一、項(xiàng)目背景

1.項(xiàng)目的實(shí)施是國家能源安全的技術(shù)保障

2018年中國原油加工量和石油表觀消費(fèi)量雙破6億噸，雙雙創(chuàng)下新高，原油凈進(jìn)口量達(dá)4.6億噸對(duì)外依存度逼近70%；同時(shí)，截至2019年底，全國發(fā)電裝機(jī)容量201066萬千瓦，同比增長5.8%。其中，火電裝機(jī)119055萬千瓦，占總裝機(jī)容量的59.2%；水電（35640萬千瓦）、核電（4874萬千瓦）、風(fēng)電（21005萬千瓦）、太陽能發(fā)電（20468萬千瓦）等清潔能源（可再生能源）裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)81987萬千瓦，占總裝機(jī)容量的40.8%。成為全球可再生能源利用規(guī)模最大的國家。

如何利用可再生能源以替代化石資源，已成為關(guān)系我國能源安全與綠色發(fā)展的重要課題，而清潔能源又被認(rèn)為是后疫情時(shí)期世界經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。當(dāng)前，一方面，氫能產(chǎn)業(yè)在全世界范圍引起了高度重視，在今年4月國家能源局公布的能源法征求意見稿中，氫能被正式列為能源范疇，作為低碳和零碳能源被視為極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。另一方面，甲醇?jīng)濟(jì)正悄然興起，甲醇作為一種可代替汽油的液體燃料和基礎(chǔ)化工原料，越來越受到重視。2019年，工信部等八個(gè)部委聯(lián)合發(fā)布了甲醇汽車應(yīng)用的指導(dǎo)意見，進(jìn)一步推進(jìn)甲醇經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.項(xiàng)目是降低溫室效應(yīng)的技術(shù)支持

2018年中國二氧化碳排放總量達(dá)100億噸，位居世界第一；2020年9月22日，習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上表示中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。如何實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排既是一個(gè)社會(huì)環(huán)境問題，更是更多的科學(xué)技術(shù)問題。

3.項(xiàng)目是西部地區(qū)可再生能源的高附加值轉(zhuǎn)化

近十幾年來，我國充分利用風(fēng)能、光能優(yōu)勢，在風(fēng)電、光伏發(fā)電和光熱發(fā)電等可再生能源開發(fā)利用方面，進(jìn)行了大量的技術(shù)和資金投入，在西部地區(qū)的內(nèi)蒙古、新疆、甘肅及青海等地區(qū)，投資幾百億元建設(shè)了大量的風(fēng)電場、光伏發(fā)電場和光熱發(fā)電場，趟出一條“追風(fēng)逐日”新路，給企業(yè)和地方帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。截止2020年11月底，甘肅省裝機(jī)容量5521.96萬千瓦，同比增長5.68％。其中：水電裝機(jī)954.65萬千瓦，同比增長1.22%；火電裝機(jī)2305.27萬千瓦，同比增長9.56%；風(fēng)電裝機(jī)1312.19萬千瓦，同比增長1.55％；光伏發(fā)電裝機(jī)949.85萬千瓦，同比增長7.22％。由于甘肅及西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，就地消納能力有限，主要靠專用特高壓電網(wǎng)進(jìn)行外送，受到外部發(fā)展的制約因素較多，造成“棄風(fēng)棄光棄水”現(xiàn)象較為嚴(yán)重。如何解決可再生能源的利用率，提高可再生能源的附加值和應(yīng)用領(lǐng)域是當(dāng)前西部地區(qū)亟待解決的技術(shù)問題，經(jīng)濟(jì)問題和社會(huì)問題。

二、項(xiàng)目技術(shù)介紹

1.李燦院士是中科院大連化學(xué)物理研究所的研究員，是石投集團(tuán)院士專家工作站引進(jìn)的高端人才。

2.李燦院士及專家團(tuán)隊(duì)的科技成果--液態(tài)太陽燃料合成：二氧化碳加氫合成甲醇中試和示范工程項(xiàng)目是石投集團(tuán)重點(diǎn)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資1.41億元，自2019年3月開工建設(shè)，12月底初步建成；

3.該項(xiàng)目由10MW的光伏發(fā)電、1000Nm3/h（世界最大規(guī)模）電解水制氫和1000噸/年的二氧化碳加氫合成甲醇三個(gè)單元組成；其核心技術(shù)是將不穩(wěn)定的光伏發(fā)電通過先進(jìn)的催化劑電解水制氫，然后將捕集的二氧化碳再利用高性能的催化劑合成液態(tài)的甲醇，其中電解水制氫單元由于采用了先進(jìn)的催化劑，能耗由5度點(diǎn)降低到4.3度，降低能耗10%以上；二氧化碳加氫合成甲醇單元采用較為廉價(jià)的耐候性先進(jìn)催化劑，選擇性達(dá)到98.5%，顯著提高了二氧化碳加氫合成甲醇的收率。

4.2020年10月15日，由中國石油和化工聯(lián)合會(huì)（中國石化聯(lián)合會(huì)）組織包括3名院士在內(nèi)的12國內(nèi)行業(yè)知名專家對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了鑒定，取得了（電解水制氫催化劑、二氧化碳加氫合成甲醇催化劑和光伏發(fā)電-堿性電解水制氫-二氧化碳催化加氫制甲醇耦合）3項(xiàng)完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國際領(lǐng)先的先進(jìn)技術(shù)，建成了全球首套規(guī)?；ㄇ嵓?jí)）合成綠色甲醇示范裝置，為大規(guī)模儲(chǔ)存可再生能源、規(guī)模化利用二氧化碳提供了切實(shí)可行的新技術(shù)，對(duì)催生清潔能源新興產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)綠色、生態(tài)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)碳中和，具有重要意義。

三、項(xiàng)目前景

現(xiàn)階段，影響該示范項(xiàng)目不能進(jìn)一步推廣的第一個(gè)制約因素是：光伏發(fā)電成本較大，盡管該示范項(xiàng)目電解水制氫工業(yè)由于采用了先進(jìn)的催化劑，能耗由常規(guī)的5.0kwh/Nm3降低到4.3kwh/Nm3，以上網(wǎng)電價(jià)0.3元/ kwh計(jì)，單位制氫成本約為1.30元，高于天然氣制氫的0.6元和煤制氫的0.8元；隨著光伏發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，到2025年光伏發(fā)電成本估計(jì)為0.15元/ kwh，到2030年中國光伏發(fā)電成本可降低至0.1元/ kwh，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤電和核電，二氧化碳合成甲醇的生產(chǎn)成本將略低于煤制甲醇，并為可再生能源的深度開發(fā)利用提供更大的應(yīng)用領(lǐng)域。（合成甲醇每噸需消耗氫氣2320Nm3）

第二個(gè)制約因素是：該示范項(xiàng)目采用全球最大的電解水制氫裝置（1000Nm3/h）對(duì)應(yīng)1000噸/年二氧化碳合成甲醇規(guī)模化示范裝置，1萬噸/年的生產(chǎn)規(guī)模需要10臺(tái)相對(duì)獨(dú)立的電解水制氫裝置進(jìn)行配套，生產(chǎn)規(guī)模受到極大的限制，短時(shí)間內(nèi)，技術(shù)實(shí)現(xiàn)突躍式進(jìn)步的可能性較小。

目前，借助中國發(fā)展氫能、燃料電池政策的東風(fēng)，建議一是在我省可再生能源聚集地布局氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，以液氫和高于壓縮氫氣的形式，為衛(wèi)星發(fā)射及火箭試驗(yàn)、氫燃料電池車、精密電子工業(yè)和化工制造等提供高附加值的產(chǎn)品；借助未來中國二氧化碳減排征稅、碳中和政策，建議二是在我省煤制甲醇、焦炭生產(chǎn)聚集區(qū)布局二氧化碳合成甲醇產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，開發(fā)生產(chǎn)甲醇燃料。

甲醇一方面可以基礎(chǔ)化工原料和民用燃料、車船用燃料（M15~M100）,另一方面，鑒于大連化物所的MTO(甲醇制烯烴技術(shù))進(jìn)一步推廣和相關(guān)合成技術(shù)的完善，在不遠(yuǎn)的未來，液態(tài)陽光甲醇可替代石油，在合成所有人類所需的化工產(chǎn)品同時(shí)，達(dá)到碳中和，減少溫室效應(yīng)，構(gòu)建幸福美好和諧地球家園的愿景。