一、項目背景

1.項目的實(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(guān)消費量雙破6億噸，雙雙創(chuàng )下新高，原油凈進(jìn)口量達4.6億噸對外依存度逼近70%；同時(shí)，截至2019年底，全國發(fā)電裝機容量201066萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)5.8%。其中，火電裝機119055萬(wàn)千瓦，占總裝機容量的59.2%；水電（35640萬(wàn)千瓦）、核電（4874萬(wàn)千瓦）、風(fēng)電（21005萬(wàn)千瓦）、太陽(yáng)能發(fā)電（20468萬(wàn)千瓦）等清潔能源（可再生能源）裝機總容量已達81987萬(wàn)千瓦，占總裝機容量的40.8%。成為全球可再生能源利用規模最大的國家。

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，而清潔能源又被認為是后疫情時(shí)期世界經(jīng)濟新的增長(cháng)點(diǎn)。當前，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(jiàn)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)展潛力的清潔能源。另一方面，甲醇經(jīng)濟正悄然興起，甲醇作為一種可代替汽油的液體燃料和基礎化工原料，越來(lái)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(chē)應用的指導意見(jiàn)，進(jìn)一步推進(jìn)甲醇經(jīng)濟的發(fā)展。

2.項目是降低溫室效應的技術(shù)支持

2018年中國二氧化碳排放總量達100億噸，位居世界第一；2020年9月22日，習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年前達到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現碳中和。如何實(shí)現二氧化碳的減排既是一個(gè)社會(huì )環(huán)境問(wèn)題，更是更多的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。

3.項目是西部地區可再生能源的高附加值轉化

近十幾年來(lái)，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(kāi)發(fā)利用方面，進(jìn)行了大量的技術(shù)和資金投入，在西部地區的內蒙古、新疆、甘肅及青海等地區，投資幾百億元建設了大量的風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電場(chǎng)和光熱發(fā)電場(chǎng)，趟出一條“追風(fēng)逐日”新路，給企業(yè)和地方帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟效益。截止2020年11月底，甘肅省裝機容量5521.96萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)5.68％。其中：水電裝機954.65萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)1.22%；火電裝機2305.27萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)9.56%；風(fēng)電裝機1312.19萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)1.55％；光伏發(fā)電裝機949.85萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)7.22％。由于甘肅及西部地區經(jīng)濟欠發(fā)達，就地消納能力有限，主要靠專(zhuān)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”現象較為嚴重。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用領(lǐng)域是當前西部地區亟待解決的技術(shù)問(wèn)題，經(jīng)濟問(wèn)題和社會(huì )問(wèn)題。

二、項目技術(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，是石投集團院士專(zhuān)家工作站引進(jìn)的高端人才。

2.李燦院士及專(zhuān)家團隊的科技成果--液態(tài)太陽(yáng)燃料合成：二氧化碳加氫合成甲醇中試和示范工程項目是石投集團重點(diǎn)科技成果轉移轉化項目，項目總投資1.41億元，自2019年3月開(kāi)工建設，12月底初步建成；

3.該項目由10MW的光伏發(fā)電、1000Nm3/h（世界最大規模）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)是將不穩定的光伏發(fā)電通過(guò)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，選擇性達到98.5%，顯著(zhù)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名院士在內的12國內行業(yè)知名專(zhuān)家對項目進(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項完全知識產(chǎn)權的國際領(lǐng)先的先進(jìn)技術(shù)，建成了全球首套規?；ㄇ嵓墸┖铣删G色甲醇示范裝置，為大規模儲存可再生能源、規?；枚趸继峁┝饲袑?shí)可行的新技術(shù)，對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)現碳中和，具有重要意義。

三、項目前景

現階段，影響該示范項目不能進(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，能耗由常規的5.0kwh/Nm3降低到4.3kwh/Nm3，以上網(wǎng)電價(jià)0.3元/ kwh計，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(zhù)光伏發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，到2025年光伏發(fā)電成本估計為0.15元/ kwh，到2030年中國光伏發(fā)電成本可降低至0.1元/ kwh，遠遠低于煤電和核電，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(kāi)發(fā)利用提供更大的應用領(lǐng)域。（合成甲醇每噸需消耗氫氣2320Nm3）

第二個(gè)制約因素是：該示范項目采用全球最大的電解水制氫裝置（1000Nm3/h）對應1000噸/年二氧化碳合成甲醇規?；痉堆b置，1萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)規模需要10臺相對獨立的電解水制氫裝置進(jìn)行配套，生產(chǎn)規模受到極大的限制，短時(shí)間內，技術(shù)實(shí)現突躍式進(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，以液氫和高于壓縮氫氣的形式，為衛星發(fā)射及火箭試驗、氫燃料電池車(chē)、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(lái)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)聚集區布局二氧化碳合成甲醇產(chǎn)業(yè)示范區，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)甲醇燃料。

甲醇一方面可以基礎化工原料和民用燃料、車(chē)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，在不遠的未來(lái)，液態(tài)陽(yáng)光甲醇可替代石油，在合成所有人類(lèi)所需的化工產(chǎn)品同時(shí)，達到碳中和，減少溫室效應，構建幸福美好和諧地球家園的愿景。