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绿燃竞逐 驶向零碳新海域

2025-09-22

在国际货物运输领域,航运占据着关键地位,承载了全球逾80%贸易体量的运输任务,也因此成为主要的温室气体排放源。根据国际海事组织(IMO)的数据,该行业每年产生的二氧化碳排放量接近10亿吨,约占全球总排放量的3%,其碳减排行动刻不容缓。面对这一挑战,凭借环保特性、可再生优势及技术兼容性,绿色船用燃料正成为推动航运业实现绿色转型的核心方向。

绿色船用燃料主要有四种技术路径,分别为生物柴油、生物LNG、绿色甲醇和绿氨。

     生物柴油主要以废弃油脂为原料,通过酯交换或催化加氢反应制成。其与传统柴油兼容性高,可直接用于现有船舶发动机或掺混使用(混合比例通常≤30%),船舶改装成本低。但受原料供应限制,产量有限。

    生物LNG以秸秆、畜禽粪便、厨余垃圾等有机废弃物为原料,通过厌氧发酵工艺生产生物天然气,再经液化制成。其与现有以液化天然气(LNG)为燃料的动力船舶完全兼容,但存在原料收集和处理成本高、规模化供应难度大等问题。

     绿色甲醇制取存在两条主要路径:一种是生物质气化耦合绿氢生产,另一种则是利用二氧化碳和绿氢通过化学合成方法制取。绿色甲醇便于储存和运输,能量密度较高,现有港口改造难度小。马士基的全球首艘甲醇集装箱船“Laura Maersk”号已于2023年交付,证明了其技术可行性。现有船舶改装为甲醇双燃料系统相对简便,仅需300万—500万美元,全球已有50多个主要港口具备甲醇加注能力。

     绿氨主要利用绿氢与氮气催化合成,能量密度略低于甲醇。氨的储存压力低,适合长距离航线(如远洋货轮),但其毒性强、排放氮氧化物、燃烧特性差,需添加引燃燃料或采用催化燃烧技术,相关发动机预计2030年后商业化,且生产成本高昂。

     未来绿色船用燃料将形成多元化的供应体系,各类燃料基于技术特性与场景需求协同发展。其中,绿色甲醇因技术成熟度高、安全性优、标准体系相对健全,有望成为航运脱碳的核心燃料之一;同时,生物LNG、生物柴油、绿氨等燃料也将在不同航线场景中发挥独特价值,共同构建多能互补的绿色燃料生态。

现有船舶动力系统与港口加注设施需通过系统性改造以适配绿色燃料推广。船舶动力系统方面,需针对不同绿色燃料特性改造发动机结构与燃烧技术,如升级生物柴油的燃油管路、安装LNG和绿色甲醇的专用发动机、攻克绿氨发动机点火与氮氧化物排放难题;港口加注设施则围绕储存、安全和应急能力升级,建设专用储存罐、部署自动化监测系统、完善应急体系。关于配套建设进展,在国内,上海港已完成绿色甲醇“船—船”加注,宁波舟山港扩建LNG加注站,青岛港探索绿氨加注试点,未来将着力发展智能化、兼容性加注网络;国际上,荷兰鹿特丹港打造LNG加注枢纽并规划绿色甲醇与绿氨供应,新加坡港建设绿氢、氨、醇等多燃料供应中心,全球港口正朝着多能互补、标准统一的方向推进,以降低绿色燃料流通成本,加速航运业脱碳。

     与传统船用燃料(重油、极低硫燃料油及船用轻柴油)相比,绿色燃料在质量能量密度、储存安全和发动机适配性等方面存在显著差异,同时各具优势。

     在质量能量密度上,生物LNG质量能量密度高于传统船用燃料,但因需在超低温环境储存,对储罐绝热性能要求极高;生物柴油质量能量密度与柴油基本相同,可直接适配现有船舶动力系统;绿色甲醇和绿氨质量能量密度不足传统船用燃料的一半,燃料舱空间需求增大。

     在储存安全方面,传统船用燃料常温下即可储存,安全性较高;而生物LNG的低温储存条件易引发泄漏风险;绿氨具有毒性和腐蚀性,对储存容器材质要求严格,需配备专业的安全防护和泄漏检测设备。

     在发动机适配性上,使用绿色燃料时均需对发动机进行不同程度改造。例如,生物柴油虽适配性良好,但高比例使用会影响发动机润滑性能;绿色甲醇发动机面临低温启动困难、燃烧效率低等问题;绿氨发动机则存在不易点燃、氮氧化物排放高等难题。

     为弥补上述差距,可通过技术创新实现突破:在材料方面,研发纳米复合绝热材料、耐腐蚀高分子材料,提升储罐性能与燃料储存密度;在燃烧技术方面,利用高压共轨喷射、催化燃烧等技术优化燃烧过程;在安全保障方面,通过构建智能监测系统,结合物联网与AI技术实现风险预警,同时开发专用消防和泄漏处理技术,全方位推动绿色船用燃料发展。

与传统船用燃料(重油、极低硫燃料油及船用轻柴油)相比,绿色燃料在质量能量密度、储存安全和发动机适配性等方面存在显著差异,同时各具优势。

     在质量能量密度上,生物LNG质量能量密度高于传统船用燃料,但因需在超低温环境储存,对储罐绝热性能要求极高;生物柴油质量能量密度与柴油基本相同,可直接适配现有船舶动力系统;绿色甲醇和绿氨质量能量密度不足传统船用燃料的一半,燃料舱空间需求增大。

     在储存安全方面,传统船用燃料常温下即可储存,安全性较高;而生物LNG的低温储存条件易引发泄漏风险;绿氨具有毒性和腐蚀性,对储存容器材质要求严格,需配备专业的安全防护和泄漏检测设备。

     在发动机适配性上,使用绿色燃料时均需对发动机进行不同程度改造。例如,生物柴油虽适配性良好,但高比例使用会影响发动机润滑性能;绿色甲醇发动机面临低温启动困难、燃烧效率低等问题;绿氨发动机则存在不易点燃、氮氧化物排放高等难题。

     为弥补上述差距,可通过技术创新实现突破:在材料方面,研发纳米复合绝热材料、耐腐蚀高分子材料,提升储罐性能与燃料储存密度;在燃烧技术方面,利用高压共轨喷射、催化燃烧等技术优化燃烧过程;在安全保障方面,通过构建智能监测系统,结合物联网与AI技术实现风险预警,同时开发专用消防和泄漏处理技术,全方位推动绿色船用燃料发展。

目前,我国关于绿色船用燃料的支持政策主要集中在燃料应用和清洁能源船舶建设方面。如2023年,国家能源局启动生物柴油推广应用试点,明确在港口、内河航道等场景开展B5、B24生物柴油(燃料油)应用;2024年,交通运输部联合国家发展改革委发布《交通运输老旧营运船舶报废更新补贴实施细则》,规定新建生物柴油动力、新能源清洁能源船舶(包括液化天然气、甲醇、氢、氨等)符合一定条件的,可以申请补贴资金,其中新建新能源清洁能源营运船舶最高补贴标准达2200元/总吨。同时,地方政府也相继出台相关配套补贴措施。如广东省对2021—2022年完成改造的LNG动力船舶按功率分档补贴,最高380万元/艘;山东省自2025年4月起,对通过京杭运河山东段的新能源船舶(包括LNG、甲醇、氢燃料等)实施免费过闸政策。

     全球碳减排背景下,尽管缺乏明确的研发和生产政策支持,绿色船用燃料仍凭借其“碳中和”特性吸引了众多企业纷纷布局。如2024年3月,上海电气洮南市风电耦合生物质制绿色甲醇一体化示范项目开工,预计2025年产出首批合格绿色甲醇,2027年实现25万吨产能达产;2025年2月,中集绿能5万吨/年绿色甲醇项目顺利通过备案批复,计划于2025年第三季度投产,同时积极筹备二期工程,预计2027年达成20万吨产能。

促使绿色燃料成本降低和市场竞争力提升可以从多方面着手。

     一是完善产业体系,推动规模化发展。强化产业链上下游协同创新与合作,优化资源配置,实现原料采购、生产、销售的规模化协同,有效分摊固定成本,降低人力、物力和财力消耗。

     二是创新工艺模式,提升生产运营效率。深化企业、高校与科研机构联动,加强在原料高效预处理、新型催化剂、智能化控制、高性能设备等方向的研发投入,提升生产运营效率。

     三是建立配额制,扩大绿色燃料应用。在航运业发达地区,综合经济、环境及航运碳排放等因素,强制要求使用一定比例绿色燃料,同时建立完善的执行机制,制定科学的配额目标、分配机制和监督考核制度。

     四是纳入碳市场,发挥市场化手段作用。将航运等难以电气化脱碳的领域纳入碳市场,通过总量控制与配额交易,使碳排放具备经济属性,推动企业通过使用绿色燃料降低碳排放成本。

     五是建立认证体系,实现绿色价值。绿色燃料具有明显的环境价值,但认证体系缺失使其难以外部化。应加快建立健全我国绿色燃料认证体系,多途径实现产品绿色价值,扩大使用场景,减小同传统化石燃料成本差距。

推动建立相对统一的生物质燃料认证体系是必要的。绿色船燃的核心在于其减排价值和可持续性,须通过权威认证机制对其进行全生命周期的追溯和监督,建立可持续燃料认证体系是发展绿色船燃的关键。

     国际海事组织近期发布的净零框架意义重大,若其修正草案在2025年10月最终审议通过,将成为全球首个整合强制性燃料温室气体强度标准和温室气体定价机制的行业减排国际规则,深刻影响航运业能源低碳转型与可持续发展。在此框架内,构建国际海事组织认可的国际化、多元化可持续燃料认证体系尤为重要:既能避免单一或区域认证体系形成全球贸易绿色壁垒与垄断,又能基于共有框架规范市场秩序,明确量化绿色船燃的绿色价值,形成有效监督追溯机制,增强航运业对绿色船燃的信任,降低“洗绿”风险。

     在此背景下,中国应尽快建立面向全球的可持续燃料认证体系。在合理监管并保障数据安全的基础上,积极推动与国际各类认证机制(如国际海事组织、国际民航组织、欧盟及其他国家等)接轨、互认,打通国内国际双循环的堵点。

     目前,生物质能产业分会已前瞻布局,联合中国能源研究会绿色低碳技术专委会、北京松杉低碳技术研究院等机构共同建设零碳能源证书自愿核证平台。该平台聚焦可再生能源非电利用领域(绿色热能、可再生气体和绿色液体燃料等)的绿色认证,通过数据实时采集为可持续燃料认证提供支持。此举不仅有助于规范国内绿色燃料认证标准,更能提升我国绿色燃料在国际市场的认可度与核心竞争力,推动全球绿色航运业发展。

推动建立相对统一的生物质燃料认证体系是必要的。绿色船燃的核心在于其减排价值和可持续性,须通过权威认证机制对其进行全生命周期的追溯和监督,建立可持续燃料认证体系是发展绿色船燃的关键。

     国际海事组织近期发布的净零框架意义重大,若其修正草案在2025年10月最终审议通过,将成为全球首个整合强制性燃料温室气体强度标准和温室气体定价机制的行业减排国际规则,深刻影响航运业能源低碳转型与可持续发展。在此框架内,构建国际海事组织认可的国际化、多元化可持续燃料认证体系尤为重要:既能避免单一或区域认证体系形成全球贸易绿色壁垒与垄断,又能基于共有框架规范市场秩序,明确量化绿色船燃的绿色价值,形成有效监督追溯机制,增强航运业对绿色船燃的信任,降低“洗绿”风险。

     在此背景下,中国应尽快建立面向全球的可持续燃料认证体系。在合理监管并保障数据安全的基础上,积极推动与国际各类认证机制(如国际海事组织、国际民航组织、欧盟及其他国家等)接轨、互认,打通国内国际双循环的堵点。

     目前,生物质能产业分会已前瞻布局,联合中国能源研究会绿色低碳技术专委会、北京松杉低碳技术研究院等机构共同建设零碳能源证书自愿核证平台。该平台聚焦可再生能源非电利用领域(绿色热能、可再生气体和绿色液体燃料等)的绿色认证,通过数据实时采集为可持续燃料认证提供支持。此举不仅有助于规范国内绿色燃料认证标准,更能提升我国绿色燃料在国际市场的认可度与核心竞争力,推动全球绿色航运业发展。


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