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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，美國環境保護署（EPA）宣布一項旨在減少石油和天然氣行業甲烷排放的最終規則，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天然氣燃除規定，全面監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的甲烷減排法規（EU/2024/1787），要求能源行業加強甲烷排放的監測、報告與核查（MRV），強制進行甲烷泄漏監測與維修，停止可以避免的常規燃除[4]。2024年4月，英國環境署（Environment Agency）發布《2024—2026年甲烷行動計劃》，表示要通過改進甲烷的測量、監測、報告和建模方式，改善監管部門的數據[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溫室氣體排放上限法規，旨在將油氣行業的排放量限制在比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測與核算能力建設。2023年11月，我國生態環境部等部門印發《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范體系，優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，生態環境部發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供應環節效率、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劃、調試和維護活動，避免設施啟動期間的燃除。③優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供應鏈各個環節效率。①上游（生產、加工、管道輸送）：將開式循環燃氣輪機換成聯合循環裝置；優化壓縮機性能和油井作業性能；在運輸管道中添加減阻劑。②液化：將聯合循環裝置安裝到重型單循環燃氣輪機；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替代單一制冷循環。③海運：提高LNG運輸船舶營運效率，例如優化船舶設計等。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，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；發布相關政策或監管激勵措施刺激上游環節的電氣化投資。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、甲烷遙感監測數據源快速涌現
甲烷遙感監測能力不斷增強，為監測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，中科西光航天研發的中國首顆高分辨率點源甲烷監測商業衛星——西光壹號04星（鵲華一號）發射成功[12]。衛星搭載甲烷相機，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”拼車任務發射“Pierre”（C-12）和“Valmay”（C-13）衛星，建成全球最大專用甲烷監測衛星集群，可以每日監測目標區域，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，具有穩定高效、安全可靠、長周期免維護等優勢。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、重工業與運輸減排以及人工智能發展的驅動，到2040年，全球LNG需求或激增60%。LNG需求的持續增長也為供應鏈減排帶來壓力，排放監測、電氣化改造、CCUS技術部署等方面需要進一步改進[27][28]。
（1）排放監測方面，隨著測量工具的不斷發展，未來應將供應鏈各個環節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不斷的政策、監管和財政支持，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，利用已有優勢降低部署難度和減排成本。
