可再生能源驱动甲醇合成的协同优化：碱性水电解与CO₂加氢的耦合及全链性能分析

• 可再生甲醇合成基于绿色氢气和捕获的CO₂进行建模。• 通过调节温度和压力，碱性电解槽的制氢量提升9.7%。• 优化反应和分离参数后，甲醇产量增加12.3%。• 绿色甲醇成本为3315元/吨，氢气成本贡献最大。• 系统表现出净负CO₂排放和94.1%的碳利用率。利用可再生氢气对CO₂进行加氢制备绿色甲醇是实现深度脱碳的有前景途径。本研究构建了一个整合的全流程Aspen Plus模型，将碱性水电解（AWE）与甲醇合成循环耦合，量化系统级协同效应并评估整体技术经济性能。工艺优化结果显示年产氢量提升9.7%，甲醇产量达到11.416吨/小时。集成系统实现44.88%的整体能效和-1.15吨/吨甲醇的净CO₂排放强度。全链技术经济分析估计在绿色电价0.25元/千瓦时的乐观未来情景下，绿色甲醇生产成本为3315元/吨。敏感性分析指出电价和电解槽投资是影响经济可行性的主要因素。关键的是，结果表明包含氢气储存以缓冲可再生能源波动的调控策略实现了85.41%的系统总能效，显著优于与电网交互的策略。这些发现为高效且经济可行的可再生电力制甲醇系统设计提供了量化指导。