由中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)系統(tǒng)雙碳戰(zhàn)略研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)營(yíng)的“雙碳情報(bào)”公眾號(hào)正式上線！重點(diǎn)跟蹤報(bào)道主要國(guó)家和重要組織雙碳相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃、政策法規(guī)、發(fā)展路線圖、重大計(jì)劃、重點(diǎn)項(xiàng)目等動(dòng)態(tài)訊息，監(jiān)測(cè)分析雙碳領(lǐng)域國(guó)際前沿科技熱點(diǎn)和發(fā)展態(tài)勢(shì)。
全球液化天然氣供應(yīng)鏈減排進(jìn)展分析
2025年6月20日，國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布《評(píng)估液化天然氣供應(yīng)排放和減排方案》報(bào)告[1]，對(duì)全球液化天然氣（LNG）供應(yīng)鏈的溫室氣體排放進(jìn)行了全面估算，并確定了降低排放的關(guān)鍵機(jī)遇。報(bào)告指出，每年全球LNG供應(yīng)相關(guān)的溫室氣體排放量約為3.50億噸二氧化碳當(dāng)量。報(bào)告表示，當(dāng)前技術(shù)可使LNG供應(yīng)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(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量，相當(dāng)于LNG供應(yīng)相關(guān)排放量的25%，在LNG設(shè)施和原料氣油田排放方面每年可減排5百萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量。基于上述報(bào)告，本文梳理了近期主要國(guó)家在LNG供應(yīng)減排方面的政策行動(dòng)，并從減少甲烷排放和燃燒排放等角度概述了LNG供應(yīng)減排方案以及供應(yīng)鏈相關(guān)減排取得的研究進(jìn)展，以期為未來(lái)減排工作提供參考。
一、主要國(guó)家政策行動(dòng)
液化天然氣供應(yīng)鏈減排方面，各國(guó)政策行動(dòng)主要聚焦于甲烷排放。2023年12月，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）宣布一項(xiàng)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(dòng)尖端甲烷檢測(cè)技術(shù)使用，逐步取消針對(duì)新油氣井的常規(guī)天然氣燃除規(guī)定，全面監(jiān)測(cè)井場(chǎng)和壓縮站的甲烷泄漏，建立減少控制器、泵和儲(chǔ)罐等高排放設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)[2]；2024年12月，美國(guó)能源部（DOE）和美國(guó)環(huán)境保護(hù)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(xiàng)目主要聚焦現(xiàn)有油氣井與基礎(chǔ)設(shè)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(cè)解決方案等3個(gè)領(lǐng)域[3]。2024年6月，歐盟正式通過(guò)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(qiáng)甲烷排放的監(jiān)測(cè)、報(bào)告與核查（MRV），強(qiáng)制進(jìn)行甲烷泄漏監(jiān)測(cè)與維修，停止可以避免的常規(guī)燃除[4]。2024年4月，英國(guó)環(huán)境署（Environment Agency）發(fā)布《2024—2026年甲烷行動(dòng)計(jì)劃》，表示要通過(guò)改進(jìn)甲烷的測(cè)量、監(jiān)測(cè)、報(bào)告和建模方式，改善監(jiān)管部門(mén)的數(shù)據(jù)[5]，隨后在5月，資助大氣甲烷近紅外多光譜相機(jī)（NIMCAM）項(xiàng)目，計(jì)劃通過(guò)研制高空間分辨率近紅外多光譜相機(jī)提高全球甲烷監(jiān)測(cè)覆蓋范圍，探測(cè)更小的泄露設(shè)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(nèi)[7]。
我國(guó)液化天然氣減排政策致力于監(jiān)測(cè)與核算能力建設(shè)。2023年11月，我國(guó)生態(tài)環(huán)境部等部門(mén)印發(fā)《甲烷排放控制行動(dòng)方案》，推進(jìn)能源領(lǐng)域甲烷排放控制，采取促進(jìn)油氣田放空甲烷排放管控等措施強(qiáng)化甲烷綜合利用，探索逐步完善油氣領(lǐng)域泄漏檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)規(guī)范體系，優(yōu)化油氣田地面工程建設(shè)與管理，減少火炬系統(tǒng)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(guó)核證自愿減排量（CCER）項(xiàng)目方法學(xué)征求意見(jiàn)稿，納入煤礦低濃度瓦斯和風(fēng)排瓦斯利用項(xiàng)目，旨在將甲烷濃度不超過(guò)8%的煤礦瓦斯和風(fēng)排瓦斯進(jìn)行銷(xiāo)毀處理，避免甲烷直接排放[9]，該方法學(xué)于2025年1月正式頒布[10]。
二、LNG供應(yīng)鏈減排方案
基于整個(gè)LNG供應(yīng)鏈的溫室氣體排放和能源消耗，IEA報(bào)告從減少甲烷排放和燃燒排放、提高LNG供應(yīng)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(shù)等方面提供了減排方案[11]。
（1）減少甲烷排放。當(dāng)前許多技術(shù)都可用于甲烷減排，例如泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）、利用電動(dòng)裝置取代氣體驅(qū)動(dòng)控制器和其他甲烷排放設(shè)備、使用蒸汽回收裝置收集排出的低壓氣體、排污捕集等。預(yù)計(jì)當(dāng)前減排技術(shù)在LNG供應(yīng)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(guò)新的或現(xiàn)有的天然氣網(wǎng)絡(luò)將燃燒排放的溫室氣體輸送到用戶端，或注入儲(chǔ)層加壓轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG。②更好地進(jìn)行火炬的規(guī)劃、調(diào)試和維護(hù)活動(dòng)，避免設(shè)施啟動(dòng)期間的燃除。③優(yōu)化操作和建立冗余數(shù)據(jù)，盡量減少與天然氣燃除相關(guān)的故障。
（3）提高LNG供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)效率。①上游（生產(chǎn)、加工、管道輸送）：將開(kāi)式循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)換成聯(lián)合循環(huán)裝置；優(yōu)化壓縮機(jī)性能和油井作業(yè)性能；在運(yùn)輸管道中添加減阻劑。②液化：將聯(lián)合循環(huán)裝置安裝到重型單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)；直接安裝航空衍生型渦輪機(jī)；改善熱集成，再次利用廢熱流；使用混合或多級(jí)制冷循環(huán)替代單一制冷循環(huán)。③海運(yùn)：提高LNG運(yùn)輸船舶營(yíng)運(yùn)效率，例如優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)等。④再氣化：加強(qiáng)再氣化設(shè)施附近的低品位熱源的廢熱整合；利用來(lái)自LNG的冷能；在FSRU集成有機(jī)朗肯循環(huán)，方便使用冷能。
（4）電氣化改造。①上游：上游設(shè)施能源供應(yīng)由中央電網(wǎng)提供，或由分布式可再生能源系統(tǒng)提供；發(fā)布相關(guān)政策或監(jiān)管激勵(lì)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(xiàn)場(chǎng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，或用電動(dòng)機(jī)取代機(jī)械壓縮燃?xì)廨啓C(jī)。
（5）部署CCUS技術(shù)。①捕集原料氣中自然產(chǎn)生的二氧化碳。②捕集LNG液化終端氣體燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳。
三、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
1、甲烷遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)源快速涌現(xiàn)
甲烷遙感監(jiān)測(cè)能力不斷增強(qiáng)，為監(jiān)測(cè)LNG供應(yīng)鏈甲烷排放與泄露提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障。2024年11月，中科西光航天研發(fā)的中國(guó)首顆高分辨率點(diǎn)源甲烷監(jiān)測(cè)商業(yè)衛(wèi)星——西光壹號(hào)04星（鵲華一號(hào)）發(fā)射成功[12]。衛(wèi)星搭載甲烷相機(jī)，空間分辨率可達(dá)25米，光譜分辨率可達(dá)0.1納米，可以精確監(jiān)測(cè)甲烷泄漏位置，并對(duì)泄漏量進(jìn)行量化評(píng)估。2025年4月，中科西光航天首次公開(kāi)山西一煤礦甲烷泄露反演結(jié)果，展示了西光壹號(hào)04星在燃?xì)庑孤z測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力[13]。2025年6月，加拿大GHGSat公司借用SpaceX的“Transporter-14”拼車(chē)任務(wù)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(cè)衛(wèi)星集群，可以每日監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域，并在數(shù)小時(shí)內(nèi)交付數(shù)據(jù)[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(kāi)采效率。2024年4月，西班牙阿爾梅里亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(cè)量水頭損失以及評(píng)估減阻百分比和管道摩擦系數(shù)，驗(yàn)證管道壁涂層的減阻效果，結(jié)果表明，中等雷諾數(shù)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(dá)理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(jié)構(gòu)，減少流動(dòng)阻力，經(jīng)測(cè)試結(jié)果顯示，3毫米高度的VGs減阻效果較好，最高可達(dá)8.7%[16]。
3、國(guó)產(chǎn)LNG再液化裝置突破技術(shù)壟斷
LNG再液化裝置升級(jí)后可以從源頭上降低溫室氣體排放。2023年11月，中國(guó)船舶集團(tuán)711研究所自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首套LNG深冷式再液化裝置（LSC1000）完成多級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)通過(guò)中國(guó)船級(jí)社（CCS）產(chǎn)品檢驗(yàn)[17]。LSC1000實(shí)現(xiàn)-175℃的高效大冷量輸出，利用氮氦壓縮膨脹所產(chǎn)生的冷量將LNG深冷后噴淋回艙來(lái)實(shí)現(xiàn)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(chǎn)生溫室氣體，具有穩(wěn)定高效、安全可靠、長(zhǎng)周期免維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。2024年5月，在LNG加注運(yùn)輸船試航顯示，LSC1000實(shí)現(xiàn)LNG船艙壓的高效控制，有效減少甲烷逃逸[18]。
4、LNG運(yùn)輸船舶不斷升級(jí)
LNG運(yùn)輸船舶升級(jí)后，其運(yùn)載能力、運(yùn)輸能耗和碳排放強(qiáng)度不斷提升。2023年9月和10月，滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司[19]和韓國(guó)船企韓華海洋[20]分別展示超27萬(wàn)立方米的超大型LNG運(yùn)輸船型設(shè)計(jì)，均獲挪威船級(jí)社（DNV）認(rèn)證，標(biāo)志著開(kāi)啟超大型LNG運(yùn)輸船時(shí)代。其中，滬東中華研發(fā)的LNG運(yùn)輸船搭載NO96 Super+圍護(hù)系統(tǒng)，使得噸海里貨物運(yùn)輸能耗比17.4萬(wàn)立方米LNG運(yùn)輸船降低9.9%。2024年9月，日本商船三井（MOL）與雪佛龍航運(yùn)有限公司達(dá)成協(xié)議，將在新的LNG運(yùn)輸船安裝由MOL和大島造船公司共同開(kāi)發(fā)的硬帆風(fēng)力輔助船舶推進(jìn)系統(tǒng)——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(fēng)力輔助船舶推進(jìn)系統(tǒng)的LNG運(yùn)輸船，預(yù)計(jì)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(yùn)輸船[22]。
5、我國(guó)在浮式存儲(chǔ)再氣化裝置領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展
我國(guó)在浮式存儲(chǔ)再氣化裝置（Floating Storage and Regasification Unit,FSRU）的設(shè)計(jì)、改裝、建造、操作和運(yùn)營(yíng)等方面仍然處于起步階段，任一階段的技術(shù)突破都將為中國(guó)船舶在清潔能源領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力建設(shè)添磚加瓦[23]。2024年1月，上海中遠(yuǎn)海重工有限公司承接的MOSS球罐型大型LNG運(yùn)輸船的FSRU改裝項(xiàng)目成功交付，改裝后可存儲(chǔ)13.7萬(wàn)立方米LNG，再氣化能力為4×105百萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/天[24]。2024年5月，中國(guó)船舶集團(tuán)七二五所成功研發(fā)國(guó)內(nèi)首臺(tái)配備印刷電路板式換熱器（Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE）的FSRU，填補(bǔ)我國(guó)LNG氣化器研制空白，氣化能力高達(dá)180噸/小時(shí)，體積減小90%以上[25]。
四、總結(jié)與建議
LNG在全球能源轉(zhuǎn)型中扮演著關(guān)鍵角色。殼牌預(yù)測(cè)顯示，受亞洲經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、重工業(yè)與運(yùn)輸減排以及人工智能發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，到2040年，全球LNG需求或激增60%。LNG需求的持續(xù)增長(zhǎng)也為供應(yīng)鏈減排帶來(lái)壓力，排放監(jiān)測(cè)、電氣化改造、CCUS技術(shù)部署等方面需要進(jìn)一步改進(jìn)[27][28]。
（1）排放監(jiān)測(cè)方面，隨著測(cè)量工具的不斷發(fā)展，未來(lái)應(yīng)將供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)與源頭排放清單進(jìn)行核對(duì)，使其達(dá)到最高級(jí)別報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)涉及全面測(cè)量和準(zhǔn)確量化點(diǎn)源排放的方式方法，基于衛(wèi)星測(cè)量和空中觀測(cè)數(shù)據(jù)編制排放清單。
（2）LNG終端電氣化改造方面，需要針對(duì)技術(shù)可行性和相關(guān)成本進(jìn)行特定的實(shí)地評(píng)估，并確保持續(xù)且可靠的電力供應(yīng)。
（3）CCUS技術(shù)部署方面，需要對(duì)LNG工廠進(jìn)行重大改造用于整合大型的CCUS系統(tǒng)，并建造管道、壓縮機(jī)、封存設(shè)施等額外的基礎(chǔ)設(shè)施。總體而言，LNG供應(yīng)鏈減排需要持續(xù)不斷的政策、監(jiān)管和財(cái)政支持，同時(shí)，各項(xiàng)減排方案的實(shí)施也要考慮項(xiàng)目地理位置和附近可用設(shè)施，利用已有優(yōu)勢(shì)降低部署難度和減排成本。
