可替代燃料系列报告之甲醇

关于未来可替代燃料的专家解读 您值得信赖的可替代、低碳船用燃料顾问 目录 3.1监管和生命周期分析153.2船舶经营人的需求和兴趣173.3技术经济驱动因素193.4总拥有成本案例研究21 7.1链接和资源427.2附件43 6总结和结论41 前言 海事脱碳所面临的挑战不仅正在发生，更在于其发生的速度是如此之快。 从帆船出现到帆船鼎盛时期的运茶快船，经历了数个世纪的时间，而供应链活动能力和速度提升后，促进了帆船向煤炭动力蒸汽船的转变。柴油燃料发动机的出现，带来了新的船舶推进方式，但仍然花费了近一百年时间。每一次转变，都对海运成本、速度和效率产生了巨大影响。 目前，决策者在市场前景不明朗的情况下做出决策，但却清楚地认识到，推动变革的主要因素是监管而非经济因素。在此背景下，船东、船舶承租人、保险公司、金融市场以及技术供应商都致力于更深入地了解该行业未来的走向。 劳氏船级社致力于提供值得信赖的咨询意见，通过能源转型引领航运业安全、可持续的发展。我们全新推出的《可替代燃料系列报告》系列，聚焦于多种脱碳选择方案，分析了政策发展、市场趋势、供需机制以及安全影响。 目前，航运业面临的能源转型与以往的演进过程截然不同。促进目前转型的，不是技术进步或经济效益，而是环保需求——关于减排的社会压力、政策和监管要求都越来越高。 每一份聚焦于一种具体的燃料或技术，为行业面临船舶推进领域的下一次巨大变革提供了参考点，有助于应对即将出现的挑战。 《可替代燃料系列报告》第一份报告聚焦于甲醇，一种常规生产的化学品和燃料，正在向绿色生产转型，为船东和经营人面临的挑战提供了一种可能的解决方案。 《可替代燃料系列报告》系列的其他报告将分别阐述氨、生物能源、碳捕集技术、核能、氢能、电和电力以及液化天然气转型。 第1章 ：引言 全球甲醇行业协会引言（Chris Chatterton，首席运营官，全球甲醇行业协会） 在船东高度认可甲醇的背后，是多年来为验证和不断完善甲醇作为船用燃料这一概念所付出的努力。 越来越多的头部航运公司决定采用甲醇作为燃料，这一信号表明行业已经认识到目前需要向净零转型，首先要降低碳排放，然后逐步实现净碳中和运营。 甲醇不仅有助于实现国际海事组织(IMO)的2030年碳减排目标，更为关键的是提供了实现净碳中和运营的途径。 全球甲醇行业协会(MI)认为这种转型会分阶段进行，需要在整个供应链中实现燃料、技术、基础设施以及人员之间的高度配合及应用。全球甲醇行业协会认为，在满足目前的以及国际海事组织提出的碳强度目标和净碳中和航运业务时，我们需要发挥传统低碳船用燃料的作用，包括生物燃料、中间蓝色燃料和终极可再生绿色燃料，以及碳捕集技术。 倘若寄希望于迅速出现尚不可得的燃料而使投资决策推迟的话，那么，整个行业可能陷入并无改善的境地。实际上，排放量很可能会增加，而转型可能会被进一步推迟。 船东逐渐认识到，甲醇提供了引入低污染、低碳燃料的零活性，是最接近于可投放市场的燃料。这意味着与当前的其他燃料选项相比，前期资本支出以及运营成本更为经济。 甲醇是什么？CH3OH 甲醇资料 甲醇，又称为甲基醇，是一种轻质、易挥发、无色、易燃液态醇。它的名称来自于其前道工序的衍生物甲烷，是当前化石甲醇生产的重要原料（关于甲醇生产途径，请参阅第4.1节）。每个甲醇分子有一个碳原子、四个氢原子，属于最简单的醇类。 甲醇是一种广泛制造、使用并运输的化学品。下表列示了甲醇的性质，包括将甲醇作为船用燃料时的优点和缺点。无论以何种方式制造，甲醇都具有相同的性质，这意味着燃烧的机遇和挑战也是相同的。 甲醇具有多个使其适合作为船用燃料的特性。甲醇在常温、常压下是液态，现有船l舶上的油箱经过改造后就可以存储甲醇。甲醇应用的三个主要缺点在于甲醇有毒，能量相对于传统燃油，甲醇的燃烧更为清洁。该燃料中几乎不含硫，因此，燃烧过程中不会产生硫氧化物。颗粒物和碳烟排放也比较低。 甲醇比水轻，但仍然可混溶（易溶），因此，一旦发生泄漏，该燃料能够迅速被海水溶解。 按照制造方法分类时，即通过化石燃料、可再生来源等方式，甲醇有多种不同类型。关于完整列表，请参阅附件5。 甲醇燃烧的化学方程式2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O 甲醇在内燃机中与空气中的氧气发生反应，产生二氧化碳和水，同时释放热能。 甲醇的优点和缺点 性质表 下表简要描述了将甲醇用作船用燃料的益处和挑战。 甲醇作为船用燃料的就绪状况 劳氏船级社与行业利益相关者合作，对燃料供应链的不同方面进行了全面评估，覆盖从生产到船上交付，以及用作船上发电燃料的技术。 劳氏船级社利用监测结果明确能够促进解决方案就绪程度，加快向净零温室气体排放安全、可持续转型的研究、开发和部署项目。 第4章会说明将来供应航运业的主要甲醇生产方法，第5章会详细说明各类船上技术的现状。 通过评估取得的详细信息，揭示了蓝色或绿色甲醇生产、交付和燃烧技术的先进性。不过，投资仍然不足，并且航运及客户对此的接受程度仍然较低。 在其出版物《零碳燃料监测系统报告》中，劳氏船级社海事脱碳中心已经开发出对多种燃料的当前就绪状况进行计量的框架。 该框架高度重视新技术的技术就绪水平(TRL)，不过，这只是其中一个元素。行业采用某项技术的意愿，还取决于行业的投资就绪水平(IRL)，而投资就绪水平标志着一项业务是假定的还是已得到验证。社区就绪水平(CRL)也至关重要，意味着技术和燃料框架是否已达到安全使用并且可被公众接受的程度。TRL按照一至九级进行评定，而IRL和CRL则按照一至六级进行评定。 关于IRL、TRL和CRL水平的定义，请参阅附件1。 第2章：一般安全性和毒性问题 简介 甲醇具有毒性，因此处理时需要极为谨慎。甲醇能够通过吸入、摄食、皮肤接触或眼睛接触等方式被人体吸收。甲醇污染或接触甲醇对健康的不良影响往往不会立即显现，但可能会是致命的。甲醇燃料还会与强氧化剂发生剧烈反应，从而导致泄漏时的火灾和爆炸的风险增加。 危险和防范指南： 甲醇是易燃物，燃烧时火焰呈透明蓝色，无烟且在白天难以辨认。应远离着火源，包括热源、火花、火焰和灼热表面。容器不使用时，应保持密封。容器应在通风良好的阴凉区域存放。 燃点为12℃ 在空气中的爆炸极限较低，仅为6% 甲醇的挥发蒸汽可能比空气重，从而导致蒸汽沿地面扩散，汇集、滞留到通风不良、低洼或密闭区域，如发动机舱的舱底区域。 吞咽、吸入或皮肤接触甲醇时，甲醇都有毒性，不过，通过皮肤吸收的过程比吞咽或吸入慢。避免吸入蒸汽或雾气。操作甲醇时，应戴上防化手套，配备适当的个人防护设备。根据具体的活动，可能需要呼吸保护装置。如果吞食，应立即就医。 由于甲醇是一种常用化学原料和海运货物，因此，已经有许多安全指南出版物。关于有意在港口上进行甲醇燃料加注的有意向者、船员或加注供应商，也有一些初步的指导说明，包括劳氏船级社的《甲醇燃料加注技术参考简介》。 具体甲醇燃料加注注意事项 甲醇在环境温度和压力下为液态。与氨、氢、乙烷、液化石油气和甲烷（天然气）不同，甲醇不需要加压、压缩或低温储存。不过，甲醇具有腐蚀性，因此需要用相容材料建造储罐，或者采用适当的涂层。 具 体 到 内 河 航 运 ， 欧 洲 内 河 航 运 标 准 起 草 委 员 会(CESNI)已经制定内河航运船舶标准(ES-TRIN)，版本为2021/1。 根据国际海事组织关于使用甲醇船舶的要求，燃料舱的油面空间也应使用氮气等气体进行惰化，以便降低爆炸风险，因而船舶可能需要安装惰化系统。考虑到润滑问题，在改装或新造设计中，需要将燃油系统考虑在内。 此外，BS EN 60079-10-1:2015涉及到爆炸性气体（第10-1部分：区域分类– 爆炸性气体）和劳氏船级社的气体燃料船舶规则（IGF规范和MSC.1/Circ.1621）具体援引了IEC 60079-10-1。 劳氏船级社和全球甲醇行业协会于2020年共同制定了关于甲醇燃料加注过程的健全指南，发布了《甲醇燃料加注技术参考介绍》。全球甲醇行业协会还定期更新其《全球甲醇行业协会安全处理手册（第4版）》。 开发任何新的甲醇燃料加注供应链，都需要谨慎行事并进行全面的风险评估，从而确保所有用户以及加注条件的安全性。上述甲醇燃料加注技术参考可以支持实现加注过程，而国际海事组织于2020年发布了面向船舶和加注要求的通告。请参阅：《国际海事组织通告(IMO, MSC.1/ Circ.1621)关于使用甲醇/乙醇作为燃料的船舶安全临时指南》。 潜在的甲醇燃料加注供应商、港口和用户还应了解欧洲CEN研讨会协议开展的工作。欧洲标准化委员会 (CEN)是欧盟认可的负责制定欧洲范围内自愿标准的三个机构之一。甲醇燃料加注研讨会协议是在与劳氏船级社和全球甲醇行业协会等行业参与者合作制定的。 不过，应注意到，目前尚未制定类似于液化天然气（LNG）加注的ISO标准。 劳氏船级社基于风险的认证程序（适用于新设计、新颖设计及替代设计） 劳氏船级社针对使用甲醇/乙醇船舶的要求，在《使用气体或低燃点燃料的船舶入级规则和规定》的附录LR1中予以阐述，其中包含了MSC.1/Circ. 1621。这些要求均遵循了基于风险的方法，基本要求是要证明可以实现与传统燃油系统相当的安全性。 基于风险的程序根据劳氏船级社的《基于风险认证的ShipRight程序》(RBC)实施。该程序的依据为国际海事组织的指南，以及劳氏船级社关于严格船舶入级所需要的安全依据的经验。 重点在于，该程序具有可扩展性，因而在每个步骤中所需要的工作量，是与所存在的风险相匹配的。 甲醇罐的质量 目前，甲醇罐的质量标准正在制定过程中。ISO致力于ISO 6583：《船用甲醇燃料操作指南》的工作组已经制定了指导意见，最终将于2024年发布。 国际甲醇生产者和消费者协会(IMPCA)已经制定了一份现有的甲醇规范。IMPCA还发布了抽样标准草案，以及基于原料和最终用途（燃料、化学品等）确定甲醇的CO2足迹/生命周期计算情况的工具。 总结 航运业在将甲醇作为货物进行运输方面具有丰富的经验。目前，全球范围内关于甲醇运输的监管框架包括MARPOL附件二（有毒液体物质污染规则）、IBC规范和IMDG规范。关于将甲醇用作燃料，国际海事组织根据IGF规范发布了基于目标的方法指南。特别是，临时公告(MSC.l/Circ. 1621)提供了关于使用甲醇（甲基醇）作为燃料的船舶安全性临时指南。 在欧洲范围内，CEN研讨会覆盖了加注安全，而劳氏船级社加注要求和船级符号提供了从入级角度考虑的附加指南。 燃料质量也包含在IMPCA的甲醇参考规范中，目前正在由ISO制定(ISO 6583)。 第3章：甲醇的驱动因素 简介 欧盟和国际海事组织都制定了旨在促进航运业CO2减排的规章。其目的是在已经制定的或新近制定的规章之外，通过市场化措施、燃料效率和排放核算要求以及燃料生命周期评估等措施进一步促进清洁燃料的采用率。 本章概括说明监管情况的现状以及航运业与甲醇用作船用燃料的联系，从而提供关于燃料接受程度和潜力的观点。 3.1 监管和生命周期分析 欧洲碳价 区域性规章 到2050年为80%。随后，基于船舶或船队低于或超过业绩目标的范围，以及实现目标所需要的低碳燃料的成本计算处罚和奖励情况。尽管甲醇燃烧时会产生二氧化碳，但绿色甲醇的二氧化碳会在燃料生命周期评估基础上进行计算，因此，绿色和蓝色甲醇都会产生排放效益。 欧盟通过其排放交易计划(ETS)和欧盟航运规章(FuelEU Maritime Regulation)提出了需求侧和供给侧温室气体排放措施。 自2025年起，根据欧盟的监测、报告与核查 (MRV) 系统在2024年报告的船舶二氧化碳(CO2) 排放量（吨位 ≥5000GT）也将纳入区域性ETS中。在ETS范围内的船舶将需要购买欧盟碳配额 (EUA)，以覆盖其进出欧盟、挪威和冰岛 (EEA) 港口和非EEA港口