人類對綠色未來的追求從未停止，石油燃料向天然氣燃料的過渡無疑是這一過程中的關(guān)鍵一環(huán)。在各類能源中，液化天然氣（LNG）以其低碳排放、低含硫量、高能量密度以及易獲得性等優(yōu)勢，越來越受到人們的親賴。近年來，在多種因素的驅(qū)動下，許多碳基燃料正面臨需求縮緊的難題，而LNG卻成為目前全球增長最快的燃料之一。
化石燃料的現(xiàn)狀
新冠疫情以來，各領(lǐng)域?qū)剂系男枨蟪霈F(xiàn)了較大幅度的削減。然而，LNG并沒有像石油和煤炭那樣受到需求下降的挑戰(zhàn)，一方面是由于企業(yè)大力推廣使用LNG發(fā)電，另一方面也得益于民用LNG消耗量的相對穩(wěn)定。
為達到《巴黎協(xié)定》設(shè)定的碳排放目標，全球溫室氣體(GHG)的排放量仍需大幅減少，這已經(jīng)成為全球工業(yè)生活領(lǐng)域的普遍共識。為了應(yīng)對碳排放限制，越來越多的能源及航運公司開始選擇LNG作為主要燃料。近年來，LNG已經(jīng)成為石油燃料的主要替代品，在經(jīng)濟和環(huán)保方面都極具競爭力。
目前，天然氣、石油和煤炭占全球能源消費總量的80%以上，2019年的數(shù)據(jù)顯示三者占比分別為22.9%，31.3%和25.6%。煤炭、石油及其衍生產(chǎn)品和天然氣的應(yīng)用通常是相似的，但各自有不同的特性。本文將重點介紹其中的一些特性以及油氣的未來發(fā)展趨勢。
石油與天然氣的比較
天然氣是主要由甲烷及少量乙烷組成的氣態(tài)碳氫化合物。和天然氣類似，石油也是一個比較寬泛的概念，主要包含巖石油、礦物油及原油等。本文提到的石油主要是指原油——一種可以用來提煉汽油、柴油及其他石化產(chǎn)品的天然礦物資源。
根據(jù)鉆探位置不同以及硫含量和API重度等指標可以對原油進行分類。API重度分類法以原油所含碳氫化合物相對水的密度將其劃分為輕質(zhì)油和重質(zhì)油。另一種劃分方法按照原油的粘度，沸點和碳鏈的長度將原油分為六個等級，級別越大，上述指標也越大。這種分類方法在美國應(yīng)用比較廣泛。
天然氣的主要成分是甲烷和乙烷，分別包含1個和2個碳原子（CH4）以及4個和6個氫原子（C2H6），二者均屬于簡單碳氫化合物。用于原油等級劃分的六級法通常始于C鏈長9-16的碳氫化合物。甲烷和乙烷的熱值在所有碳氫化合物中是最高的，因此天然氣熱效率通常會高于石油類燃料。
石油類燃料的價格通常與其所在等級成反比，例如1級燃油（又稱航空燃油），比6級燃油（又稱重油HFO）更貴。后者是游輪等大型船只的主要燃料。船用輕柴油（MGO）和船用重柴油（MDO）分別對應(yīng)2級和3級燃油，二者也是常見的船用燃料。
盡管近年來許多碳基燃料面臨需求下降的尷尬局面，但LNG卻成為當今全球增長最快的燃料之一。與石油燃料相比，LNG具有較高的能量密度、較低的硫含量和較低的碳排放量等優(yōu)勢，因此成為能源綠色轉(zhuǎn)型過程中代替其他污染型燃料的最佳選擇之一。此外，LNG僅占氣態(tài)天然氣體積的1/600，非常適合海上運輸。
作為能源類大宗商品，石油和天然氣的價格通常是相互關(guān)聯(lián)，相互影響的。這種價格關(guān)系被稱為“商品間價差“。市場參與者總是試圖從二者的價差中謀求利益最大化。這意味著如果兩種商品中的一種價格升高時，另一種商品的需求量就是隨之增加。顯然，石油和天然氣在化學組成、應(yīng)用領(lǐng)用和市場價值方面聯(lián)系緊密。但如果從環(huán)保和能源效率方面出發(fā)，天然氣則比石油更具優(yōu)勢。自國際海事組織（IMO）2020年頒布關(guān)于環(huán)保新法規(guī)以來，燃料污染概況已經(jīng)成為航運部門關(guān)注的重點之一。
對航運業(yè)的影響
航運在全球貿(mào)易中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。據(jù)統(tǒng)計，全球貿(mào)易總額中的80%至90%是通過海運實現(xiàn)的，而且其占比仍在持續(xù)擴大。此外，海運也是收益最高的貨物運輸方式之一。盡管從噸公里貨物(ton-kilometer)的角度出發(fā)，海運相比其他運輸方式優(yōu)勢明顯。但在污染物及溫室氣體排放方面，海運依然存在較大的改進空間。在船用燃料方面，全球范圍內(nèi)多數(shù)貿(mào)易船隊選用以船用燃油（如HFO）為燃料的主機，而輔機則通常采用蒸餾燃料（如MGO或MDO）。
自國際海事組織（IMO）2020規(guī)程頒布以來，使用LNG作為的新一代船用燃料已經(jīng)在業(yè)界獲得了廣泛的共識，越來越多的新造船項目選擇以LNG為燃料的主機。
在船用燃料領(lǐng)域，天然氣通常以液態(tài)形式進行儲存和運輸，因此需要在燃燒完成由液態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)化。使用LNG燃料的有點包括：儲量大，能源成本與船用柴油（MDO）基本相當，且在推進技術(shù)和燃料存儲技術(shù)方面不需要進行大規(guī)模改造和創(chuàng)新。此外，運輸相同噸位的貨物，LNG的污染物排放量比其他化石燃料更低。以下數(shù)據(jù)顯示，與MGO、MDO和HFO相比，天然氣在CO2和SO2排放方面優(yōu)勢顯著:
此外，使用LNG燃料可以大幅減少氮氧化物(NOx)以及大氣顆粒物(PM)的排放。由于具有很強的酸化和富營養(yǎng)化作用，硫氧化物(SOx)和NOx的排放會對敏感生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響。PM和SOx的排放可能對人類呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的傷害。而CO2排放是當今世界最嚴峻的氣候挑戰(zhàn)之一，也是全球氣候變化的主要推手。
目前，氣態(tài)燃料發(fā)動機技術(shù)正在日臻成熟，以適應(yīng)當前的市場和行業(yè)條件。以LNG為燃料的船用發(fā)動機主要包括：稀燃火花點燃式發(fā)動機(LBSI)、雙燃料燃氣發(fā)動機和燃氣柴油發(fā)動機。盡管與柴油發(fā)動機相比，雙燃料發(fā)動機和稀燃發(fā)動機的碳氫化合物(HC)排放量更高，但通過使用氧化催化劑，HC排放量可以降低約80%。
未來能源展望-轉(zhuǎn)型和可再生能源
綠色環(huán)保的理念和實踐正在各領(lǐng)域推進限碳和減碳，隨著新冠疫情后的諸多經(jīng)濟刺激措施，越來越多的跡象顯示，全球范圍內(nèi)正以更快的速度降低對碳基燃料的依賴。據(jù)一些市場參與者推測，新冠疫情可能會加速化石燃料需求峰值的到來，特別是煤炭和石油。原有的數(shù)據(jù)顯示，化石燃料的需求峰值可能會在2030年至2035年間出現(xiàn)。但最近的研究表明，峰值更有可能出現(xiàn)在2025至2030年之間。這也成為目前對比石油和天然氣之間差異時需要考慮的一個重要因素。不可否認的是，在今后相當長一段時間內(nèi)，化石燃料仍將在能源和經(jīng)濟體系中發(fā)揮著舉足輕重的作用。但幸運的是，今天我們可以應(yīng)用多種測控技術(shù)來監(jiān)控污染物以及溫室氣體排放量。而在人類通往綠色未來的道路上，LNG會成為人類最佳的過渡燃料之一。
