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全球液化天然氣供應鏈減排進展分析
2025年6月20日，國際能源署（IEA）發(fā)布《評估液化天然氣供應排放和減排方案》報告[1]，對全球液化天然氣（LNG）供應鏈的溫室氣體排放進行了全面估算，并確定了降低排放的關鍵機遇。報告指出，每年全球LNG供應相關的溫室氣體排放量約為3.50億噸二氧化碳當量。報告表示，當前技術可使LNG供應鏈溫室氣體排放量減少60%以上，僅甲烷泄漏每年能減排9千萬噸二氧化碳當量，相當于LNG供應相關排放量的25%，在LNG設施和原料氣油田排放方面每年可減排5百萬噸二氧化碳當量。基于上述報告，本文梳理了近期主要國家在LNG供應減排方面的政策行動，并從減少甲烷排放和燃燒排放等角度概述了LNG供應減排方案以及供應鏈相關減排取得的研究進展，以期為未來減排工作提供參考。
一、主要國家政策行動
液化天然氣供應鏈減排方面，各國政策行動主要聚焦于甲烷排放。2023年12月，美國環(huán)境保護署（EPA）宣布一項旨在減少石油和天然氣行業(yè)甲烷排放的最終規(guī)則，推動尖端甲烷檢測技術使用，逐步取消針對新油氣井的常規(guī)天然氣燃除規(guī)定，全面監(jiān)測井場和壓縮站的甲烷泄漏，建立減少控制器、泵和儲罐等高排放設施的標準[2]；2024年12月，美國能源部（DOE）和美國環(huán)境保護署（EPA）宣布投資8.5億美元用于減少石油和天然氣行業(yè)的甲烷污染，項目主要聚焦現有油氣井與基礎設施的減排、加速部署甲烷減排解決方案、加速部署甲烷監(jiān)測解決方案等3個領域[3]。2024年6月，歐盟正式通過能源行業(yè)的甲烷減排法規(guī)（EU/2024/1787），要求能源行業(yè)加強甲烷排放的監(jiān)測、報告與核查（MRV），強制進行甲烷泄漏監(jiān)測與維修，停止可以避免的常規(guī)燃除[4]。2024年4月，英國環(huán)境署（Environment Agency）發(fā)布《2024—2026年甲烷行動計劃》，表示要通過改進甲烷的測量、監(jiān)測、報告和建模方式，改善監(jiān)管部門的數據[5]，隨后在5月，資助大氣甲烷近紅外多光譜相機（NIMCAM）項目，計劃通過研制高空間分辨率近紅外多光譜相機提高全球甲烷監(jiān)測覆蓋范圍，探測更小的泄露設施[6]。2024年11月，加拿大公布石油和天然氣行業(yè)溫室氣體排放上限法規(guī)，旨在將油氣行業(yè)的排放量限制在比2019年水平低35%的范圍內[7]。
我國液化天然氣減排政策致力于監(jiān)測與核算能力建設。2023年11月，我國生態(tài)環(huán)境部等部門印發(fā)《甲烷排放控制行動方案》，推進能源領域甲烷排放控制，采取促進油氣田放空甲烷排放管控等措施強化甲烷綜合利用，探索逐步完善油氣領域泄漏檢測與修復技術規(guī)范體系，優(yōu)化油氣田地面工程建設與管理，減少火炬系統天然氣燃燒量[8]；2024年7月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布第二批中國核證自愿減排量（CCER）項目方法學征求意見稿，納入煤礦低濃度瓦斯和風排瓦斯利用項目，旨在將甲烷濃度不超過8%的煤礦瓦斯和風排瓦斯進行銷毀處理，避免甲烷直接排放[9]，該方法學于2025年1月正式頒布[10]。
二、LNG供應鏈減排方案
基于整個LNG供應鏈的溫室氣體排放和能源消耗，IEA報告從減少甲烷排放和燃燒排放、提高LNG供應環(huán)節(jié)效率、電氣化改造以及部署碳捕集、利用與封存（CCUS）技術等方面提供了減排方案[11]。
（1）減少甲烷排放。當前許多技術都可用于甲烷減排，例如泄漏檢測與修復（LDAR）、利用電動裝置取代氣體驅動控制器和其他甲烷排放設備、使用蒸汽回收裝置收集排出的低壓氣體、排污捕集等。預計當前減排技術在LNG供應鏈部署后，可使甲烷排放量比2024年水平減少約85%。
（2）減少燃燒排放。①通過新的或現有的天然氣網絡將燃燒排放的溫室氣體輸送到用戶端，或注入儲層加壓轉化為LNG。②更好地進行火炬的規(guī)劃、調試和維護活動，避免設施啟動期間的燃除。③優(yōu)化操作和建立冗余數據，盡量減少與天然氣燃除相關的故障。
（3）提高LNG供應鏈各個環(huán)節(jié)效率。①上游（生產、加工、管道輸送）：將開式循環(huán)燃氣輪機換成聯合循環(huán)裝置；優(yōu)化壓縮機性能和油井作業(yè)性能；在運輸管道中添加減阻劑。②液化：將聯合循環(huán)裝置安裝到重型單循環(huán)燃氣輪機；直接安裝航空衍生型渦輪機；改善熱集成，再次利用廢熱流；使用混合或多級制冷循環(huán)替代單一制冷循環(huán)。③海運：提高LNG運輸船舶營運效率，例如優(yōu)化船舶設計等。④再氣化：加強再氣化設施附近的低品位熱源的廢熱整合；利用來自LNG的冷能；在FSRU集成有機朗肯循環(huán)，方便使用冷能。
（4）電氣化改造。①上游：上游設施能源供應由中央電網提供，或由分布式可再生能源系統提供；發(fā)布相關政策或監(jiān)管激勵措施刺激上游環(huán)節(jié)的電氣化投資。②液化：利用可再生能源、電池或低排放電力替代LNG液化終端現場燃氣輪機發(fā)電，或用電動機取代機械壓縮燃氣輪機。
（5）部署CCUS技術。①捕集原料氣中自然產生的二氧化碳。②捕集LNG液化終端氣體燃燒時產生的二氧化碳。
三、國內外研究進展
1、甲烷遙感監(jiān)測數據源快速涌現
甲烷遙感監(jiān)測能力不斷增強，為監(jiān)測LNG供應鏈甲烷排放與泄露提供了強有力的數據支撐和技術保障。2024年11月，中科西光航天研發(fā)的中國首顆高分辨率點源甲烷監(jiān)測商業(yè)衛(wèi)星——西光壹號04星（鵲華一號）發(fā)射成功[12]。衛(wèi)星搭載甲烷相機，空間分辨率可達25米，光譜分辨率可達0.1納米，可以精確監(jiān)測甲烷泄漏位置，并對泄漏量進行量化評估。2025年4月，中科西光航天首次公開山西一煤礦甲烷泄露反演結果，展示了西光壹號04星在燃氣泄漏檢測等領域的應用潛力[13]。2025年6月，加拿大GHGSat公司借用SpaceX的“Transporter-14”拼車任務發(fā)射“Pierre”（C-12）和“Valmay”（C-13）衛(wèi)星，建成全球最大專用甲烷監(jiān)測衛(wèi)星集群，可以每日監(jiān)測目標區(qū)域，并在數小時內交付數據[14]。
2、管道減阻研究取得成效
降低LNG輸送管道阻力有助于提升天然氣開采效率。2024年4月，西班牙阿爾梅里亞大學等機構的研究團隊通過在聚氯乙烯（PVC）管道涂覆具有超疏水和疏油能力的Ultra-Ever Dry涂料，并測量水頭損失以及評估減阻百分比和管道摩擦系數，驗證管道壁涂層的減阻效果，結果表明，中等雷諾數下，管道壁涂覆疏水疏油涂層能夠降低水頭損失[15]。同年6月，伊拉克巴格達理工大學研究團隊提出可以在管道中安裝渦流發(fā)生器（VGs）改變流體的湍流結構，減少流動阻力，經測試結果顯示，3毫米高度的VGs減阻效果較好，最高可達8.7%[16]。
3、國產LNG再液化裝置突破技術壟斷
LNG再液化裝置升級后可以從源頭上降低溫室氣體排放。2023年11月，中國船舶集團711研究所自主研發(fā)的國內首套LNG深冷式再液化裝置（LSC1000）完成多級試驗驗證，同時通過中國船級社（CCS）產品檢驗[17]。LSC1000實現-175℃的高效大冷量輸出，利用氮氦壓縮膨脹所產生的冷量將LNG深冷后噴淋回艙來實現蒸發(fā)氣體（Boil-off Gas,BOG）的再次平衡液化，可以避免BOG直接燃燒排放產生溫室氣體，具有穩(wěn)定高效、安全可靠、長周期免維護等優(yōu)勢。2024年5月，在LNG加注運輸船試航顯示，LSC1000實現LNG船艙壓的高效控制，有效減少甲烷逃逸[18]。
4、LNG運輸船舶不斷升級
LNG運輸船舶升級后，其運載能力、運輸能耗和碳排放強度不斷提升。2023年9月和10月，滬東中華造船（集團）有限公司[19]和韓國船企韓華海洋[20]分別展示超27萬立方米的超大型LNG運輸船型設計，均獲挪威船級社（DNV）認證，標志著開啟超大型LNG運輸船時代。其中，滬東中華研發(fā)的LNG運輸船搭載NO96 Super+圍護系統，使得噸海里貨物運輸能耗比17.4萬立方米LNG運輸船降低9.9%。2024年9月，日本商船三井（MOL）與雪佛龍航運有限公司達成協議，將在新的LNG運輸船安裝由MOL和大島造船公司共同開發(fā)的硬帆風力輔助船舶推進系統——Wind Challenger，幫助減少燃料消耗和溫室氣體排放，是全球首艘配備風力輔助船舶推進系統的LNG運輸船，預計于2026年交付[21]。2025年4月，MOL將為東京液化天然氣油輪有限公司提供第二艘Wind Challenger輔助的LNG運輸船[22]。
5、我國在浮式存儲再氣化裝置領域取得顯著進展
我國在浮式存儲再氣化裝置（Floating Storage and Regasification Unit,FSRU）的設計、改裝、建造、操作和運營等方面仍然處于起步階段，任一階段的技術突破都將為中國船舶在清潔能源領域的自主創(chuàng)新能力建設添磚加瓦[23]。2024年1月，上海中遠海重工有限公司承接的MOSS球罐型大型LNG運輸船的FSRU改裝項目成功交付，改裝后可存儲13.7萬立方米LNG，再氣化能力為4×105百萬標準立方英尺/天[24]。2024年5月，中國船舶集團七二五所成功研發(fā)國內首臺配備印刷電路板式換熱器（Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE）的FSRU，填補我國LNG氣化器研制空白，氣化能力高達180噸/小時，體積減小90%以上[25]。
四、總結與建議
LNG在全球能源轉型中扮演著關鍵角色。殼牌預測顯示，受亞洲經濟增長、重工業(yè)與運輸減排以及人工智能發(fā)展的驅動，到2040年，全球LNG需求或激增60%。LNG需求的持續(xù)增長也為供應鏈減排帶來壓力，排放監(jiān)測、電氣化改造、CCUS技術部署等方面需要進一步改進[27][28]。
（1）排放監(jiān)測方面，隨著測量工具的不斷發(fā)展，未來應將供應鏈各個環(huán)節(jié)的現場測量數據與源頭排放清單進行核對，使其達到最高級別報告標準，改進涉及全面測量和準確量化點源排放的方式方法，基于衛(wèi)星測量和空中觀測數據編制排放清單。
（2）LNG終端電氣化改造方面，需要針對技術可行性和相關成本進行特定的實地評估，并確保持續(xù)且可靠的電力供應。
（3）CCUS技術部署方面，需要對LNG工廠進行重大改造用于整合大型的CCUS系統，并建造管道、壓縮機、封存設施等額外的基礎設施。總體而言，LNG供應鏈減排需要持續(xù)不斷的政策、監(jiān)管和財政支持，同時，各項減排方案的實施也要考慮項目地理位置和附近可用設施，利用已有優(yōu)勢降低部署難度和減排成本。