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全球液化天然气供应链减排进展分析
2025年6月20日，国际能源署（IEA）发布《评估液化天然气供应排放和减排方案》报告[1]，对全球液化天然气（LNG）供应链的温室气体排放进行了全面估算，并确定了降低排放的关键机遇。报告指出，每年全球LNG供应相关的温室气体排放量约为3.50亿吨二氧化碳当量。报告表示，当前技术可使LNG供应链温室气体排放量减少60%以上，仅甲烷泄漏每年能减排9千万吨二氧化碳当量，相当于LNG供应相关排放量的25%，在LNG设施和原料气油田排放方面每年可减排5百万吨二氧化碳当量。基于上述报告，本文梳理了近期主要国家在LNG供应减排方面的政策行动，并从减少甲烷排放和燃烧排放等角度概述了LNG供应减排方案以及供应链相关减排取得的研究进展，以期为未来减排工作提供参考。
一、主要国家政策行动
液化天然气供应链减排方面，各国政策行动主要聚焦于甲烷排放。2023年12月，美国环境保护署（EPA）宣布一项旨在减少石油和天然气行业甲烷排放的最终规则，推动尖端甲烷检测技术使用，逐步取消针对新油气井的常规天然气燃除规定，全面监测井场和压缩站的甲烷泄漏，建立减少控制器、泵和储罐等高排放设施的标准[2]；2024年12月，美国能源部（DOE）和美国环境保护署（EPA）宣布投资8.5亿美元用于减少石油和天然气行业的甲烷污染，项目主要聚焦现有油气井与基础设施的减排、加速部署甲烷减排解决方案、加速部署甲烷监测解决方案等3个领域[3]。2024年6月，欧盟正式通过能源行业的甲烷减排法规（EU/2024/1787），要求能源行业加强甲烷排放的监测、报告与核查（MRV），强制进行甲烷泄漏监测与维修，停止可以避免的常规燃除[4]。2024年4月，英国环境署（Environment Agency）发布《2024—2026年甲烷行动计划》，表示要通过改进甲烷的测量、监测、报告和建模方式，改善监管部门的数据[5]，随后在5月，资助大气甲烷近红外多光谱相机（NIMCAM）项目，计划通过研制高空间分辨率近红外多光谱相机提高全球甲烷监测覆盖范围，探测更小的泄露设施[6]。2024年11月，加拿大公布石油和天然气行业温室气体排放上限法规，旨在将油气行业的排放量限制在比2019年水平低35%的范围内[7]。
我国液化天然气减排政策致力于监测与核算能力建设。2023年11月，我国生态环境部等部门印发《甲烷排放控制行动方案》，推进能源领域甲烷排放控制，采取促进油气田放空甲烷排放管控等措施强化甲烷综合利用，探索逐步完善油气领域泄漏检测与修复技术规范体系，优化油气田地面工程建设与管理，减少火炬系统天然气燃烧量[8]；2024年7月，生态环境部发布第二批中国核证自愿减排量（CCER）项目方法学征求意见稿，纳入煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用项目，旨在将甲烷浓度不超过8%的煤矿瓦斯和风排瓦斯进行销毁处理，避免甲烷直接排放[9]，该方法学于2025年1月正式颁布[10]。
二、LNG供应链减排方案
基于整个LNG供应链的温室气体排放和能源消耗，IEA报告从减少甲烷排放和燃烧排放、提高LNG供应环节效率、电气化改造以及部署碳捕集、利用与封存（CCUS）技术等方面提供了减排方案[11]。
（1）减少甲烷排放。当前许多技术都可用于甲烷减排，例如泄漏检测与修复（LDAR）、利用电动装置取代气体驱动控制器和其他甲烷排放设备、使用蒸汽回收装置收集排出的低压气体、排污捕集等。预计当前减排技术在LNG供应链部署后，可使甲烷排放量比2024年水平减少约85%。
（2）减少燃烧排放。①通过新的或现有的天然气网络将燃烧排放的温室气体输送到用户端，或注入储层加压转化为LNG。②更好地进行火炬的规划、调试和维护活动，避免设施启动期间的燃除。③优化操作和建立冗余数据，尽量减少与天然气燃除相关的故障。
（3）提高LNG供应链各个环节效率。①上游（生产、加工、管道输送）：将开式循环燃气轮机换成联合循环装置；优化压缩机性能和油井作业性能；在运输管道中添加减阻剂。②液化：将联合循环装置安装到重型单循环燃气轮机；直接安装航空衍生型涡轮机；改善热集成，再次利用废热流；使用混合或多级制冷循环替代单一制冷循环。③海运：提高LNG运输船舶营运效率，例如优化船舶设计等。④再气化：加强再气化设施附近的低品位热源的废热整合；利用来自LNG的冷能；在FSRU集成有机朗肯循环，方便使用冷能。
（4）电气化改造。①上游：上游设施能源供应由中央电网提供，或由分布式可再生能源系统提供；发布相关政策或监管激励措施刺激上游环节的电气化投资。②液化：利用可再生能源、电池或低排放电力替代LNG液化终端现场燃气轮机发电，或用电动机取代机械压缩燃气轮机。
（5）部署CCUS技术。①捕集原料气中自然产生的二氧化碳。②捕集LNG液化终端气体燃烧时产生的二氧化碳。
三、国内外研究进展
1、甲烷遥感监测数据源快速涌现
甲烷遥感监测能力不断增强，为监测LNG供应链甲烷排放与泄露提供了强有力的数据支撑和技术保障。2024年11月，中科西光航天研发的中国首颗高分辨率点源甲烷监测商业卫星——西光壹号04星（鹊华一号）发射成功[12]。卫星搭载甲烷相机，空间分辨率可达25米，光谱分辨率可达0.1纳米，可以精确监测甲烷泄漏位置，并对泄漏量进行量化评估。2025年4月，中科西光航天首次公开山西一煤矿甲烷泄露反演结果，展示了西光壹号04星在燃气泄漏检测等领域的应用潜力[13]。2025年6月，加拿大GHGSat公司借用SpaceX的“Transporter-14”拼车任务发射“Pierre”（C-12）和“Valmay”（C-13）卫星，建成全球最大专用甲烷监测卫星集群，可以每日监测目标区域，并在数小时内交付数据[14]。
2、管道减阻研究取得成效
降低LNG输送管道阻力有助于提升天然气开采效率。2024年4月，西班牙阿尔梅里亚大学等机构的研究团队通过在聚氯乙烯（PVC）管道涂覆具有超疏水和疏油能力的Ultra-Ever Dry涂料，并测量水头损失以及评估减阻百分比和管道摩擦系数，验证管道壁涂层的减阻效果，结果表明，中等雷诺数下，管道壁涂覆疏水疏油涂层能够降低水头损失[15]。同年6月，伊拉克巴格达理工大学研究团队提出可以在管道中安装涡流发生器（VGs）改变流体的湍流结构，减少流动阻力，经测试结果显示，3毫米高度的VGs减阻效果较好，最高可达8.7%[16]。
3、国产LNG再液化装置突破技术垄断
LNG再液化装置升级后可以从源头上降低温室气体排放。2023年11月，中国船舶集团711研究所自主研发的国内首套LNG深冷式再液化装置（LSC1000）完成多级试验验证，同时通过中国船级社（CCS）产品检验[17]。LSC1000实现-175℃的高效大冷量输出，利用氮氦压缩膨胀所产生的冷量将LNG深冷后喷淋回舱来实现蒸发气体（Boil-off Gas,BOG）的再次平衡液化，可以避免BOG直接燃烧排放产生温室气体，具有稳定高效、安全可靠、长周期免维护等优势。2024年5月，在LNG加注运输船试航显示，LSC1000实现LNG船舱压的高效控制，有效减少甲烷逃逸[18]。
4、LNG运输船舶不断升级
LNG运输船舶升级后，其运载能力、运输能耗和碳排放强度不断提升。2023年9月和10月，沪东中华造船（集团）有限公司[19]和韩国船企韩华海洋[20]分别展示超27万立方米的超大型LNG运输船型设计，均获挪威船级社（DNV）认证，标志着开启超大型LNG运输船时代。其中，沪东中华研发的LNG运输船搭载NO96 Super+围护系统，使得吨海里货物运输能耗比17.4万立方米LNG运输船降低9.9%。2024年9月，日本商船三井（MOL）与雪佛龙航运有限公司达成协议，将在新的LNG运输船安装由MOL和大岛造船公司共同开发的硬帆风力辅助船舶推进系统——Wind Challenger，帮助减少燃料消耗和温室气体排放，是全球首艘配备风力辅助船舶推进系统的LNG运输船，预计于2026年交付[21]。2025年4月，MOL将为东京液化天然气油轮有限公司提供第二艘Wind Challenger辅助的LNG运输船[22]。
5、我国在浮式存储再气化装置领域取得显著进展
我国在浮式存储再气化装置（Floating Storage and Regasification Unit,FSRU）的设计、改装、建造、操作和运营等方面仍然处于起步阶段，任一阶段的技术突破都将为中国船舶在清洁能源领域的自主创新能力建设添砖加瓦[23]。2024年1月，上海中远海重工有限公司承接的MOSS球罐型大型LNG运输船的FSRU改装项目成功交付，改装后可存储13.7万立方米LNG，再气化能力为4×105百万标准立方英尺/天[24]。2024年5月，中国船舶集团七二五所成功研发国内首台配备印刷电路板式换热器（Printed Circuit Heat Exchanger,PCHE）的FSRU，填补我国LNG气化器研制空白，气化能力高达180吨/小时，体积减小90%以上[25]。
四、总结与建议
LNG在全球能源转型中扮演着关键角色。壳牌预测显示，受亚洲经济增长、重工业与运输减排以及人工智能发展的驱动，到2040年，全球LNG需求或激增60%。LNG需求的持续增长也为供应链减排带来压力，排放监测、电气化改造、CCUS技术部署等方面需要进一步改进[27][28]。
（1）排放监测方面，随着测量工具的不断发展，未来应将供应链各个环节的现场测量数据与源头排放清单进行核对，使其达到最高级别报告标准，改进涉及全面测量和准确量化点源排放的方式方法，基于卫星测量和空中观测数据编制排放清单。
（2）LNG终端电气化改造方面，需要针对技术可行性和相关成本进行特定的实地评估，并确保持续且可靠的电力供应。
（3）CCUS技术部署方面，需要对LNG工厂进行重大改造用于整合大型的CCUS系统，并建造管道、压缩机、封存设施等额外的基础设施。总体而言，LNG供应链减排需要持续不断的政策、监管和财政支持，同时，各项减排方案的实施也要考虑项目地理位置和附近可用设施，利用已有优势降低部署难度和减排成本。
