/кг. Прогноз на 2025 год: инвестиции в оборудование снизятся до 6 млн юаней, а стоимость, как ожидается, составит 23,2 юаня/кг после повышения налога на выбросы углерода.
4. Технико-экономическое сравнение и применимые сценарии
4.1 Сравнение с другими способами производства водорода
4.2 Преимущества и ограничения
Преимущества:
-Процесс прост, а устройство компактно, подходит для удаленных районов или распределенных поставок водорода.
- Жидкий метанол безопасен при хранении и транспортировке и может использоваться на существующих АЗС.
-ограничение:
- Высокая интенсивность выбросов углерода, использование технологии зеленого спирта (например, «жидкого солнечного света») для достижения углеродной нейтральности.
- Стоимость сырья чувствительна и требует глубокой интеграции с региональной цепочкой поставок метанола.
5.Перспективы и предложения на будущее
5.1 Оптимизация технологии: разработка высокоэффективных катализаторов (например, легированных материалов на основе меди) для увеличения степени конверсии метанола до более чем 95% и снижения потребления энергии.
5.2 Экологичное спиртовое соединение: объединение возобновляемой энергии для электролиза воды с целью получения экологически чистого водорода и синтеза метанола, что обеспечивает нулевую карбонизацию на протяжении всего жизненного цикла.
5.3 Политическая поддержка: Содействовать введению налога на выбросы углерода и субсидированию зеленого водорода, чтобы сбалансировать экономические и экологические преимущества производства водорода из метанола.
Вывод: Распределенное производство метанола в водород имеет значительные преимущества с точки зрения затрат в определенных сценариях, но его экономическая целесообразность во многом зависит от цен на метанол и политики налогообложения выбросов углерода. В будущем необходимо повысить конкурентоспособность за счет технологической итерации и интеграции цепочки поставок экологически чистого спирта, чтобы обеспечить дополнительный путь для диверсифицированного развития водородной энергетики.
