欧洲电子甲醇项目成败分析

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原文链接 ：https://www.siemens-energy.com/cn/zh/home/publications/whitepaper/download-e-methanol-white-paper.html

2024年08月06日，国际海事信息网 ，马士基首批绿色甲醇燃料将在年底开始供应，European Energy在丹麦 Kassø光伏的3.2万吨电子甲醇 （电解水制氢+CO2加氢）。该新闻的3.2万吨被某公众号抄袭成了32万吨，不知道有多少人又一惊一乍了一下。

该项目目前的状态已经建设完成了。这是全球第一个规模化的完工的电子甲醇项目。关于该项目的很多施工期间和完工的现场照片，可参考其PtX负责人的领英。

https://www.linkedin.com/in/emil-vikj%C3%A6r-andresen-76b05a2/recent-activity/all/

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Kassø项目简介

该系统包括：

300兆瓦的光伏发电、一个电网连接、一个能源管理单元（EMU）、三套PEM电解机组（每个容量为17兆瓦）、一个电解槽空气冷却系统、一条压缩机线路、一个CO2储存系统、两个最大年产量为44000吨的甲醇合成厂、一台热泵和一个与区域供热网络的连接。

PtX厂的电力供应来自太阳能光伏+电网。电网电力基于购电协议（PPA）合同。根据PtX厂的盈利能力，EMU在决定是否向市场购买或出售电力方面发挥着至关重要的作用。

制氢来自3台 西门子PEM 电解槽，电解槽产生废热需要等待扩建区域供热网络后才能利用。二氧化碳来自沼气厂，由卡车运送到甲醇生产。甲醇生产过程中产生的废热可以被整合到区域供热网络中。废热温度约为60oC，低于70oC的理想温度。利用热泵来提高废热的温度解决这个问题。

科莱恩 官网2023年7月20日报道，该项目选择科莱恩的甲醇合成催化剂MegaMax，因为它被证明在CO2--methanol转化的挑战性条件下具有高活性和稳定性。

EPC和O&M： European Energy自己，可能还有Mitsui & Co. （该项目公司49%股权）

承购方： 马士基（Maersk）、诺和诺德（Novo Nordisk）、乐高集团（LEGO Group）和Circle K。

Kassø项目历史进程

• 2024年8月22日 ：调试，将开始为该工厂通电。
• 2024年8月6日 ：据信德海事报道，工厂预计在今年年底前生产出第一批电子甲醇。

• 2023年11月 ：52MW电解槽和第一座蒸馏塔安装到位。

• 2023年10月27日 ，丹麦政府宣布6个项目（总容量280MW）中标12.5亿DKK（1.77亿美元）的补贴。European Energy的3个项目获得其中10亿丹麦克朗。

• 2023年9月 中旬，南京凯普索工程有限公司承接的甲醇合成反应器顺利完成发货。

• 2023年7月6日 ， 三井物产同意收购 European Energy的子公司Kasso MidCo 49%的股权。

• 2023年4月20日 ，欧洲能源公司与 诺和诺德（Novo Nordisk）和乐高集团 （LEGO Group） 达成协议，提供电子甲醇作为传统塑料生产的低碳替代品。

• 2022年12月15日 ，苏尔寿化学技术将为欧洲能源公司的开创性设施提供两套定制设计的蒸馏装置

• 2022年10月17日 ，European Energy从丹麦绿色投资基金（DGIF）获得5300万欧元，用于Kasso的电子甲醇项目

• 2022年6月 ，南京凯普索承接两套年产2万吨的绿色甲醇反应器制造

• 2022年3月2日 ，西门子能源获得来自欧洲的电解槽订单

• 2022年3月 ， European Energy和奥尔堡港（Port of Aalborg）签署 了一份意向书，将开始生产电子甲醇。

• 2022 年3月28日 ，“吉利控股”宣布已与丹麦Circle K、奥尔堡大学、丹麦Fonden Green Hub合作，在丹麦开展为期15个月的绿色电甲醇燃料和甲醇汽车测试和示范试验。

  

• 2021年11月12日，欧洲能源公司收购REintegrate

• 2021年8月19日 ， 马士基已确定与REintegrate 公司合作，供应全球第一批绿色甲醇（约 10000 吨）

• 2020年11月27日 ， 燃料零售商 Circle K 的丹麦分公司 宣布从REintegrate公司购买 约 5000 万升绿色电子甲醇（5000万升=3.7万吨了）

• 2020年6月23日 ，在 Green Hydrogen Systems （GHS） 和 REintegrate 的领导下，Power2Met 项目的合作伙伴在丹麦建立了第一个 eMethanol 装置，以展示如何从氢气和 CO2 中产生 eMethanol。

• 2019 – 2021 ， Power2Met 项目立项和 示范 期，总预算约2800万人民币，375kW碱性电解槽，年产能约250吨甲醇。

• 2018年，Reintegrate公司成立

Kassø项目成功关键点之一：电网运行模式

本小节内容基本来自于doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.05.033

该文对丹麦Kassø的3.2万吨电子甲醇PtX工厂进行了全面的技术经济分析，该创新设施将太阳能光伏（PV）、电网、绿色氢气生产、甲醇合成和区域供暖结合在一个集成系统中。该文基于太阳能光伏发电情况、电力市场价格、二氧化碳价格和甲醇价格变化的不同情景探索技术经济性。

根据2024年6月新闻， 丹麦电力交易公司Danske Commodities 负责电力优化，通过交易算法优化了PtX的能源生产和消费的灵活性。。当太阳能发电站的发电量超过PtX设施的需要时，剩余的电力将提供给其他消费者并在市场上出售。反过来，当PtX设施所需的电力超过太阳能发电厂的产能时，所需的电力将在最具成本效益的时段在现货市场上购买。丹麦商品自2022年以来一直是太阳能农场的平衡责任方（BRP）。

结合欧洲能源公司自己的用电图示，该厂运行模式为制氢/上网/下网的混合模式——光伏电量不够，就从电网下电；电力市场价格高，控制电解槽低负荷运行；电力市场价格低，控制电解槽满负荷运行。

上图模拟了电解槽运行负荷和发电量的月度分布（2019太阳能数据、2021年现货价格和8400丹麦克朗/吨的甲醇价格条件下优化）。1月至5月，电价0.2-0.5DKK/kWh，电解槽满负荷运行。纵坐标是对应月度中平均一个小时的发电量/用电量，即50MW的电解槽每小时平均用电50MWh意味着满负荷。

一旦6月份的月平均电价开始攀升，电解槽的运行负荷就会明显下降，到12月运行负荷降至约40%。根据电力市场波动，最频繁的时候每天貌似调整3次电解槽运行负荷。

上图可以看出， 60%的光伏发电出售给电网，40%用于为电解槽供电 。电解槽运行的电力并不只是光伏电，事实上 光伏系统只提供了PtX厂所需电力的25%，其余75%来自电网 。这表明，电网电力对PtX系统十分重要。

另外，如果甲醇没有溢价，即文中所述3600DKK/吨（不知道为啥丹麦甲醇市场价这么贵），将导致最优情景下基本不生产甲醇，电解槽利用率只有20%（甲醇产能由3.2万吨降为9200吨）。

请注意，该部分为文章根据该项目进行的模拟，不代表真实运行情况。

Kassø项目成功关键点之二： 历史积淀

丹麦在Power to X的战略规划以及高校的基础研究上，都是领先的，都是历史最悠久的（SOEC也比较悠久），尤其是DTU。丹麦也出过很多的关于PtX的智库报告和战略规划，而且往往是有的放矢，而不是简单的产能和补贴规划。

上图分别是丹麦2019年和2021年PtX两份PtX规划战略报告，分别体现了灵活电网售电/制氢模式和耦合余热区域供暖模式。这两点在 Kassø项目中体现的淋漓尽致。

丹麦2021年底通过了Power to X战略 。概述了一套详细的政策杠杆，所有这些杠杆最终都将由丹麦政府采用：

• PtX 项目招标 1.25 亿美元，支持以固定价格补贴生产可再生氢，为期十年。

• 为国家氢市场创建监管框架，并更新规则以允许国家天然气分销商Energinet和Evida拥有和运营氢运输基础设施。

• 实施“地理差异化消费关税”，鼓励 PtX 项目开发人员选择远离丹麦国家电网现有高需求点的位置。政府的另一个作用是促进 PtX 开发人员和工业能源消费者之间的联系，充分利用任何产生的可再生能源。

• 允许 PtX 开发人员在可再生能源发电和生产设施之间建立直接传输链路（在申请流程认为适当的情况下）。

• 设定到 2030 年安装 4-6 GW的电解目标。

• 通过将丹麦的基础设施连接到计划的欧盟氢能管道，并为丹麦供应链公司提供充足的支持以利用，确保丹麦的氢能和绿色燃料出口最终能够实现。

这些报告和战略规划具备“科学性”，对PtX的现状有着清醒的认识。

宣扬承购价格高+市场巨大无比+我们有成熟的技术，就意味着政府不需要补贴和资助，意味着可以跳过发展阶段直接规划几十万吨级别的产能，那么成长的过渡机会就此错过——把官员们的胃口吊起来了，就很难回头。

Kassø 项目成功关键点之三： 多元化本土化承购模式

据报道马士基承购的是1.6万吨；剩余的1.6万吨应该是加油站零售商Circle K，医药巨头诺和诺德和乐高集团承购， 这几家全是丹麦的。

另外，股东三井本身是化工巨头 ，有能力消纳甲醇。全球第一个CO2加氢合成甲醇是三井做的。2011年报道，日本三井化学公司宣布，其开发的100t/a二氧化碳（CO2）制甲醇中试装置自2009年建成至今，已获得了一年的有效运行数据。该中试装置共花费1600万美元，以燃烧废气为原料，通过加氢反应制备甲醇，选择性超过99％。

Circle K丹麦的网站给出的汽油和充电价格。够贵。丹麦克朗kr.跟人民币差不多。

95号汽油等热值折合甲醇售价约8000人民币/吨。

该项目总投资报道的是3亿美金，去掉5000万美金电解槽，忽略甲醇合成（占比很低），去掉5700万美金的赠款，300MW，丹麦光伏的利用率大约是11%（约1000小时等效满负荷），按照WACC 5%运维5%投资估算，该项目的光伏度电成本在0.45人民币/kWh。忽略余热利用，假设电-氢-甲醇效率52%，合成和分离投资折合0.15元/kWh甲醇，那么甲醇成本约1.02元/kWh，折合5670元/吨。该项目的CO2价格较高，约400元/吨，则甲醇成本进一步增加至，6220元/吨。

关起门来消纳一点高价甲醇/高价氨/高价燃气，还是办得到的 ——有了真正的电-氢-甲醇生产经验，后面的故事可以慢慢展开，成本可以慢慢下降，市场可以慢慢扩大。

死盯着出口，风险极大 ，碳源问题，政治问题，欧盟政策转向，等等，动辄故事就讲不下去了。

Kassø 项目成功关键点之三： 赠款、补贴、余热利用，增加额外收入

该项目有5300万欧元的政府基金赠款 。50MW电解槽，5300万欧，差不多1000欧/kW——西门子的PEM如果不黑心的话，电解槽基本上不要钱了。

虽然这项目仅仅是增加10MW的补贴，但是他们150MW的规划可是有资格获得 5.87元/kg氢的补贴 的。

如上图，该项目的废热达到了所产甲醇低位热值的28%，达到了耗氢低位热值的25%。 这么大量的废热如果产生收入，对项目经济性可以起到极大的促进作用 （只要热的价格不是太低）。包含余热利用的能效就非常高了——理论值，氢到甲醇89%LHV。但是不进行余热利用，能效比CO2加氢合成甲烷差的太多了。

Kassø 项目潜在失败风险： 技术风险

Reintegrate前期的Power2Met项目非常小，就375kW，200多吨甲醇/年。

Reintegrate的创始人之一，Lars Udby，氢谷首席执行官，能源之家的一部分。另一位创始人，Søren Knudsen Kær，也是European Energy的PtX业务的技术主管，是奥尔堡大学的教授，该教授在2017-2022年发表的文章， 绝大部分是电化学相关的，跟甲醇和PtX有关的寥寥无几 。

2018-2021创立Reintegrate，2022年被European Energy收购。

2011 – 2017是丹麦氢能和燃料电池合作伙伴关系董事会成员

2017年4月 - 2020年12月丹麦氢能董事会成员

2007年12月 - 2021年12月奥尔堡大学教授

European Energy收购它的价格没有披露， 从技术角度，可能收了个寂寞。 其它方面的考量就没有办法猜测了。奥尔堡大学，还有两个创始人，在丹麦氢能领域的地位应该比较高。

这个项目敢从300kW直接干到50兆瓦，胆子不比国内的甲醇们小多少——或者 该项目跟European Energy收购的Reintegrate的甲醇工艺技术，很可能一毛钱关系没有。

我们盘点过全球电子甲醇示范项目，大概有来自10个不同的公司，几乎都是几百千瓦/年产1000吨级别的。小心驶得万年船。

Orsted的Flagshipone为什么搁置了

Orsted在8月15日表示，该公司已停止在瑞典北部建设的开创性FlagshipONE eMethanol项目的开发，理由是市场进展缓慢且无法签署长期承购合同。

这个新闻，犹如丹麦的3.2万吨一样，又让甲醇的拥趸们一惊一乍一次。结合马士基对生物天然气和LNG船态度的松动，让人觉得甲醇是不是没戏了，曾经让人热血沸腾感觉泼天富贵要来了的航运甲醇承购出现了大问题？

网上相关新闻的描述大多不太全面。如下是S&P的报道，更详尽一些。

该公司在 2022 年从 Liquid Wind 收购该项目后，对该项目做出了最终投资决定，并瞄准了船用燃料领域的新兴需求。Orsted 在一份业绩声明中表示：“虽然我们在 FID 时意识到与开发一个开创性和不成熟的液体电子燃料项目和市场相关的重大不确定性和风险，但在塑造行业方面占据领先地位是一个战略选择。位于 Ornskoldsvik 的 FlagshipONE 将从 70 MW 电解槽中制造绿色氢气，从 2025 年起，使用可再生能源和从附近生物质燃烧的 Horneborgsverket 热电厂捕获的生物二氧化碳，每年生产高达 55,000公吨的电子甲醇。“我们仍然相信 e-fuels 的长期市场，但该技术的工业化以及承购市场的商业发展进展明显慢于预期，”他说。

需求问题

FlagshipONE 此前被丹麦可再生能源公司描述为“欧洲在建的最大的 eMethanol 项目”，因为大多数航运公司仍然不愿意承诺通过可持续方式生产甲醇的长期采购合同，因此取消了该项目。

行业参与者表示，虽然甲醇在过去一年中已成为新造船订单中最受欢迎的替代产品，但船舶运营商不愿意接受可持续甲醇的高成本，因为将增量扩张转嫁给客户的范围有限。8月14日，鹿特丹的0.5%含硫燃料油（世界上最常见的船用燃料）的Platts船用燃料估价为13.39美元/吉焦，而化石基甲醇为18.01美元/吉焦。行业估计表明，可持续甲醇的成本至少要高出 2 到 5 倍。Platts 是 S&P Global Commodity Insights 的一部分。

Orsted 表示，自从获得 FID 以来，FlagshipONE 的商业案例已经恶化，“由于无法以可持续的定价签署长期承购合同，而且项目成本明显更高。该公司表示，该公司已停止执行该项目，并将取消液体电子燃料行业工作的优先级。Orsted 欧洲区域首席执行官 Olivia Breese 告诉 Commodity Insights，该公司已经与几家可能的承购商进行了深入对话，但尽管市场对此感兴趣，但这些承购商并未进展为签署长期合同。

“我们认为，这反映了工业脱碳监管环境的不成熟，”Breese 说。虽然欧盟已从 2024 年起将其排放交易体系扩展到涵盖海上运输，国际海事组织也可能从 2027 年开始征收碳税，但大多数航运专业人士表示，至少在 2030 年代之前，这些措施将无法弥合化石燃料和合成船用燃料之间的价格差距。

项目可行性

Breese 表示，脱碳项目全面面临能源、设备和资本支出成本上升的挑战。“该行业正面临 e-fuel 和化石燃料之间的巨大成本差距，”她说，并指出许多承购商的其他脱碳选择被认为更具竞争力。“e-fuels 行业在承购方面没有明确的商业可见性。”Breese 补充说，尽管欧盟已经制定了大部分必要的法规，但短期和中期监管要求，例如电子燃料的子配额和温室气体减排要求，并没有提供足够明确的激励措施，而国家实施和执行尚未到位。“因此，时间表不再与最成熟的项目相匹配，开发商很难找到愿意为这种商业规模的首创项目匹配行业生产成本的承购商，”她说。然而，该公司仍然专注于可再生氢，将其视为欧洲工业脱碳的关键部分，尤其是在钢铁、化工和炼油厂。从长远来看，它预计液态 e-fuels 市场将进一步发展。该公司表示，取消该项目的决定导致 3 亿丹麦克朗（4400 万美元）的取消费用和 15 亿丹麦克朗的减值。

Orsted 此前已根据EU-Catalyst 计划从瑞典政府获得了欧盟为该项目提供的资金，该公司还希望获得 Horizon Europe 的赠款。然而，Orsted 告诉Commodity Insights，在做出决定时尚未交换任何资金。Breese 说，资助计划仍然“过于复杂、资金不足且目标不够”，无法启动第一个商业 e-fuels 项目。

该公司此前曾将该项目的碳捕获合同交给 Carbon Clean，以捕获 70,000 吨/年的生物二氧化碳。Carbon Clean 没有立即回复寻求对该合同置评的电子邮件。