在全球应对气候变化的背景下，航运业的温室气体排放问题面临的压力与日俱增。国际海事组织（IMO）于2018年通过航运业温室气体减排初步战略，提出到2050年全球航运业温室气体排放总量较2008年水平至少降低50%的远期目标。
应用清洁能源是航运业实现中长期减碳目标的主要措施。虽然业界已围绕液化天然气（LNG）、甲醇、氢、氨等清洁能源开展了一系列应用研究和工程实践，但目前尚未就能源低碳发展路径达成共识，这种状况影响了航运业的减碳进程。
LNG燃料在航运业应用优势明显
航运能源低碳转型是一项长期、复杂的系统工程，对清洁能源应用前景的研判，需要综合考虑多方面因素。第一，航运业属于能源产业链下游的使用终端，依赖于上游能源产业的供应能力；第二，航运能源低碳转型尚须考虑经济可接受性；第三，清洁能源在船舶上的应用与能源加注、储供、动力等环节的技术成熟度密切相关；第四，根据含碳量的不同，清洁能源的温室气体减排潜力存在差异，环境适应性也不尽相同；第五，船舶清洁能源的发展应有较为完备的技术法规支撑，做到严控风险、确保安全。
基于上述原因，对LNG、液化石油气（LPG）、甲醇、二甲醚、生物燃料、氢、氨等清洁能源的船用适应性进行分析，综合考虑能源可供性、经济可接受性、技术成熟度、环境适应性、法规完备性等多方面因素，结论表明，具有发展前景和应用需求的清洁能源主要包括低碳能源LNG和甲醇，零碳能源氢和氨。
相较于下一代船用燃料的其他方案，LNG动力船舶发展和供应链建设已初具规模，在商业化应用领域遥遥领先。据DNV船级社统计，2022年全球订购采用替代燃料的船舶总数为275艘（不包括电池动力船舶）。其中，LNG燃料船舶共计222艘，占总订单数量的81%，处于领先地位。截至2022年底，全球在运营和手持订单LNG动力船总数为876艘。2022年有104艘新造LNG动力船投入运营，占新增船队的41%。在某些细分市场，例如超大型集装箱船市场，新船订单中有超过50%为LNG动力船或LNG就绪船。
与此同时，船用LNG燃料的加注基础设施也在持续增多。根据克拉克森（Clarksons）的数据，目前，全球有185个港口提供LNG加注服务，到2025年还会再增加50个。
2022年3月15日，上海上港能源服务有限公司实现了国际航行船舶保税LNG加注业务的“中国首单”。2022年11月22日，深圳中国石油国际液化天然气加注有限公司顺利完成了深圳市国际航行船舶液化天然气首船加注作业。
根据燃料发动机类型的不同，LNG作为船舶燃料的温室气体减排潜力为10%至23%不等。当前，船舶应用天然气燃料相关的国际规则、国家/地区性法规、船级社规范、行业标准等已基本建立。总体而言，LNG综合优势明显，是航运业实现温室气体减排中期目标最现实可行的选择。
但从长远来看，采用化石LNG尚不能满足航运业的远期减排目标，转向生物LNG和可再生电力，加速向清洁能源过渡，才能进一步助力航运业实现脱碳。
生物LNG是航运业减排重要选项
生物LNG是通过生物甲烷（可再生天然气）液化生产的。生物甲烷本身来自可再生资源，可以通过各种途径和原料获取，例如通过厌氧消化生产沼气，再将其升级为天然气，以及通过木质纤维素生物质的气化和随后的甲烷化或通过电解和甲烷化来生产合成天然气（SNG）。农作物和废弃物是生产生物甲烷最大的两种潜在原料，它们构成了生物LNG的基础。
生物LNG杂质含量极低，只需进行少量调整或者不做任何改动就可用于现有的LNG发动机，并且可利用现有LNG基础设施进行运输、存储和加注，因此可以轻松便捷地用作“即用型燃料（drop-in fuel）”。
生物LNG在航运业已有不少成功的商用案例。2020年11月，道达尔在鹿特丹完成了迄今为止世界上最大的LNG加注作业，向达飞超大型集装箱船JACQUES SAADE供应了1.73万立方米LNG，其中13％为生物LNG。2022年11月，日本商船三井在“Papua”号LNG船上加注了由埃克森美孚Marine提供的1500吨生物燃料。
从全生命周期来看，相比于当前的石油基船舶燃料，船用LNG燃料可以减少多达21％的温室气体排放（包括甲烷排放）。在燃烧循环中，与化石LNG相比，使用生物LNG（初步以即用型燃料的形式）最多可将排放降低约92％，具体效果取决于生物LNG的来源。假如所用的生物LNG是由家庭和农业废物生产的，其产生的碳排放则可能为负值。在日本商船三井于2021年6月发布的“环境愿景2.1”战略中，生物燃料已被定位为化石燃料的有效替代品。
与此同时，生物LNG燃料还具有很高的成本效益，其商业项目价值更加值得船东心动。数据显示，在10年内，船用LNG燃料在净现值（NPV）的基础上能够提供最佳投资回报，回本时间为1年至5年，且LNG发动机、燃油系统和储罐资本支出也在持续下降。在资本支出方面，生物LNG的投资价值与化石LNG基本相同。就价格而言，目前生物LNG混合燃料在欧洲西北部已具有商业可行性，在鹿特丹，生物LNG与LNG的混合比例为10％，与含硫量小于0.1％的船用轻柴油（MGO）相当。相比于其他低碳和零碳燃料，例如绿色氢和氨，生物LNG完全可以利用现有的LNG基础设施进行运输和加注，在这方面，生物LNG具有明显商业优势。
船舶能源的低碳发展是一项牵一发而动全身的系统性、全面性工程，需要“井口—燃料舱—推进器”能源价值链上各相关方达成共识、形成合力。其中，供应规模、稳定性、成本等问题是无法回避的关键点。在初具规模的LNG船燃产业链基础上，以沼气为代表的生物LNG可以跨过最艰难的产业启动期和市场教育期，利用自身的低碳特性，助力LNG船燃跨越过渡能源的尬尴期，成为未来船用燃料的主力。
（文/张龙星 上海石油天然气交易中心，中国石油报）
