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LNG脱碳之路

来源:本站 最后更新:2022-01-18 21:45:21 作者:佚名 浏览:481次
文/赵前 中国石油天然气集团有限公司法律和企改部,中国石油企业杂志
 
LNG作为一种高效的生态型优质能源和燃料,目前无论是工业还是民用,使用范围都较为广泛。
 
但是,虽然LNG一度被认为是最清洁的化石燃料,其自身也存在一些固有缺点。首先,与高污染性的柴油相比,LNG二氧化碳排放量仅减少20%–25%,减排效果并非想象中那样巨大;其次,LNG主要成分是甲烷,通常占到95%左右。在LNG供应链上,从天然气产出、液化处理,再到再气化和使用,这一系列流程都会出现一定程度的甲烷滑脱。
 
甲烷是一种温室效应强大的气体,它通过捕获辐射促进全球变暖。美国一项研究发现,按单位重量计算,甲烷对气候变化的即时影响是二氧化碳的25倍,在其外逸后头20年的温室效应是二氧化碳的84倍。因此,虽然整个LNG供应链中甲烷的滑脱率被控制在2.5%以下,甲烷排放量相对较小,但由此对全球变暖的影响十分巨大。由此可见,LNG的环境优势并不足够明显,在当前普遍使用LNG作为清洁替代的趋势下,其脱碳之路势在必行。
 
目前来看,减少LNG碳排放的主要选择包括碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage, CCS)、碳补偿、减少甲烷泄漏、电气化,以及使用可再生能源和电池等。其中,最主要的是CCS和减少甲烷泄漏。
 
一、实施储层捕集和燃烧后捕集两种CCS方法
 
实施CCS需要一定的投入成本,相关影响因素主要包括CO2源与注入点的距离、陆上注入与海上注入、LNG项目的规模、现有基础设施的可调性等。在LNG项目中实施CCS一般有两种方法:从储层捕集CO2和燃烧后捕集CO2。
 
1.  从储层捕集CO2具有显著的成本优势。
 
与燃烧后捕集CO2相比,从储层捕集CO2具有显著的成本优势。因为无论储层CO2是否被隔离或排放,所有LNG项目都必须在液化前从原料气流中去除CO2,以防止CO2冻结和堵塞过程,所以用于捕获CO2的酸性气体去除装置(AGRU)不会产生额外成本。据伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)统计,从储层捕集CO2可将LNG项目的总体排放强度降低约25%,甚至在某些情况下可降低约50%,效果显著。
 
  2.  燃烧后捕集CO2需利用好税收抵免及政策激励。
 
燃烧后捕集CO2,主要是从LNG烟气流中捕获CO2,这种方法的成本明显高于从储层捕集CO2。但是,如果有效发挥好LNG工厂设计和选址的协同效应,那么在新建LNG基础设施中增加燃烧后捕集CO2的相关装置,会具有一定的成本效益。
 
而且,税收抵免及其他政策激励也有助于提高燃烧后捕集CO2的经济性。比如,在美国新建成的燃烧后捕集CO2项目,可以基于美国财政部和国税局的45Q条款获得企业所得税优惠。该条款是针对碳捕获与封存的一项企业所得税优惠政策,具体做法是按照捕获与封存的碳氧化物数量计算抵免额,允许纳税人从企业所得税应纳税额中进行抵免。45Q条款赋予了纳税人更大的灵活性,一方面拥有碳捕获设备的纳税人可以进行税收抵免,与其签订合同进行碳捕获、注入和利用的一方也可分得一定的税收抵免额,另一方面拥有碳捕获设备的纳税人还可以和总承包商签订合同,由总承包商雇佣分包商进行碳捕获、注入和利用,分包商也可以因此获得一定的税收抵免额。可见,45Q条款降低了能源企业在天然气加工行业部署CCS技术的成本和风险,对燃烧后捕集CO2有明显的刺激作用。
 
二、在LNG供应链各环节减少甲烷泄漏
 
LNG是向可再生能源转型的主要过渡燃料,相比煤炭更高效,燃烧时排放的二氧化碳更少。但其主要成分甲烷如果未经燃烧就进入大气,会导致严重的气候变暖问题。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)指出,目前大气中甲烷浓度比过去80万年来的任何时候都要高,在全球气温较工业化前水平上升的1.1摄氏度中,约有0.3摄氏度来自甲烷排放。
 
1.  生产和输送环节的管控相对较为容易。
 
甲烷滑脱涉及LNG供应链中各个环节,其中LNG液化过程是甲烷滑脱最为严重的生产环节。据统计,在范围一[根据世界资源研究所(WRI)和世界可持续发展工商理事会(WBCSD)共同制定的《温室气体协议:企业核算和报告准则》(GHG协议),范围一是直接排放,是指在实体控制范围之内的排放,即企业地理边界内实际向大气排放的温室气体,来源于静止燃烧、移动燃烧、化学或生产过程,或逸出源(非故意释放)。]和范围二[范围二是间接排放,是指除发电以外,在实体控制之下的耗电量所产生的排放,即基于电力、蒸汽、加热及制冷方面的购买行为所产生的排放,但清洁电力不包括在内。
 
清洁电力,主要包括以下四种类型:一是自有电站直供并宣称不主张环境属性;二是自有电站非直供,主张环境属性但自用;三是直购清洁电力并能够证明清洁电力的环境属性归属;四是电网购电并购买等量的环境权益(绿证等)。]的LNG碳排放总量中,大约有40%左右来自天然气的液化过程。据国际能源署(IEA)估计,在现有的液化技术条件下,全球石油和天然气行业可以减少75%左右的甲烷,但前提是严格执行技术标准,加强风险识别预警,并进行全过程管控,对能源企业而言,这将带来一定成本费用的增加。而对于液化和输送过程中直接泄露出来的甲烷,这部分可占到总排放的40%左右,几乎无需额外的处置成本,因为可以通过收集并再次出售天然气的方式,取得经济收益。
 
2.  使用环节还需加大技术创新。
 
使用环节的甲烷泄露主要来自于燃气发动机中未燃烧的碳氢化合物从燃烧室的逸出,这主要是由于非常稀薄的甲烷和空气的混合物中,甲烷无法充分燃烧并通过排气系统滑脱到大气中。其中涉及到的技术因素较多,包括火焰传播动力学、汽缸阀门操作等。目前主要的解决方案主要包括两大类:一是在燃气发动机上安装功率限制系统,将功率限制在最佳的燃料消耗水平;二是通过引进先进的燃烧技术进一步减少发动机的甲烷滑脱现象。但这两类方法都涉及相关技术领域的探索,目前并不具有成熟的商业化推广条件,因此实施难度依然较大。
 
总体来看,尽管LNG存在碳排放的诸多隐患,但仍然是当前促进能源行业更为环保的重要选择,是能源行业向低碳或无碳转型的重要过渡燃料,只要在LNG的供应链各环节做好过程管控,加大技术创新,LNG的脱碳之路必将机遇大于挑战。
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