摘要：LCA導則是船用燃料全生命周期溫室氣體強度評價的根本依據，燃料溫室氣體強度評價結果將直接影響船用燃料在船舶上的推廣使用，國際海事組織、歐盟等也會基于評價結果階段性降低燃料的溫室氣體強度，將評價結果應用于船舶能效法規的指標計算也會產生較大影響。介紹LCA導則的主要內容，分析LCA導則的應用及發展方向，供行業內相關方參考。

 

關鍵詞：LCA導則；船用燃料；生命周期；溫室氣體；排放強度

 

 一、引言

 

為滿足聯合國氣候變化大會《巴黎協定》對全球平均溫升的控制要求，國際海事組織 ( IMO ) 以MEPC.377 ( 80 ) 號決議通過了《2023年IMO船舶溫室氣體減排戰略》( 簡稱“減排戰略”)。IMO在減排戰略中規定了國際航運的減排力度，要求進一步改進新船能效，降低國際航運碳強度，增加零或近零溫室氣體排放技術、燃料和/或能源的應用，在2050年前后達到溫室氣體凈零排放。此外，減排戰略中還規定了2030年、2040年兩個指標性校核點，檢驗國際航運溫室氣體減排的階段性效果。減排戰略中減排力度和指標性校核點都需要考慮到IMO制定的《船用燃料全生命周期溫室氣體強度導則》( LCA導則，MEPC.376 ( 80 ) 號決議 ) 所確定的船用燃料全生命周期溫室氣體強度，由此可見LCA導則在國際航運溫室氣體減排過程中的重要性。

 

MEPC 81大會上通過的《2024年船用燃料全生命周期溫室氣體強度導則》( MEPC.391 ( 81 ) 號決議 ) 是對LCA導則的進一步修訂與發展。本文簡要介紹LCA導則中船用燃料溫室氣體強度評價方法、燃料路徑清單、可持續性指標、燃料生命周期標簽等主要內容；結合LCA導則及IMO船舶營運碳強度指標 ( CII ) 評級機制復審、中期減排措施制定的實際情況，分析LCA導則直接應用和潛在應用的方向；參考MEPC 81大會工作文件等，分析總結LCA導則在燃料路徑、船上碳捕集及存儲監管、下游非CO2排放檢測及驗證、默認排放值確認和可持續性標準制定等的發展方向。

 

 二、LCA導則的主要內容

 

LCA導則涉及內容繁多，包含了導則制定的一般原則、船用燃料溫室氣體排放強度的計算方法、初步燃料路徑清單、燃料可持續性指標、燃料生命周期標簽等內容，本文僅對主要內容做簡要介紹。

 

 ( 一 ) 船用燃料溫室氣體強度評價方法

 

LCA導則以《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》為基本原則，利用ISO生命周期評價標準、歸因理論方法及IPCC第五次評估報告中的100年全球變暖潛能值 ( GWP100 ) 等，評價了船用燃料或能源載體 ( 簡稱“船用燃料”) 上游 ( 陸上階段或WtT )、下游 ( 船上階段或TtW ) 和全生命周期 ( WtW ) 內的單位低熱值CO2、CH4及N2O三種溫室氣體總的二氧化碳當量 ( CO2eq ) 排放強度  ( 單位為g CO2eq/MJLCV )，其中燃料全生命周期溫室氣體排放強度為上、下游溫室氣體排放強度之和，上、下游的分界點為燃料加裝點，燃料加裝過程中的溫室氣體排放計入上游排放，船用燃料上、下游及全生命周期溫室氣體強度間的關系如圖1所示。為了對照顯示燃料在20年范圍內的溫室氣體排放強度，LCA導則在選取GWP100作為主要評價計算的同時，還給出了采用GWP20的溫室氣體排放強度對照計算公式，其只是使用GWP20代替了GWP100，其他項目沒有變化。

 

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圖1  船用燃料上、下游及全生命周期溫室氣體強度關系示意圖

 

 1.上游溫室氣體強度

 

船用燃料上游溫室氣體強度的評價計算可分為兩部分：一是上游所產生的溫室氣體排放；二是上游所產生的碳排放信用，也就是存儲起來的碳。在進行船用燃料上游溫室氣體排放強度計算時，需要從上游所產生的溫室氣體排放中扣除所產生的碳排放信用。其中，第一部分包括原料在開采、種植、收集、回收過程中產生的溫室氣體排放，原料種植所產生的土地利用變化導致的土壤碳儲量年化減少量，原料源頭加工處理等所產生的溫室氣體排放，燃料儲存、交付、加裝以及原料、燃料運輸等所產生的溫室氣體排放；第二部分包括通過提高農業管理使得土壤碳儲量的年化增加量，以及燃料在生產、運輸、加工和分配環節中，通過碳捕集和封存技術避免排放CO2而產生的碳排放信用 ( 但需扣除所產生的額外排放，并避免重復統計 )。

 

 2.下游溫室氣體強度

 

船用燃料下游溫室氣體強度的評價計算可分為四部分：一是燃料燃燒使用所產生的溫室氣體排放；二是具有溫室效應的燃料 ( 目前僅指CH4 ) 逃逸所產生的溫室氣體排放；三是具有碳信用的燃料在燃燒過程中產生的CO2排放；四是船上使用碳捕集和存儲技術所產生的碳排放信用。

 

其中，第一部分是指參與燃燒的燃料完全燃燒后所產生的CO2、CH4、N2O排放，參與燃燒的燃料不包括漏泄到大氣中的燃料；第二部分是指船舶燃用甲烷燃料時，經管路系統、發動機曲軸箱及發動機排煙管逸散到大氣中的甲烷所造成的溫室氣體排放；第三部分是生物質燃料或捕集碳合成燃料在船舶燃燒過程中產生的CO2排放，根據是否考慮燃料中碳的來源，決定該部分產生的CO2是否計入溫室氣體排放；第四部分是從下游排放中扣除因為使用船上碳捕集與存儲技術所產生的碳排放信用 ( 但需扣除整個過程中所產生的額外排放 )。需要特別指出的是，第一部分所產生的CH4、N2O排放及第二部分經發動機 ( 或稱為“能量轉換裝置”) 所產生的漏泄都與發動機的類型、性能等直接相關。

 

根據上述第三部分是否考慮燃料中碳的來源，LCA導則將船用燃料下游溫室氣體強度分為TtW強度1和TtW強度2。

 

TtW強度1是在計算過程中不考慮燃料中碳的來源，將燃料在船舶上燃燒使用所排放的CO2計入下游排放，即不扣除具有碳信用的燃料在下游所產生的CO2排放。

 

TtW強度2是在計算過程中，將具有碳信用的生物含碳燃料或捕集碳合成燃料在船舶上燃燒使用所產生的CO2從下游排放中扣除。此種情況下認為生物燃料中的碳是植物在生長過程中從大氣中吸收的CO2，燃燒后產生的CO2直接排放不會增加大氣中CO2的含量；捕集碳合成燃料中的碳來源于大氣、生物或者已經計入了其他行業的排放，同樣不計入下游排放當中。

 

 3.全生命周期強度

 

燃料全生命周期溫室氣體強度是將上游溫室氣體強度和下游溫室氣體強度相加得到的，用來衡量船用燃料在全生命周期內的溫室氣體排放強度。計算全生命周期溫室氣體強度時，燃料下游溫室氣體強度使用TtW強度2。

 

 ( 二 ) 船用燃料路徑清單

 

LCA導則按照船用燃料組別、燃料類型、原料類型、原料來源、燃料生產工藝、燃料生產耗電種類六個因素，將船用燃料劃分成128種不同路徑，每種特定路徑的燃料因為原料性質、生產工藝等的不同，在進行溫室氣體排放強度評價計算時要考慮的評價邊界也不同。同一種化學成分的燃料可以有不同燃料路徑，不同燃料路徑的燃料通常具有不同的溫室氣體排放強度；同一燃料路徑的燃料也會因為國家、地區或生產廠商不同，能源利用效率不同，原料生產地點到燃料加工廠距離等的不同，最終得到不同的上游溫室氣體排放強度。燃料路徑的確定有助于規范燃料溫室氣體排放強度的評價活動，有利于相同路徑燃料查找溫室氣體排放強度差距，降低上游溫室氣體排放強度。

 

 ( 三 ) 燃料可持續性指標

 

LCA導則還從可持續發展的角度，給出了船用燃料可持續性評價指標體系，除溫室氣體強度之外，指標體系還包括燃料碳源、電力來源、直接土地使用碳匯變化、間接土地使用碳匯變化、水、空氣、土壤、廢棄物及化學品、生物多樣性指標及各個指標基本評價原則等。

 

 ( 四 ) 燃料生命周期標簽

 

LCA導則中還提供了用于收集和傳遞船用燃料生命周期評價信息的燃料生命周期標簽 ( 英文縮寫為“FLL”)。FLL分為五部分 ( 參見表1 )：A部分填寫燃料自身的相關信息；B部分填寫燃料碳信用的相關信息；C部分填寫船上相關信息，包括下游排放強度及能量轉換裝置類型 ( 現指發動機類型 )；D部分填寫燃料全生命周期排放強度；E部分填寫燃料經認證的可持續性評價結果信息。需要特別說明的是，FLL并不是燃料供應商能夠獨自完成的，下游排放中所涉及的能量轉換裝置形式及下游排放強度計算公式中的CH4、N2O和船上捕集碳等都不是燃料供應商所能提供的，所以這個標簽將來很有可能需要幾方共同填寫完成，或者FLL需要拆分成幾個模塊分別填寫。

 

表1  燃料生命周期標簽構成

 

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 三、LCA導則的應用

 

LCA導則是船用燃料全生命周期溫室氣體排放強度評價和燃料可持續性評價的依據。評價結果可以為船舶營運碳強度計算等提供基礎數據，使LCA導則的應用得到拓展。

 

 ( 一 ) LCA導則的直接應用

 

LCA導則最直接的應用是在統一的框架下，為船用燃料全生命周期溫室氣體排放強度和可持續性表現提供評價依據，公開、公正、規范地評價船用燃料的溫室氣體排放強度或可持續性，方便國際航行船舶在中、長期減排措施中選用生命周期溫室氣體強度低或可持續性好的燃料，確保國際航運能夠達到IMO提出的減排目標。

 

 ( 二 ) LCA導則的潛在應用

 

根據LCA導則對船用燃料全生命周期溫室氣體排放強度進行評價，能夠得到一些中間評價結果和最終評價結果，進而可以得出不同的潛在應用。

 

 1.計算船舶營運碳/溫室氣體強度

 

2023年7月IMO發布了關于使用生物燃料的臨時指南 ( MEPC.1/Circ.905號通函 )，其中規定可持續生物燃料可以使用經國際認證計劃認證的全生命周期溫室氣體排放強度值計算CII值，并指出如利用LCA導則評價燃料全生命周期溫室氣體排放的方法一經實施，該生物燃料臨時指南將立即廢止。由此可見，生物燃料依據LCA導則算得的生命周期溫室氣體強度將用在CII計算中，其他船用燃料依據LCA導則算得的生命周期溫室氣體強度值，也有可能在將來代替燃料與CO2排放之間的碳轉換系數 ( CF ) 計算CII。

 

 2.作為中期減排措施的基礎數據

 

ISWG-GHG 16/2/7與ISWG-GHG 16/2/14等提案都使用依據LCA導則算得的船用燃料生命周期溫室氣體強度值來制定IMO中期減排措施中船用燃料溫室氣體標準或燃料可持續性標準，還依據燃料生命周期溫室氣體強度值計算船舶獲得的年度燃料強度值，并根據船舶獲得的年度燃料強度值等執行相應的經濟措施。中期減排措施還將基于目標性燃料標準設定船用燃料溫室氣體強度基線和溫室氣體強度降低曲線，促使船用燃料不斷降低生命周期溫室氣體強度。

 

 3.為燃料生產等提供分析數據

 

根據燃料溫室氣體強度的中間評價結果，可以對比相同路徑燃料在相同過程環節 ( 或子環節 ) 中的溫室氣體排放強度，分析溫室氣體排放強度存在差距的原因，為燃料在生產、運輸、儲存及燃燒使用等環節不斷降低溫室氣體強度提供改進建議。

 

 四、LCA導則的發展方向

 

由于LCA導則涉及燃料生產運輸、船上能量轉換裝置、船舶上后處理裝置及燃料可持續性等諸多方面內容，雖然IMO已經在LCA導則制定方面進行了大量的工作，但有些問題還需要進一步討論與完善，ISWG-GHG 16次會議及MEPC 81會議都對LCA導則的相關內容進行了討論，并決定成立專家組和通信組等繼續解決LCA導則的一些遺留問題，初步確定的發展方向主要有：

 

 1.制定專門的船上碳捕集監管框架

 

考慮到船上碳捕集相關問題的復雜性及船上碳捕集在國際航運實現溫室氣體減排過程中的重要性，IMO計劃以中國等提交的MEPC 80/7/7提案為基礎，在進一步制定LCA導則的背景下，澄清船上碳捕集系統的邊界，進一步考慮碳捕集至碳存儲整個過程中的排放問題，單獨制定包括船上碳捕集系統測試、檢驗、認證等在內的監管框架等。

 

 2.下游CH4、N2O等排放的測量和驗證

 

燃料燃燒所產生的CH4和N2O排放跟燃料種類、柴油機類型及柴油機負荷等都密切相關，盡管LCA導則建議參考使用IMO第四次溫室氣體研究報告的相關排放系數來考慮CH4和N2O的排放，但還有一些燃料及柴油機類型等在第四次溫室氣體研究報告中沒有涉及，需要進行必要的補充完善，因此IMO決定成立一個通信組，制定燃料燃燒所產生的CH4、N2O等非CO2溫室氣體排放的框架，研究這些溫室氣體排放的測量和驗證等工作。

 

 3.制定船用燃料可持續性標準

 

LCA導則給出了可持續性評價中環境相關的十項指標，但并沒有給出具體的環境評價標準，另外現有的LCA導則中沒有考慮可持續性評價相關的經濟影響、社會影響。IMO會在后續綜合考慮環境、經濟及社會影響的前提下，繼續制定船用燃料的可持續性評價標準，全面、科學評價船用燃料的可持續性。

 

 4.燃料路徑的補充

 

目前LCA導則中列舉了128種不同路徑的燃料，但可能還有一些不同原料、不同生產工藝的燃料沒有被統計進來，LCA導則還將在燃料路徑方面進行補充，以便于將一些具有發展潛力的燃料引入船用燃料清單。

 

 5.確認不同路徑燃料的默認排放值

 

雖然LCA導則中給出了船用燃料上、下游及全生命周期溫室氣體排放強度的計算公式，但現階段很難根據公式計算出燃料溫室氣體排放強度。為了使LCA導則能夠盡快服務于船舶溫室氣體減排工作，LCA導則制定工作通信組已經在LCA導則中給出了一些燃料的默認排放值，但還需要繼續完善默認排放值確定的相關工作。

 

 6.其他發展方向

 

LCA導則還將在LCA方法審查、土地使用變化間接影響風險分類、燃料路徑認證及上下游實際強度認證等方面開展相應的工作。

 

 五、結束語

 

 2023年歐盟通過了旨在促進船用燃料脫碳的FuelEU Maritime法規，該燃料法規將于2025年1月1日起，對5 000總噸及以上適用船舶所用燃料的生命周期溫室氣體強度進行限制，并要求實現階段性降低。IMO也將于2025年通過一攬子中期減排措施，其中所包含的目標性燃料標準與歐盟燃料法規在燃料溫室氣體強度評價方法方面有很多相通之處，燃料標準對溫室氣體強度的限制及降低要求也與歐盟燃料法規類似。LCA導則是船舶溫室氣體排放控制的一個基礎性導則，如將燃料根據LCA導則評價得到的溫室氣體強度值應用于船舶能效設計指標 ( EEDI )、現有船舶能效指標 ( EEXI ) 和CII等能效法規的指標計算，所得到的指標值會有較大變化，將對這些能效法規的實施產生較大影響。

 

所以，我國船用燃料生產商、船舶設計單位、船東等其他相關人員等有必要及時了解LCA導則的相關內容及評價流程，關注LCA導則在船用燃料標準及能效法規等方面的應用，關注LCA導則在碳捕集、默認值確定等方面的發展，及時做好制度、政策方面的準備，完善燃料的立法、燃料生產標準等，為應對歐盟燃料法規及IMO中期減排措施的實施做好準備，為我國船用燃料在國際航運市場上推廣使用、提高我國國際航行船舶的競爭力提供支持。

 

作者簡介：

 

孫德平，大連海事大學，副教授。

 

張   爽，大連海事大學，研究員。

 

苑海超，大連海事大學，副教授。

 

仉大志，大連海事大學，副教授。

 

黎   泉，大連海事大學，副教授。

 

鞠   恒，大連海洋大學，副教授。

 

本文刊發于《世界海運》2024年第6期，轉發須注明作者和原文出處。