中國碳中和的最後一塊拼圖,竟是一瓶“液態陽光”?_風聞
乌鸦校尉-乌鸦校尉官方账号-02-23 09:11
大家好,我是烏鴉。
這兩天,我來到了河南安陽。
來這裏是要看一套神奇的裝置,它是做什麼的呢?
它能把二氧化碳變成甲醇。
前兩年你一定聽説過,中國科學家用二氧化碳合成了澱粉。
為了幫咱們的地球減碳,實現“碳中和”目標,從科學界到產業界,努力想辦法的人可太多了。
我來到的這個地方,它是中國第一套二氧化碳加氫制甲醇工業化生產裝置,還是世界上規模最大的一套,總投資8個億。

有人説,二氧化碳在空氣裏的濃度很低啊,也就萬分之四,你弄這麼大規模的裝置能抓着多少二氧化碳呢?
實際上,這個裝置捕捉的不是空氣裏的二氧化碳,而是工業廢氣裏回收的二氧化碳,這個濃度就高得多了。
利用這些廢氣產物,一年可以生產11萬噸甲醇,幫助減排16萬噸二氧化碳,還能聯產7萬噸的液化天然氣(LNG)。

這是人類歷史上第一次大規模成功利用二氧化碳,把温室效應的“元兇”變成了對我們人類有價值的東西。
有人説不對啊,甲醇不是“假酒”嗎,喝了人眼睛就瞎了那個?合成它幹什麼呢?
甲醇其實有好多工業用途,比方説生產塑料、膠合板、塗料,甚至是炸藥。

而且這兩年新能源車賣得特別好,大家一説新能源,想到的就是電動車。
但有一種甲醇汽車,它也是新能源汽車,全國現在就有好幾萬輛甲醇車正跑在路上。
而這其中絕大多數甲醇汽車都來自一家你特別熟悉的企業——吉利。
吉利用了18年時間,在甲醇這個賽道上下了一盤大棋。

吉利旗下醇氫科技與順成集團簽訂300台甲醇重卡訂單並首批交付30台
早在20世紀,西方就有很多國家開始研發甲醇相關的產業技術。
但是中國用了幾十年時間,終於把甲醇的綜合利用水平提高到了世界領先的地位。
今天,中國是全球甲醇產量規模最大的國家。
未來,如果中國想要在2060年實現碳中和目標,甲醇可能同光伏、風電、儲能、氫能等大熱賽道一樣,是其中不可或缺的一環。
比如2021年,全國人大常委會副委員長丁仲禮院士作了“中國碳中和框架路線圖研究”專題報告,講到實現碳中和需要用到的十大“負排放技術”,其中前兩條都是要通過二氧化碳制甲醇來實現。

而與各類碳中和技術發展過程不同的是,中國甲醇燃料的推廣和應用,幾乎沒有依賴政府的財政支持,而是靠市場化的方式做到了今天的水平。
要想看清中國甲醇工業的趕超史,我們需要回到半個世紀以前,看懂中國的這一場充滿意外的“超長期”戰略規劃,看懂吉利這家企業關於甲醇的壯志雄心。
01
1973年,第一次石油危機爆發。
在能源危機的背景下,中國同很多國家一樣,展開了對甲醇汽車和甲醇燃料的應用研究,原國家科委、中國科學院、部分高校和研究院所都參與其中。
但隨着石油供應緊張形勢緩和,世界各國對於甲醇在內燃機上替代化石燃料的熱情就下降了。

20世紀80年代,中國“六五”攻關項目,在山西組織了475輛貨車進行甲醇汽油商品化示範運營,跑了8000多萬公里,但因為機構改革,牽頭單位國家科委被撤銷了,相關項目後來不了了之。
20世紀90年代,因為乙醇生產成本更低,美國人開始青睞摻入10%的乙醇汽油,也就是摻了酒精的汽油,甲醇汽車進一步被邊緣化。
20世紀末,號稱美國“新能源先鋒”的加州,也把很多原本能提供甲醇的加油站改成了傳統加油站。甲醇就這樣退出了美國的燃料市場。

同一時期,中國的國家經貿委推出了一個“甲醇燃料汽車(M85)示範工程”項目,效果很好,但後來經貿委也被撤銷了,項目再次結束。
雖然主管部門調整給甲醇項目的命運帶來很多不確定性,但在我們國家,甲醇之所以沒有被徹底排擠出燃料技術的主賽道,與一個人的**“不務正業”**有關。
他的名字叫何光遠,曾經的中國機械工業部部長,今年已經有93歲高齡。

如果沒有他,中國有沒有甲醇燃料工業,有沒有甲醇汽車,或許都是一個未知數。
有一年,他去山西出差,當時副省長對他説:“我想帶您看一些很有意思的新東西,不是咱們機械行業的。”
二人到了大同,先去了出租車公司,全是夏利。

但不同的是,當地人把夏利改成了燒甲醇的車,燒油的成本一下子就便宜了很多。而這都是民間人士悄悄自己乾的。
一輛運營車從郊區跑到市區,如果汽油車票價是4塊錢,那麼甲醇車只收2塊錢。
何光遠問一個坐車的老太太,她説:“這車好,票價便宜,還沒汽油味兒。”
緊接着,二人又去了一家化肥廠。
何光遠看着一個像水塔一樣的裝置,水嘩嘩往下流,中間堆積起來一個黃色的“大坨子”,就像玉米麪的窩窩頭一樣,那是硫磺。

整個反應過程,提純了硫磺,生產了化肥,還副產了甲醇,甲醇可以代替汽油。
何光遠心動了:這多好的一件事兒啊!
他説:“就這樣,我開始迷上了甲醇,後來越調研越覺得這是個好東西,適合我國國情。”
面對外界的質疑,他總是據理力爭。

比如很多人覺得甲醇有毒,何光遠説:“我們用甲醇是作為燃料,**不是作為飲料!**哪怕是汽油、柴油,人喝下去也受不了啊!”
後來國家衞健委開展的研究報告,在甲醇燃料對人體健康影響方面也得出明確結論,反駁了人們對“甲醇有毒,不能用於燃料”的誤解和偏見。
在各類甲醇示範項目中,從來沒有因甲醇燃料引發的中毒事件,示範結論一直是“正常使用,安全性能夠得到保障”。

2005年,何光遠為了推廣甲醇汽車上書國務院,隨後發改委組織專家論證,提出:甲醇可以作為替代燃料在富煤地區推廣,要加快制定標準。
也正是在那一年,吉利開始了對甲醇在汽車領域的應用研究,這一研究就是18年。
從那時起,吉利陸續做到了國內無數個**“第一”和“唯一”**:
全國第一家獲得甲醇汽車產品公告的汽車生產企業,全國擁有甲醇汽車公告車型最多的汽車生產企業,全國甲醇汽車試點工作唯一一家使用甲醇轎車的生產企業,全國試點運行投放車輛數量最多的汽車生產企業。

發展至今,吉利在浙江、貴州貴陽、陝西寶雞、山西晉中、重慶南充等多地佈局甲醇產業,是現在國內真正可以批量提供甲醇汽車的公司,甲醇汽車保有量接近3萬輛。
但是做到這一切並不容易。
如果燃油車直接加註甲醇,會出現一些問題:
比如甲醇燃料對橡膠、樹脂等零部件產生溶脹和腐蝕;
甲醇燃料存在冷啓動困難、摻燒分層、熱值低等問題。

但吉利這樣的企業成功解決了甲醇發動機零部件耐醇、耐久性能等行業難題,掌握了甲醇汽車的核心技術,並推出了20多款甲醇燃料車型,成為全球第一個實現甲醇汽車量產的主機廠。
吉利的這些進步,何光遠都看在眼裏。
在2009年中國汽車工業協會年會上,何光遠指出:
**制約甲醇汽車發展的問題都已經解決,**現在主要的問題是政策上的滯後。

甲醇重卡發動機
何光遠為中國的甲醇工業殫精竭慮,但他再辛苦也樂在其中:
“在全國各地跑,真的很累。我有個毛病,換個地方晚上就睡不好,要天天吃安眠藥。老伴兒總説‘你不要胡思亂想了,老想着甲醇,煩人不煩人啊’!”
機械行業的老同志也“批評”老何:“機械部部長研究機械,整天吆喝甲醇幹啥?你都成**‘甲醇部長’**了!”
在他這樣的政府界人士和吉利等企業的共同努力之下,甲醇再次進入了國家層面的戰略視野當中。
02
2013~2018年,由工信部牽頭,在五省市(山西、上海、陝西、貴州、甘肅)組織開展了甲醇汽車試點運行工作。
在貴州當地,由吉利牽頭,建立了一整套完善的甲醇汽車生產、銷售、服務體系和甲醇燃料配送供應保障體系。
貴州現在是全球甲醇汽車運營週期長、覆蓋區域廣、規模車輛大的地區。
在貴陽的街頭,有16400輛甲醇出租車。
同類的汽油車百公里消耗“9個油”,花費65.34元。
而甲醇車百公里消耗“15個醇”,但甲醇價格只有2.79元/升,所以只需要42.77元,比汽油車節省了34.5%的油費。
在工信部的甲醇汽車試點中,有上千輛甲醇汽車參加,行駛了1.84億公里,從中採集了5億多條數據,最後所有城市試點都通過驗收。
專家組驗收意見是“我國甲醇汽車處於世界領先水平”。

2019年,工信部等八部委聯合印發《關於在部分地區開展甲醇汽車應用的指導意見》,中國的甲醇燃料和甲醇汽車的應用進入了新發展階段。
而中國人發現,甲醇能源應用的最佳載體,其實是商用車,也就是大客車、貨車等。
2021年,中國石油對外依存度為72%,交通領域石油消耗在國內石油總消耗佔比超過70%,其中商用車更是以僅佔10.9%的汽車保有量,消耗了51%的汽柴油,排放了全部汽車排放二氧化碳總量的56%和汽車排放大氣污染物排放總量的80%,1輛柴油重卡的污染物排放量相當於306輛乘用車。
以甲醇燃料和甲醇汽車為中心,可以構建甲醇汽車、零部件、原料甲醇、運輸、調配、終端加註等完整產業鏈,可以形成規模化甲醇經濟生態鏈,將產生巨大的經濟效益和社會效益。
目前,甲醇在商用車應用上已經顯現出明顯優勢,甲醇汽車的採購成本與普通燃油車基本相當,且在使用過程具有同樣優勢。與傳統柴油重卡相比,遠程醇氫重卡在燃料費用上可節省18%~32%,相當於每公里最多可節省1元錢。

此外,建設、改造加註站,投入成本也不大。只要把油罐徹底清洗,更換加註機就可以了,改造費只要10萬元,就能在現有的加油設施上加註甲醇,而不像充電樁、換電站那樣另起爐灶。
以貴陽為例,當地有超過50座甲醇加註站,加醇和加油的體驗一樣便捷。

截至目前,吉利甲醇乘用車總的運行里程接近100億公里,相當於地球到太陽距離的67倍。最高單車運行里程超過150萬公里。
吉利旗下醇氫科技依託吉利18年甲醇汽車技術積累,致力於以醇氫動力為核心,加速符合中國國情的醇氫動力商用車的推廣應用,構建醇、運、站、車的完整綠色甲醇運力生態,助力我國實現高效零碳陸運。
吉利創新的甲醇交通商業模式也對全球的甲醇燃料和甲醇汽車市場化推廣產生了積極影響。
2022年,吉利生產的甲醇轎車和遠程甲醇重卡開啓了在丹麥的示範運行,這是丹麥第一次運行甲醇汽車,也是丹麥落實能源轉型的重要舉措。
丹麥的交通部長親自給帝豪甲醇轎車加註甲醇,親自試乘吉利遠程甲醇重卡,她説:綠色甲醇汽車將對丹麥的氣候和環境產生巨大的影響,甚至將改變整個世界。
全球甲醇行業協會首席運營官格雷戈裏·多蘭表示,使用甲醇作為燃料可能最早源於上世紀八九十年代的美國和歐洲,但西方世界現在是學生,中國已經成為這個領域名副其實的老師。
為什麼我們願意積極發展甲醇,甚至一路小跑成為領先者呢?這跟我們的“先天條件”有着很大的關係。
當年美國人發展乙醇汽油,其中一個原因是美國玉米供應過剩,生產乙醇汽油可以消耗美國13%的玉米產量。

在中國,劣質煤、高硫煤往哪去?**怎麼給煤炭產業找出路?**這是我們大力發展甲醇產業的重要基礎。
我們發展甲醇,不是空中樓閣,而是基於我們國家的能源、資源、工業實際出發的。
很多人都知道,中國的化石能源稟賦是**“富煤、貧油、少氣”**。
中國煤炭資源很豐富,可是有相當一部分劣質煤,既不能發電,也不能直接當燃料。

但它們有一個很好的去處——生產甲醇。
用高硫煤生產甲醇,還能獲得硫磺,減少中國硫磺進口。
很多焦化廠直接用焦爐氣生產甲醇,幫助中國成為全球甲醇產量最高的國家。
現在中國的甲醇產能超過9000萬噸,接近每年消耗的汽油水平,產能佔全球的60%,甲醇資源豐富、成本低,還能大規模供應。
除了滿足工業需求,中國人還開發出了各種使用甲醇的方式,比如甲醇船舶、甲醇鍋爐、甲醇灶具、用甲醇燃料給蔬菜大棚取暖……

從何光遠第一次看見黃色的“窩窩頭”和甲醇到現在,中國的甲醇工業、甲醇燃料、甲醇應用領域,在全世界已經處於遙遙領先的地位。
如果中國進一步擴大甲醇燃料的應用規模,對石油實現更多場景的替代,將幫助我們降低原油的對外依存度。
但是自從2020年中國提出“雙碳”目標以後,以吉利為代表的中國甲醇企業面臨着一個新的難題。
03
按照傳統的方法,用煤來生產甲醇是要排放二氧化碳的。
但碳中和是要減少中國二氧化碳排放量的。
長遠來看,想大規模供應甲醇,必須提出新的解決方案。
正在李書福殫精竭慮的時候,一個人的出現給了他重要的啓發。
劉科,澳大利亞技術科學與工程院外籍院士,南方科技大學化學系講席教授,南方科技大學創新創業學院院長,南方科技大學清潔能源研究院院長。

他是中國研究甲醇的專家中最權威的人之一。
2021年底,我本人有幸在光伏行業的一場大會上親耳聆聽劉科教授完整闡述了他的綠色甲醇戰略構想,劉院士本人的演講風格激情澎湃,感染力極強。
但是吉利此後解決了一個非常關鍵的問題,也就是甲醇的來源問題。
傳統的煤制甲醇過程,需要通過反應,把煤轉化為含有一氧化碳和氫氣等物質的混合氣體,再用一氧化碳和氫氣反應生成甲醇。

但是吉利在這次我們參觀的安陽項目中做到了一項重大創新:使用二氧化碳和氫氣反應,來大規模生產甲醇。
二氧化碳從哪來?從含二氧化碳濃度高的工業廢氣裏來,而且他們使用的這種二氧化碳捕集淨化的工藝,中國具有完全自主知識產權,處於全球領先水平;
氫氣從哪來?從合作方順成集團每年3.6億立方米焦爐氣中的副產物裏來。
也就是説,這些東西原本就是工業生產過程中的副產品,是變廢為寶,而不是人類為了製造甲醇刻意消耗資源來生產的。
這個項目每年可以生產11萬噸甲醇,還能聯產7萬噸液化天然氣。
這是中國第一次大規模成功利用二氧化碳,成功利用排放的廢氣,大規模人工合成清潔能源的里程碑項目。
有人説,何必如此費事?現在氫氣不是很火嗎,何必用氫氣制甲醇?直接用氫啊。
的確,氫是一個好東西,但它的問題也很多,比如經濟性、安全性問題。

從經濟性的角度來説,人類歷史上最好用的能源形式,就是(常温常壓下的)液體:便利、便宜、能量密度高。
1立方米的油箱,如果裝氫氣,這些氫氣只能發3.2度電;如果裝天然氣能發10度電;裝鉛酸電池是90度電;裝全世界最好的電池能發300~500度電;裝汽油能發8600度電。

那裝甲醇能發多少度電呢?4300度電,雖然不如汽油,但是可以看出,人類研究電池100多年,投入了上萬億元的科研經費,能量密度還不到液體能源的一個零頭。
液體能源,在地上可以用管道輸送、公路輸送,在海上可以用油輪輸送,而且可以長期儲存。

為什麼石油經常走海運?劉科院士指出,全世界任何一個碼頭到任何碼頭的液體,**每升的運費只要7分錢。**這是所有氣體、固體能源所不能比的。
因為液體能源運輸的經濟實惠,長期以來全世界為液體能源投入了幾十萬億元修建相關的基礎設施。
但是氫能、電能都不能長期儲存。
碳中和時代,我們用上電,用上氫氣,就要把這些設施通通扔掉嗎?
不,因為我們中國正在利用這一層基礎設施,打造全新的清潔能源供給、運輸、儲存、消費體系,這其中甲醇將佔據重要的位置。

吉利的300台遠程醇氫重卡未來全部投入使用,就將用上安陽這個項目生產的綠色甲醇,預計每年減少1.5萬噸柴油消耗,減排4.5萬噸二氧化碳,給司機節省約3000萬元的燃油費。
當綠色、安全、便捷的綠色能源變得比化石燃料還更便宜,那麼它對於我們普通人,對於那些在意成本的貨車司機將產生巨大的吸引力,也將真正加速中國能源轉型的腳步。
因為中國“富煤”的能源稟賦,因為中國有何光遠和吉利這樣的甲醇先鋒為我們大規模生產、利用甲醇創造了有利環境。
未來甲醇產量的增加將逐步轉向可再生甲醇,中國仍將是主要生產國。
而且在“碳中和”能源體系中,甲醇不是與光伏、風電、氫能等新能源技術針鋒相對的技術,它們之間恰恰還能形成互補關係。

光電、風電都是綠電,電解水就可以產生綠氫,氫氣在常温常壓下是氣體,易燃易爆,不容易儲存、運輸,需要加350~700公斤大氣壓才能變成液體,還需要用碳纖維等材料打造特製的儲氫瓶才能儲存,所以運輸成本高昂。
中國最便宜的綠氫會出現在西北風光條件很好的沙漠、荒漠、戈壁中。如果沒有產業就地用氫,就要把氫氣運出去。
即便是這樣,氫氣運輸到幾百公里之外也很困難,因為氫氣不能過隧道,萬一在隧道內爆炸,塌方後果是很嚴重的。

那麼這些綠氫就需要找到一種更安全、更經濟、熱值也不低的載體才能運出去。
而甲醇,就是一種承載可再生能源發電、承載氫能的最佳載體。

甲醇產業未來在中國的前景一片光明,恰恰是因為中國光伏、風電發展會越來越好,用那些在西北地區消納不了的綠電生產綠氫的需求會越來越旺盛,綠氫大規模開發、運輸、利用將持續利好中國綠色甲醇產業的蓬勃發展。

而吉利已經在這個過程中做好了充足的準備。
安陽綠色甲醇項目,突破性地利用了傳統工業排放的二氧化碳,又可以利用工業尾氣當中的氫氣,未來還可以利用綠色能源產生的氫氣。
現代煤化工與可再生能源製取綠氫綠氧的技術耦合,在製備甲醇的過程中,每生產1噸甲醇可以消納約1.375噸CO2。
雖然甲醇汽車“燒甲醇”的時候也會排放二氧化碳,但根據工信部甲醇汽車試點運行數據測算,甲醇車與汽油車相比,能效提高約21%,CO2排放減少約26%。
在尾氣污染方面,柴油機容易產生炭煙和氮氧化物,但甲醇燃燒無煙無焰,一般不產生顆粒,基本無炭煙,在清潔排放方面優勢明顯。

乙醇與甲醇的燃燒過程
即便甲醇(CH3OH)“含碳”,它在生產和消費環節,都是更為經濟、環保、低碳、穩定的能源載體。
太陽能、風能、水能、潮汐能等可再生能源存在間歇性、不穩定性,棄風、棄光、棄水、棄潮現象嚴重。

但是利用這些能源制氫,與捕集的CO2合成綠色甲醇,既可以解決可再生能源的穩定使用問題,又能把不穩定的電轉化為穩定的液態甲醇,實現電的穩定存儲。
吉利安陽這樣的項目,一方面幫助****中國解決更多的工業碳排放問題,另一方面又將幫助中國解決新能源、綠色能源消納利用的問題。
它站在時代的轉折點上,一手幫過去駛向更美好的未來,一手幫明天大規模利用的新技術解除後顧之憂。

即便未來煤炭資源變少,我們也不需要擔心甲醇的供應問題。
因為在人類使用的各種燃料中,甲醇是生產原料最為豐富的一種。
工業廢氣可以做甲醇,二氧化碳可以制甲醇,城市垃圾、秸稈等生物質也可以做甲醇。
在上游能源供給端,作為低碳綠色的液體能源,甲醇將是未來中國新能源電力體系的左膀右臂。就像劉科院士説的:“甲醇是一個取之不盡、用之不竭的能源載體。”

而在下游能源消費領域,吉利不僅突破了甲醇汽車的一些技術瓶頸,還建立了較為完整的零部件配套體系,實現了從小批量試點運行到大規模推廣應用的跨越。
中國人利用自己的勤勞和智慧,一步步形成了甲醇產業生態的完整閉環,回答了“煤炭副產品甲醇好不好”的問題,解決了“甲醇能不能替代汽油燒”的難題,創造了“甲醇汽車和加油站能不能搞出來”的標杆和典範,又給出了“甲醇能不能變廢為寶、綠色生產、永續生產”的標準答案。
我相信2060年,中國碳中和一定能搞成。
因為我們是世界上能源消耗最大的國家,我們又是化石能源稟賦沒有優勢的國家。

我們是世界上實現能源轉型的心情最迫切的國家。
我們用了短短二三十年的時間,就成為了世界上新能源產業鏈最強大的國家。
無論什麼困難交到中國人手中,我們都將給出令世人驚豔的答案。
而我相信我在安陽所看到的一切,是這場偉大征程中一顆嶄新的星辰。
