船用燃料是用LNG还是绿醇？各大船东如何选的？

LNG和船用甲醇燃料的特点对比

甲醇主要可划分为黑色甲醇、灰色甲醇、蓝色甲醇以及绿色甲醇。黑色甲醇的原料主要为煤炭,在全球中国产量占比靠前;灰色甲醇主要用于传统化工领域,是以天然气为原料转化生成;蓝色甲醇是以废水、工业副产品为生产原料的一种可再生甲醇,未来可能受到化学工业其他领域需求的限制;绿色甲醇可通过多种方式生产,如生物甲醇、电子级甲醇等。绿色甲醇作为船用燃料,二氧化碳的排放量更低,完全符合IMO最严格减排法规的要求。而且,绿色甲醇基本上不含有硫元素,硫排放绝对是达标的。与重油相比,绿色甲醇燃烧后,可减少99%氮氧化合物、95%的颗粒物质。使用绿色甲醇是新能源领域探索的重要一步。
甲醇和LNG的主要特点对比:蓝色甲醇的二氧化碳排放量比LNG低5%~10%;甲醇燃料的成本比LNG要小,仅为LNG的一半;甲醇比LNG更容易管理和储存,并且加燃料时间只需LNG的一半;甲醇比LNG的基础设施建设更快捷、成本低廉。
目前碳中性甲醇燃料的制造方法正在开发,但LNG的制造方法还没有出现。

市场倾向

从船东的环境报告可以看出,需要了解LNG和甲醇的整个生命周期的二氧化碳排放量,因为生命周期评估是评估燃料来源的重要组成部分。甲醇的二氧化碳排放量更低,即使一些甲醇在燃烧过程中会排放一部分碳,也不会像甲烷那样造成全球变暖的后果。清洁海洋运输的领导者马士基(Maersk)集团表示,“不会使用液化天然气作为船用燃料,因为它存在甲烷泄漏问题”。相反,他们倾向于甲醇燃料作为首选。
船舶经纪公司吉布森也在最新周报中表示:过去几年,使用甲醇燃料的新船订单量有所增加,特别是在集装箱船领域。马士基航运已经陆续订造了19艘甲醇动力集装箱船,其他集装箱航运公司也订造了30多艘。由天然气生产的灰色甲醇供应充足,但其全生命周期的二氧化碳排放量并未明显减少。相比之下,使用蓝氢及碳捕获和储存(CCS)生产的蓝色甲醇可大幅减少排放。目前,蓝色和绿色甲醇的供应量稀少,2022年不到50万吨,且生产成本较高。根据甲醇研究所对现有和计划项目的统计,到2027年,可再生甲醇年产量将增加到800万吨以上。

甲醇提取工艺和碳排放

随着技术的发展,最先进的绿色甲醇制品的碳排放强度仅有0.15kgCO2/kg。绿色甲醇的生产方式包括电解质提取法和生物质提炼法。电解质提取法是利用新能源发电装置(风电、太阳能等)所产生的电力电解水得到绿氢,再将其用于甲醇生产。生物质提炼法是把生物原料热解气化,产生含有一氧化碳、二氧化碳、氢气等的合成气,再经过催化和净化后,合成生物甲醇。

2021年,全球甲醇行业协会和国际可再生能源署(IRENA)发布的报告指出,预计2050年世界甲醇市场将达到5亿吨。在这种趋势下,可再生的绿色和蓝色甲醇将成为船用主要燃料。普氏能源资讯(Platts)近期的一些分析也预测,未来欧洲的绿蓝甲醇市场用量将达到300万吨。可见,未来甲醇市场前景广阔,掌握先进的提取技术就能抢占先机。
商业上可买到的甲醇大多是传统的灰色甲醇,由蒸气甲烷重整器(SMR)生产。该重整器燃烧大量天然气,将原料天然气转化为合成气,可以进一步加工成甲醇,整个过程只有天然气原料被加热,大大减少了燃料消耗和排放量。
蓝色甲醇生产使用一种更先进的工艺,使用自然式转化炉(ATR)。部分甲醇的合成气转化为氢气和纯二氧化碳(CO2);燃烧氢气以获得热量(而不是天然气),而二氧化碳被隔离。这个过程中碳排放接近零。
绿色甲醇是由捕获的二氧化碳和从水中电解出的氢生产的。所需的电力都来自可再生能源,或者生物原料热解气化制作成的生物甲醇。绿甲醇的生产过程具有负碳排放特性,生产过程中产生的二氧化碳量少于或等于其在使用过程中所消耗的二氧化碳量,因此其净排放为零。此外,绿甲醇具有广泛的用途,可以用作燃料、化工原料等,尤其在交通领域有巨大的应用潜力。绿色甲醇不仅有助于实现碳达标、节能减排,更能加快我国能源结构改革进程,对我国能源安全稳定意义重大。虽然技术上可行,但目前绿色甲醇工艺的成本要高得多,降低生产成本的挑战相当大,市场短期内可能不做考虑。

LNG和船用甲醇燃料能量分析

如图1所示,红色点表示燃料本身能量密度,蓝色点表示实际船上的能量密度。LNG的体积跟质量(重量)能量密度都高于甲醇。但是考虑LNG是低温的,需要专门的围护系统存储(包括压力式C型罐、薄膜型燃料舱),这些都需要占用船上空间。所以,装船后,LNG的实际存储量小,也就是实际船上能量密度低。所以,图中实际船上甲醇能量密度高于LNG。柴油的能量密度稳定,在此不做分析。

LNG和船用甲醇燃料成本

目前甲醇的燃料费用高于柴油,取决于所消耗的甲醇类型、价格以及甲醇供能的份额。虽然甲醇燃料费用略高,但应当从当今监管环境来考虑。未能达到CII和EEXI目标的船舶将不被允许继续运营。因此,这种燃料的额外成本不仅应与今天的化石燃料价格相比较,还应与新造一艘更高效的船舶的成本以及因强制停运而可能带来的损失相比较。
目前,欧美、中东地区国家主要使用灰色甲醇,而我国主要使用以煤炭为原料的黑色甲醇。原因是我国能源结构特点是富煤贫油少气,这不利于长期的碳排放控制。因此,我国发明了独有的甲醇制取技术,可以将焦炉煤气作为原料生产甲醇,目前部分企业也在使用。以煤碳为原料的黑色甲醇约占国内总产能的76.12%,以天然气为原料的占11.7%,以焦炉气为原料的占12.09%。
制动比油耗(BSFC)是一个船舶工程专业术语,用于描述船用柴油发动机的燃油效率,即测量轴输出端提供有效动力所需的燃油量。燃料中的能量取决于燃料的质量,而不是体积。如图2所示为2019年的燃料价格。

(1)LNG成本:图中的红点是基于LNG成本约为9美元/百万英热,产生的燃料成本为80~85美元/兆瓦时。以目前30美元/百万英热的LNG价格计算,燃料成本约为280美元/兆瓦时。(2)甲醇成本:图中的红点是基于甲醇成本约为300美元/吨,产生的燃料成本为104美元/兆瓦时。目前甲醇价格为425美元/吨,燃料成本为150美元/兆瓦时。目前全球柴油的平均价格为987美元/吨,这意味着其燃料成本约为355美元/兆瓦时。

结论

本文重点比较分析了作为船舶替代燃料的甲醇与LNG燃料,阐述了甲醇的优势、挑战、前瞻性和市场前景。从整体分析来看,普通甲醇作为船舶燃料,其减碳能力一般,具有局限性;而绿色甲醇受制于提取成本等因素,推广使用仍然存在阻力,甲醇燃料能否成为碳中和的最佳燃料仍有待商榷。但可以肯定的是,甲醇可以提供更大的环境效益,一旦了解了其安全性并且监管环境完全到位,甲醇燃料替代传统船舶燃料将成为船舶运输业转型升级的重要方向。
来源：绿色技术产业

“目前市场上绿醇供应比较少。”

　　“绿醇供应稳定性较差。”

　　是近期香橙会走访供应链下游最常听的对绿醇的评价。

　　经济性和供应稳定性是绿色甲醇消纳最关注的话题。

　　目前受燃料全生命周期碳排放认证等因素的影响，航运业符合认证要求的绿醇燃料供给稳定性较差，整体需求大于供给。

　　受此影响，外界传闻LNG将再次成为船舶首选燃料，航运公司也在重新布局LNG燃料？

　　马士基表示，实施“短期LNG务实，长期甲醇坚定”的双轨并行燃料策略，保障燃料供应稳定，同时强调甲醇是绿色航运转型的核心方向。

　　01

　　LNG与甲醇燃料船舶市场情况

　　截至目前LNG船舶已投入运营的数量约1300艘次，历年来投入运营的船舶数量相对稳定。甲醇燃料船舶目前已投入运营56艘次，由于基数较小，船舶数量整体波动较大。

　　图 1 LNG燃料和甲醇燃料船舶历年数量情况

　　资料来源：克拉克森船舶数据库

　　从新船订单的角度来看，目前LNG燃料船舶的新船订单数量占比约为44%，未来还有约1000艘LNG燃料船舶将投入运营；甲醇燃料船舶的新船订单数量占比约为84%，约有305艘船舶在接下来的几年陆续投产。

　　图 2新船订单数量占比情况

　　资料来源：克拉克森船舶数据库

　　02

　　各大航运公司针对LNG与甲醇燃料船舶的布局情况

　　目前涉及LNG燃料船舶的航运公司共323家，共布局约2377艘LNG燃料船舶（包括正在运营、新船订单以及维修等状态的船舶），其中有269家是目前已拥有且正在运营LNG船舶，约1300艘次。

　　涉及甲醇燃料船舶的航运公司共约73家，共布局有361艘次甲醇燃料船舶。其中有20家航运公司目前已拥有且正在运营甲醇燃料船舶，共约56艘次。

　　其中有23家航运公司同时布局了LNG燃料船舶和甲醇燃料船舶。其中包括了达飞、中远海、长荣海运、现代商船、招商局、马士基等公司。具体如下：

　　表1 同时布局LNG和甲醇燃料的航运公司(投运+订单状态）

　　资料来源：克拉克森船舶数据库

　　从新船订单的角度分析，可以看出航运企业对未来船舶燃料选择的趋势。目前已有18家航运公司同时下单了LNG和甲醇燃料船舶。

　　其中中远海运、长荣、现代商船等公司订购的甲醇燃料船舶大于LNG燃料船舶；而达飞、阿特拉斯公司则仍有大量LNG新船订单。

　　表2 各航运公司布局LNG燃料和甲醇燃料船舶订单

　　资料来源：克拉克森船舶数据库

　　03

　　马士基：甲醇仍是最有前途的选择

　　马士基（Maersk）对甲醇燃料和LNG的态度经历了显著变化，从早期的坚定支持甲醇到近期策略性转向LNG，但仍强调绿色甲醇是长期目标。

　　在2024年8月，马士基订购/租赁约60艘LNG双燃料船（总计80万TEU），首次大规模采用LNG作为替代燃料。

　　马士基强调LNG订单是“投资组合策略”，而非放弃甲醇，旨在优化减排成本。并在2024年10月，马士基能源转型负责人Morten Bo Christiansen重申：“甲醇仍是最有前途的选择，我们仍主要依赖甲醇。”

　　截至目前马士基已有13艘甲醇燃料船舶投入运营，其中今年有Arthur Maersk、Adrian Maersk 两艘甲醇双燃料船舶相继下水，未来仍有14艘甲醇船舶即将下水。

　　另外，近期香港特区政府运输及物流局副秘书长陈婉雯在信德海事2025绿色航运论坛表示，自今年2月中旬香港完成首次LNG船用燃料加注以来，截至4月中已进行3次商业LNG加注。

　　同时，目前香港正积极推进绿色甲醇加注发展，包括将在今年年中发布《绿色甲醇加注工作守则》，并鼓励企业尽快在港首次展开示范作业。与此同时，研究在香港水域提供绿氨、氢气等新一代绿色船用燃料的加注服务。

　　她直言，“不少国际班轮公司和船东向我们表示，希望利用香港自由、国际化的优势与内地深度对接，经香港购买内地生产的绿色船用燃料。”预期到2030年，全球一半可再生甲醇来自中国，其中绝大部分来自中国东北地区。

　　同时，在MEPC 83会议通过的温室气体燃料强度规定（GFI）背景下，LNG作为一种过渡燃料，可以预见未来几年后LNG燃料船舶的运营成本将大幅增加。而甲醇和氨燃料被认可为零或近零温室气体排放技术、燃料与能源（ZNZs），长期来看将是最适合的选择。