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风光制氢合成氨醇 · 测算方法 03

合成氨还是合成甲醇,
哪个环节吃掉最多收益

方案会上常见的争论是“做氨还是做醇”,好像选对了工艺就能多赚一笔。把一吨氨和一吨甲醇各自拆到元,会发现两者氢成本都占八成,合成环节只占 5%—13%。真正的分岔不在合成,在一件更贵的事:甲醇要多一样东西——二氧化碳,而它的来源决定了这个项目能不能拿到绿色溢价。

读这篇的人 投资方 / 业主 / 商务 最低数据 产品规模 + 氢价 + CO₂ 来源 核心变量 氢占比 + CO₂ 合规性 更新 2026-10-22

01先说结论

三句话,先把“选氨还是选醇”这个问题从工艺换成结构:

第一句

合成环节只占一成

吨氨成本 3 340 元里,合成环节(空分、压缩、合成、循环水)440 元,占 13.2%;吨甲醇 3 557 元里,合成与精馏 193 元,占 5.4%。在工艺上优化 20%,只影响总成本 1%—2.6%。

第二句

真正的差别是那 1.375 吨 CO₂

甲醇比氨多一道原料。用化石烟气捕集的 CO₂ 只要 250 元/吨,但拿不到绿色认证;用生物质要 450 元、用 DAC 要 1 200 元。省下 275 元,可能丢掉 2 000 元的溢价。

第三句

选哪个由资源决定,不由工艺决定

国内价下两者都亏(氨 −790、醇 −907 元/吨),出口价下两者都赚(+2 160、+2 243 元/吨),差异不显著。真正拉开差距的是:甲醇要双倍的绿电,以及有没有合规的 CO₂。

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为什么“哪个环节吃掉最多收益”这个问题容易问错

问出这句话时,多数人心里想的是“合成塔、压缩机、精馏塔”这些看得见的装置,于是把注意力放在工艺选型上。但从成本结构看,下游装置加起来的占比不到两成,而它的投资额却占总投资的六到七成。这个错位正是所有误判的来源:钱花在下游,成本却压在上游。所以“吃掉收益”的不是某个环节的效率,而是上游氢的价格——它由电价和利用小时决定,跟合成工艺无关。

02逐吨拆解:一吨氨与一吨醇

用同一套上游假设(绿氢到厂价 15 元/kg、电价 0.55 元/kWh 的厂用电价),把两种产品各拆一吨:

成本项吨氨(元/吨)吨甲醇(元/吨)说明
氢2 700
0.18 t × 15 000
2 820
0.188 t × 15 000
两者都在 0.18—0.19 t 之间
CO₂—344
1.375 t × 250
甲醇独有,按化石烟气捕集计
合成 + 空分 + 压缩440
800 kWh × 0.55
193
350 kWh × 0.55
氨多一道空分制氮,电耗更高
催化剂与化学品5060氨用铁系催化剂,醇用铜基
运维与人工分摊150140按装置规模摊
合计3 340 元/吨3 557 元/吨不含储运与财务费用

两个合计数只差 217 元,不到 7%。把这张表看完,很难再说“做氨比做醇赚钱”或者反过来——在上游条件相同的情况下,两者的成本几乎一样。

顺带解释一个常被问到的数:为什么甲醇的合成电耗只有氨的一半左右?因为合成氨要先空分制氮(每吨氨约需 0.82 吨氮气,空分电耗占合成环节的一半以上),而甲醇的碳来自 CO₂,不需要空分。但甲醇把这份电耗换成了 CO₂ 采购成本,两边扯平。

03氢占八成,这是同一个答案

把上表换算成占比,结构就非常清楚了:

环节吨氨占比吨甲醇占比性质
氢(上游)80.8%79.3%由电价与利用小时决定
CO₂(甲醇独有)—9.7%由来源与合规性决定
合成与空分13.2%5.4%由工艺与电价决定
催化剂与运维6.0%5.6%相对刚性

两者都是“氢占八成”。这个结论的意义在于:它把“选氨还是选醇”从一个工艺问题,变成了一个上游问题。工艺侧的差异最大只值 1 700 元(氨的 440 元合成费 vs 甲醇的 193 元),而上游氢价的波动,动辄 2—3 元/kg,折到吨产品上是 360—540 元——跟整个合成环节的费用是同一个量级。

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一个实用的判断顺序

拿到一个风光制氢项目,判断顺序应该是:① 电价与利用小时能不能把氢压到 15 元/kg 以下;② 产品有没有溢价出口;③ 才轮到选氨还是选醇。倒过来做——先定产品、再找资源——十有八九会卡在第一步。这也是为什么我们看项目时,第一个问题永远是“电从哪来、多少钱”,而不是“你打算做氨还是做醇”。

还有一个常被忽略的差异:氢耗几乎一样,但产品的“载氢密度”不同。1 吨氢可以变成 5.56 吨氨,或者 5.32 吨甲醇。也就是说,同样的氢,做成氨的出货量比甲醇多 4.5%。在按吨计价的出口合同里,这个差异会放大成 4.5% 的运费与储运成本差——氨在这上面略占优势,但幅度不足以改变决策。

04真正分岔的地方:CO₂ 从哪来

如果只看成本表,甲醇贵 217 元,似乎略吃亏。但甲醇真正的麻烦不在价格,在 CO₂ 的来源决定了它算不算“绿色”。

同样 1.375 吨 CO₂,三种来源的成本与合规性差得很远:

CO₂ 来源成本吨醇成本增加绿色属性能否拿溢价
化石烟气捕集
电厂、水泥、钢铁
150—300 元/t206—413 元不算绿色多数市场拿不到
生物质来源
乙醇、沼气、BECCS
300—600 元/t413—825 元算绿色可以
直接空气捕集(DAC)800—1 500 元/t1 100—2 063 元算绿色,且可追溯可以,且议价力更强

看第一行与第二行的对比:用化石 CO₂ 能省 206—413 元,但可能丢掉整个绿色溢价。按出口绿色甲醇 5 800 元/吨、灰甲醇 2 650 元/吨计,溢价 3 150 元——省 300 元、丢 3 150 元,这笔账在任何模型里都不该算错,但现实里经常算错,因为化石 CO₂ 有现成的管道、现成的价格、现成的供应商,而生物质 CO₂ 要去谈、要建、要认证。

更麻烦的是认证口径还在收紧。欧盟对“可再生燃料”的碳源归属有明确要求,化石来源的 CO₂ 做出来的甲醇,在部分成员国的履约体系里不被认可为绿色燃料。这意味着项目可能在建成后才发现产品卖不进目标市场——这类风险没法靠财务模型化解,只能靠前期把碳源合同签死。

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氨没有这个问题,但它是另一种风险

氨的原料是空气,氮气取之不尽,不存在碳源问题——这是氨相对甲醇最实在的优势,也是很多项目最终选氨的真正原因(不是成本,是省掉了一整条不确定的供应链)。但氨要面对的是燃烧与安全:氨的毒性、泄漏检测、港口接收设施的改造,这些成本落在下游用户身上,会反过来压低你的出厂价。选氨不是“没有额外风险”,是“风险从原料端移到了物流端”。

05收益端:氨看出口,醇看船燃

成本差 217 元,收益端的差才是决定性的。两个产品的需求出口完全不同:

市场绿氨绿甲醇驱动因素
国内(对标灰品)2 300—2 800 元/t2 400—2 900 元/t两者都亏,成本 3 300—3 600
出口(日韩、欧洲)700—1 000 美元/t
约 5 000—7 100 元
600—900 欧元/t
约 4 700—7 000 元
掺烧政策、船燃法规
溢价空间约 2 160 元/t约 2 243 元/t两者接近

第三行的接近程度是这一节最值得注意的:在出口市场上,氨与醇的溢价空间几乎一样(2 160 vs 2 243 元)。所以“做醇更赚钱”这个说法没有成本依据,也没有收益依据——它只有一个依据:甲醇的船用燃料需求增长比绿氨的掺烧需求更快、更确定。

这是一个需求确定性上的差异,不是经济性上的差异。国际航运的减排法规给出了明确的时间表,船东有合规压力,绿色甲醇是目前少数几个可以直接替代船用燃油的选项;而绿氨在电力掺烧上的推进,取决于各国的能源政策节奏,不确定性更高。

但反过来也有一个不对等:绿氨的终端用户是电厂与化肥厂,采购流程长但单笔量大、合同期长;绿色甲醇的终端用户是船东与船用燃料供应商,决策快但单笔量小、价格随航运周期波动。一个稳但慢,一个快但波动。这个差异该由投资人的风险偏好来定,不该由成本表来定。

06规模门槛:甲醇要的绿电是氨的两倍

最后一道现实约束是规模。合成装置的固定成本占比高,达不到经济规模时,单位成本会急剧上升。而这个门槛折算到上游,是两个完全不同的绿电规模:

项目绿氨绿甲醇倍数
经济规模30 万吨/年60 万吨/年2.0×
氢需求5.4 万吨/年11.3 万吨/年2.1×
电解槽容量约 655 MW约 1 370 MW2.1×
所需风光装机约 1 310 MW约 2 740 MW2.1×
装置投资(示意)25—30 亿元30—40 亿元1.3×
单位产能投资约 8 300 元/(t·年)约 5 800 元/(t·年)0.7×

这张表读起来有点矛盾:甲醇的单位产能投资更低(规模经济更好),但它要的绿电规模是氨的两倍。两个结论都对,取哪个取决于你手上有什么。

如果风光资源有限——比如一个园区级的 300—500 MW 指标——那么按经济规模做甲醇根本不够,只能做氨;如果做氨也不够 30 万吨,那就不是“做氨还是做醇”的问题,而是“这个规模该不该上合成装置”的问题,答案通常是先做氢、卖氢,等规模上来再考虑下游。

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规模不足时的正确做法

合成装置的规模经济很陡,30 万吨以下做氨、60 万吨以下做醇,单位成本都会快速上升。规模不够时,先做“绿氢 + 就近消纳”(工业用氢、加氢站、掺氢),把氢卖出去,等指标和资源积累到门槛再上下游装置。先建一个小合成装置“占位”,是这类项目最常见的沉没成本来源。

07三个最容易错的地方

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错法一:用合成工艺的效率差做决策

“我们的合成塔转化率高 5%”——这对吨成本的影响是 20—30 元,占 0.6%—0.9%。而同一份可研里,电价假设如果差了 0.02 元/kWh,对吨成本的影响是 100—200 元。前者是优化,后者是方向。方案评审时把时间花在工艺参数上,等于把决策权重给错了对象。

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错法二:CO₂ 按“能买到”假设,不按“能认证”假设

可研里写“CO₂ 由周边电厂捕集供应,250 元/吨”,看起来很扎实——确实买得到。但问题不是买不买得到,是这个 CO₂ 做出来的甲醇在目标市场算不算绿色。这一条不确认,项目的收入端就是悬空的。而且它不是财务问题,是认证问题,财务模型里根本看不见。

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错法三:忽略合成装置的开工率

合成氨与合成甲醇都要连续运行(年 8 000 小时量级),而上游制氢只能跑 4 000 小时左右。如果为了迁就制氢把合成装置负荷降到 50%,吨成本会涨 30%—40%——因为装置投资要摊到更少的产品上。这个错误在只做“年度电量平衡”的模型里完全看不出来,必须做 8 760 小时仿真才能暴露。

08下一步

三篇讲完,这个场景的账基本清楚了:电价定生死、匹配定效率、下游定市场。如果你的项目规模还不够上下游装置,可以先看绿电智算中心——同样是“找一个大负荷把绿电吃掉”,但它的负荷是连续的,不需要储氢,也不受产品市场波动影响。

09口径与引用说明

本文讲方法,所有价格为示意值,不可直接引用为报价或投资依据:

  • 吨氨耗氢取 0.18 吨、吨甲醇耗氢取 0.188 吨,为含损耗的工程口径,理论值分别为 0.178 与 0.1875,实际随工艺与尾气回收方式变化;
  • 绿氢到厂价 15 元/kg 为上游示例值,实际由电价与利用小时决定,见同系列第一篇;
  • 合成环节电耗取氨 800 kWh/吨、甲醇 350 kWh/吨,含空分、压缩、循环水与辅助系统,实际随工艺路线与是否配套余热回收变化;
  • CO₂ 需求取 1.375 吨/吨甲醇,为化学计量值加少量损耗,实际随合成回路尾气回收率变化;
  • 产品价格区间为公开市场的量级参考,绿氨与绿色甲醇的出口价格受认证体系、运输方式、合同期影响很大,须以实际询价为准;
  • 合成装置投资与规模门槛为行业经验值,不同工艺路线(如低压合成、径向塔)差异较大,应按专利商报价确认;
  • 本文的吨成本拆解、规模折算与出口盈亏在能耀的 XDesigner 中完成,按 8 760 小时计算上游出力与下游负荷,输出 15 张财务报表。

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