人类对绿色未来的追求从未停止，石油燃料向天然气燃料的过渡无疑是这一过程中的关键一环。在各类能源中，液化天然气（LNG）以其低碳排放、低含硫量、高能量密度以及易获得性等优势，越来越受到人们的亲赖。近年来，在多种因素的驱动下，许多碳基燃料正面临需求缩紧的难题，而LNG却成为目前全球增长最快的燃料之一。
化石燃料的现状
新冠疫情以来，各领域对化石燃料的需求出现了较大幅度的削减。然而，LNG并没有像石油和煤炭那样受到需求下降的挑战，一方面是由于企业大力推广使用LNG发电，另一方面也得益于民用LNG消耗量的相对稳定。
为达到《巴黎协定》设定的碳排放目标，全球温室气体(GHG)的排放量仍需大幅减少，这已经成为全球工业生活领域的普遍共识。为了应对碳排放限制，越来越多的能源及航运公司开始选择LNG作为主要燃料。近年来，LNG已经成为石油燃料的主要替代品，在经济和环保方面都极具竞争力。
化石燃料在电力行业发挥着极其重要的作用
目前，天然气、石油和煤炭占全球能源消费总量的80%以上，2019年的数据显示三者占比分别为22.9%，31.3%和25.6%。煤炭、石油及其衍生产品和天然气的应用通常是相似的，但各自有不同的特性。本文将重点介绍其中的一些特性以及油气的未来发展趋势。
石油与天然气的比较
天然气是主要由甲烷及少量乙烷组成的气态碳氢化合物。和天然气类似，石油也是一个比较宽泛的概念，主要包含岩石油、矿物油及原油等。本文提到的石油主要是指原油——一种可以用来提炼汽油、柴油及其他石化产品的天然矿物资源。
根据钻探位置不同以及硫含量和API重度等指标可以对原油进行分类。API重度分类法以原油所含碳氢化合物相对水的密度将其划分为轻质油和重质油。另一种划分方法按照原油的粘度，沸点和碳链的长度将原油分为六个等级，级别越大，上述指标也越大。这种分类方法在美国应用比较广泛。
天然气的主要成分是甲烷和乙烷，分别包含1个和2个碳原子（CH4）以及4个和6个氢原子（C2H6），二者均属于简单碳氢化合物。用于原油等级划分的六级法通常始于C链长9-16的碳氢化合物。甲烷和乙烷的热值在所有碳氢化合物中是最高的，因此天然气热效率通常会高于石油类燃料。
石油类燃料的价格通常与其所在等级成反比，例如1级燃油（又称航空燃油），比6级燃油（又称重油HFO）更贵。后者是游轮等大型船只的主要燃料。船用轻柴油（MGO）和船用重柴油（MDO）分别对应2级和3级燃油，二者也是常见的船用燃料。
尽管近年来许多碳基燃料面临需求下降的尴尬局面，但LNG却成为当今全球增长最快的燃料之一。与石油燃料相比，LNG具有较高的能量密度、较低的硫含量和较低的碳排放量等优势，因此成为能源绿色转型过程中代替其他污染型燃料的最佳选择之一。此外，LNG仅占气态天然气体积的1/600，非常适合海上运输。
小型LNG船在未来能源体系中的作用将愈发明显
作为能源类大宗商品，石油和天然气的价格通常是相互关联，相互影响的。这种价格关系被称为“商品间价差“。市场参与者总是试图从二者的价差中谋求利益最大化。这意味着如果两种商品中的一种价格升高时，另一种商品的需求量就是随之增加。显然，石油和天然气在化学组成、应用领用和市场价值方面联系紧密。但如果从环保和能源效率方面出发，天然气则比石油更具优势。自国际海事组织（IMO）2020年颁布关于环保新法规以来，燃料污染概况已经成为航运部门关注的重点之一。
对航运业的影响
航运在全球贸易中发挥着至关重要的作用。据统计，全球贸易总额中的80%至90%是通过海运实现的，而且其占比仍在持续扩大。此外，海运也是收益最高的货物运输方式之一。尽管从吨公里货物(ton-kilometer)的角度出发，海运相比其他运输方式优势明显。但在污染物及温室气体排放方面，海运依然存在较大的改进空间。在船用燃料方面，全球范围内多数贸易船队选用以船用燃油（如HFO）为燃料的主机，而辅机则通常采用蒸馏燃料（如MGO或MDO）。
自国际海事组织（IMO）2020规程颁布以来，使用LNG作为的新一代船用燃料已经在业界获得了广泛的共识，越来越多的新造船项目选择以LNG为燃料的主机。
在船用燃料领域，天然气通常以液态形式进行储存和运输，因此需要在燃烧完成由液态到气态的转化。使用LNG燃料的有点包括：储量大，能源成本与船用柴油（MDO）基本相当，且在推进技术和燃料存储技术方面不需要进行大规模改造和创新。此外，运输相同吨位的货物，LNG的污染物排放量比其他化石燃料更低。以下数据显示，与MGO、MDO和HFO相比，天然气在CO2和SO2排放方面优势显著:
与航运中使用的其他化石燃料相比，LNG在污染物排放方面优势明显 数据来源：挪威统计局
此外，使用LNG燃料可以大幅减少氮氧化物(NOx)以及大气颗粒物(PM)的排放。由于具有很强的酸化和富营养化作用，硫氧化物(SOx)和NOx的排放会对敏感生态系统产生很大影响。PM和SOx的排放可能对人类呼吸系统产生严重的伤害。而CO2排放是当今世界最严峻的气候挑战之一，也是全球气候变化的主要推手。
目前，气态燃料发动机技术正在日臻成熟，以适应当前的市场和行业条件。以LNG为燃料的船用发动机主要包括：稀燃火花点燃式发动机(LBSI)、双燃料燃气发动机和燃气柴油发动机。尽管与柴油发动机相比，双燃料发动机和稀燃发动机的碳氢化合物(HC)排放量更高，但通过使用氧化催化剂，HC排放量可以降低约80%。
未来能源展望-转型和可再生能源
绿色环保的理念和实践正在各领域推进限碳和减碳，随着新冠疫情后的诸多经济刺激措施，越来越多的迹象显示，全球范围内正以更快的速度降低对碳基燃料的依赖。据一些市场参与者推测，新冠疫情可能会加速化石燃料需求峰值的到来，特别是煤炭和石油。原有的数据显示，化石燃料的需求峰值可能会在2030年至2035年间出现。但最近的研究表明，峰值更有可能出现在2025至2030年之间。这也成为目前对比石油和天然气之间差异时需要考虑的一个重要因素。不可否认的是，在今后相当长一段时间内，化石燃料仍将在能源和经济体系中发挥着举足轻重的作用。但幸运的是，今天我们可以应用多种测控技术来监控污染物以及温室气体排放量。而在人类通往绿色未来的道路上，LNG会成为人类最佳的过渡燃料之一。
网友评论