将生命周期评估纳入能源转型政策：用天然气替代煤炭

煤炭转向液化天然气发电的环境效益受上游供应链影响显著，需整合生命周期评估（LCA）优化政策。

　　

作者：Ha Eun Lee、Taeyoung Jin、Youngsoo Lee、See Hoon Lee

韩国全北国立大学矿产资源与能源工程系，地址：54896全罗北道全州市德津区白济大道567号

摘要

从煤炭向天然气的转型被广泛认为是电力行业脱碳的主要策略。然而，现行政策往往仅基于燃料燃烧产生的排放来评估环境影响，忽视了更广泛的生命周期效应和相关的供应链依赖性。本研究结合了对主要经济体煤炭淘汰策略的比较政策分析，以及对韩国（一个积极追求能源转型目标的能源进口国）用天然气替代燃煤发电的生命周期评估（LCA）。研究结果表明，虽然天然气替代可以显著减少直接燃烧排放，但整体生命周期的温室气体效益对上游供应链非常敏感。提取方式、液化能源强度、运输距离和出口国的能源结构的变化都会导致生命周期结果的显著变化。敏感性分析进一步表明，关键上游参数的微小变化也会改变煤炭转天然气转型的环境绩效。这些发现揭示了现有能源转型政策中的关键盲点，这些政策依赖于基于燃烧的指标，可能会高估减排效果。通过将政策评估与生命周期评估和敏感性分析相结合，本研究强调了在能源规划中纳入完整供应链视角的重要性。将LCA嵌入政策框架中，可以更稳健地评估温室气体减排潜力，同时通过揭示上游依赖性和脆弱性来为能源安全考虑提供信息。研究结果支持转向更加全面、关注供应链的能源转型政策，使环境可持续性目标与更广泛的能源系统韧性保持一致。

引言

气候变化的影响日益明显，表现为极端天气事件和自然灾害，如洪水、干旱和野火。这种日益紧迫的情况凸显了在全球范围内减少温室气体（GHG）排放的必要性，特别是要实现电力行业的脱碳，因为电力行业是整体排放的主要贡献者（Huang和Lin，2023年）。电力行业减少温室气体的最终目标是通过增加对可再生能源的投资来逐步淘汰化石燃料（Agrell等人，2025年；Trencher等人，2022年）。然而，煤炭、石油和天然气仍然占全球能源消费和工业原料的很大份额（Kleinberg，2025年）。

为应对这一挑战，电气化政策越来越关注电力行业，正在实施强有力的政策干预措施以逐步淘汰燃煤发电（Simon等人，2025年）。能源转型政策在促进可再生能源扩张和减少燃煤发电方面发挥了重要作用，并将继续发挥这一作用。这些政策也有助于实现温室气体减排目标（Erdogan等人，2025年）。例如，引入了可再生能源配额制（RPS）和上网电价补贴（FIT）等政策工具来加速可再生能源的采用，同时实施了排放交易体系（ETS），通过统一的基准来提高电力和热力生产的碳效率（Yu等人，2023年；Zhang等人，2024年）。这些监管和市场机制有效地减少了电力行业的温室气体排放。

除了旨在通过市场和监管机制促进可再生能源扩张和减少化石燃料使用的政策外，长期能源计划也包含了逐步淘汰化石燃料的措施。虽然像RPS和ETS这样的市场机制有助于最小化对化石燃料的依赖，但其有效性受到全球能源市场和政策环境的影响，使得完全淘汰化石燃料具有挑战性（Boute，2022年）。因此，包括欧洲国家（Rentier等人，2019年）、韩国（Park等人，2023年）和中国（Cui等人，2021年）在内的主要经济体都宣布了从电力系统中淘汰燃煤发电的计划（Schulz和Schwartzkopff，2022年）。即使是在中国、印度和南非等依赖煤炭的国家，淘汰燃煤发电仍然是一个艰难的决定，但“超越煤炭联盟”等倡议下的承诺表明全球正在朝着减少对煤炭依赖的方向转变（Muttitt等人，2023年）。

淘汰燃煤发电厂通常伴随着退休老旧发电厂并增加基于LNG的发电的政策（Zhao和Alexandroff，2019年）。韩国、日本、德国和英国等国家已经实施了从煤炭到LNG的燃料转换政策，并结合了碳定价机制（如ETS），作为强有力的短期至中期温室气体减排策略的一部分（Jeong等人，2021年；Wilson和Staffell，2018年）。由于能源安全关切、国内采矿产业和经济结构的差异，各国在这一转型的时间和具体措施上有所不同（Brauers等人，2020年；V?gele等人，2018年）。然而，利用天然气作为过渡燃料的同时逐步淘汰煤炭的总体策略在各国是一致的（Gillessen等人，2019年；Woollacott，2020年）。

历史上，旨在减少温室气体的电力行业政策依赖于燃料转换和提高能源效率来降低排放强度，通常通过电力生产的碳强度（CI）来衡量（Park等人，2025年）。例如，欧盟制定了ETS基准（BM）（Sartor等人，2014年），中国和波兰实施了燃煤发电厂改造计划（Fan等人，2019年；Qvist等人，2020年），美国则推行了能源效率政策（Wang和Mei，2024年）。然而，从中长期来看，最有效的减排方法之一预计是用基于LNG的发电来替代燃煤发电厂。韩国已经制定了计划，计划在2038年前逐步淘汰老旧燃煤发电厂，并用LNG发电厂取代它们（MOTIE和贸易部，2025年）。

尽管做出了这些努力，现有的燃料转换政策主要集中在减少燃烧阶段的碳强度（CI）上，这引发了对其更广泛环境可持续性的担忧（Bj?rn等人，2020年）。虽然降低能源生产的CI是实现脱碳的关键步骤，但仅考虑燃烧阶段排放的政策可能会忽略上游和下游排放，从而导致潜在的政策盲点。加州低碳燃料标准（LCFS）是一个确保环境可持续性的燃料转换政策的成功例子（Mandegari等人，2023年）。该政策激励所有燃料（包括生物燃料）的CI降低，并在其框架中整合了生命周期评估（LCA）（Farzad等人，2020年）。

重要的是，生命周期评估已经被纳入了电力行业之外的多个能源和气候政策框架中。例如，欧盟的可再生能源指令（RED II/III）法律规定，将生命周期温室气体核算作为可再生能源（包括生物燃料和非生物来源的可再生能源）的可持续性标准的一部分，评估范围涵盖生产、运输和最终使用（欧盟，2018年；欧盟，2023a）。同样，欧盟的FuelEU海事法规对海事燃料应用了从船坞到港口的温室气体强度指标，在监管合规性中明确考虑了上游燃料供应链（欧盟，2023b）。这些政策经验表明，基于生命周期的监管方法在能源政策中是制度上可行的，尽管其在电力行业燃料转换政策（如煤炭转天然气）中的应用仍然有限。

本研究通过明确将生命周期评估重新定位为能源转型决策的政策评估框架来解决这些差距。以韩国为例，该分析基于全球变暖潜力（GWP）指标，评估了淘汰燃煤发电及其用LNG发电替代的生命周期温室气体排放，而不仅仅是依赖燃烧指标。通过将LCA结果与政策案例研究相结合，研究表明生命周期视角可以从根本上改变燃料转换策略的评估方式，揭示了传统政策评估中忽视的上游排放权衡和供应链依赖性。研究结果表明，将LCA纳入政策制定可以导致更稳健的脱碳策略，因为考虑了整个能源供应链，对环境可持续性和能源安全都有重要意义。

本文的结构如下：第2节回顾了LCA方法在能源政策应用方面的现有文献。第3节描述了LCA所代表的实证方法，包括当前的韩国能源行业、脱碳努力、LCA中的系统边界和参数。第4节展示了韩国案例研究的实证结果，证明了天然气替代煤炭的生命周期影响。最后，第5节总结了研究结果及其政策含义。

部分摘录

能源行业中用LNG替代煤炭的政策

几个主要经济体已经采用了煤炭淘汰策略，同时扩大了天然气作为过渡燃料的作用。尽管这些政策具有相似的目标，但在政策工具、时间表和制度设计方面存在显著差异。表1提供了选定国家煤炭淘汰政策的比较概览，突出了政策工具、实施时间表和法律强制性的差异，以及生命周期评估的程度的差异

生命周期评估

LCA是一种成熟的分析工具，用于评估产品及其相关过程的环境影响，涵盖从原材料初步提取到最终处置的所有阶段。根据ISO 14040国际标准（图1），LCA遵循一个系统化的方法论，包括四个不同的阶段：目标和范围定义、清单分析、环境影响评估和结果解释（Cho等人，2025年，

全球变暖潜力

本研究旨在使用LCA方法分析不同燃料类型用于发电的环境影响。图3和图4展示了各种煤炭和LNG的年度温室气体排放量（GWP）的详细信息。与燃煤发电厂相比，LNG相关的年度温室气体排放量仅为1.62百万吨，相比燃煤发电厂减少了56.8%。这意味着潜在的年度二氧化碳（CO₂）排放量减少

结论和政策含义

本研究强调了将LCA框架纳入能源转型政策设计中的关键重要性，特别是在煤炭淘汰策略和LNG扩展的背景下。随着包括德国、英国和韩国在内的主要经济体逐步淘汰燃煤发电并用天然气替代，大多数现有政策仍然侧重于燃烧阶段的排放，而忽视了上游的显著影响

CRediT作者贡献声明

Ha Eun Lee：撰写——原始草稿、验证、调查。Taeyoung Jin：撰写——原始草稿、验证、调查。Youngsoo Lee：调查、正式分析。See Hoon Lee：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本项工作得到了LNG Canada和韩国国家研究基金会的资助，该基金会由教育科学技术部提供支持（RS-2024-00410397, RS-2023-NR077045）。