阳 能兴业碳金融研究院高级研究员
钱立华兴业碳金融研究院首席绿色金融研究员
鲁政委兴业银行首席经济学家 兴业研究公司学术评审委员会主席
70%以上的国际贸易额，80%以上的国际贸易量都是通过航运实现，航运由此也成为全球温室气体排放的重要来源，2018年约占全球人为温室气体排放量的2.89%，排放总量达到10.76亿吨，航运业碳减排备受关注。
国际航运减排规则不断趋严。2023年7月国际海事组织（IMO）海洋环境保护委员会（MEPC）第80届会议修订并通过了《2023年国际海事组织减少船舶温室气体排放战略》，提出了应对有害气体排放的目标和减排措施。2023年5月，欧盟发布了“海上运输监测、报告和核查（MRV）法规”修订稿和“欧盟碳市场指令”修订稿，结合早期公布的“欧盟海运可持续燃料条例”提案，未来行驶欧盟航线上船舶面临严峻的减排压力。此外，《波塞冬原则》《关于绿色航运走廊的克莱德班克宣言》等国际倡议也将加速航运业减排步伐。
当前全球范围内船舶能效合规率低。全球现役船队（散货船、油轮和集装箱货船）中，只有21.7%的船舶符合EEDI（船舶能效设计指数）/EEXI（船舶能效管理计划）规定，其中散货船的合规率最低，其次是集装箱船，合规率最高是油轮。我国由于船龄较新，远洋船舶整体能效水平相对较好。
降碳被业界认为是全球航运业未来10年最关注议题。总体而言，航运业节能减排的措施可以归纳为：能效提升、可持续燃料应用和科学的运行管理。其中，在可持续燃料方面，除了过渡期的LNG，绿氢、绿氨、绿甲醇在船舶上的应用是航运业实现2050年净零排放的关键。
国际航运的绿色新规是我国造船业和航运业发展的一次契机。首先，我国已成为世界上最大的造船国和船用设备生产国，以及第一大船东国，且相关能耗和碳排放监管要求已与国际接轨，对船舶领域绿色技术有大量需求，能促进领域绿色产业的发展。其次，我国风光等可再生能源资源丰富、成本较低，具备生产航运可持续燃料的国际比较优势。我国应从政策上、技术上和市场机制上加大航运业绿色产业链的支持力度。
一、国际航运业温室气体减排的规则与要求
根据联合国贸发会议报告，国际贸易额的70%以上、国际贸易量的80%以上都是通过航运实现的，航运凭借长航程、大运量、低成本的特点成为最重要的交通运输方式之一，但也成为了全球温室气体排放的重要来源。根据国际海事组织（IMO）2020年开展的第四次温室气体研究测算，2018年全球航运业的温室气体排放量约占全球人为温室气体排放量的比例从2012年的2.76%增至2.89%，排放总量是由9.77亿吨增至10.76亿吨，增幅达到9.6%。在一系列长期经济和能源发展场景下，IMO预估航运业的温室气体排放到2050年还将大概率保持增长，因此，航运业的碳减排日益受到社会的关注[1]。
1.1 国际海事组织通过减碳新战略
国际减少航运碳排放的新战略通过。自26届联合国气候变化大会（COP26）召开以来，国际海事组织一直面临着巨大的外部压力，要求其制定更具雄心的温室气体减排战略，以确保航运业减排目标与联合国到2050年实现净零排放的战略保持一致。2023年7月3日-7日，负责预防和控制船舶污染事务的国际海事组织海洋环境保护委员会（MEPC）第80届会议在伦敦举行。会议一项重大成果是修订并通过了《2023年国际海事组织减少船舶温室气体排放战略》（2023 IMO Strategy on Reduction of GHG Emissions from Ships），提出了更具雄心的应对有害气体排放的目标[3]：
1.提升船舶能效水平，降低碳强度，并对现有船舶能效设计要求进行评审。预计未来船舶能效设计标准将进一步趋严；
2.进一步降低国际航运碳强度水平：到2030年，国际航运CO2排放强度较2008年下降40%；
3.加大零（净零）排放技术和能源的应用：到2030年可持续能源使用占比达到5%，力争达到10%；
4.国际航运实现温室气体净零排放：确保航运业温室气体排放尽快达到峰值，并在2050年左右实现温室气体净零排放。
该战略将以5年为周期进行修订，除了设立温室气体减排目标外，还将采取一系列的措施确保国际航运业减排目标的实现，包括：
1.设立“指标验证节点（Indicative checkpoints）”：
与2008年相比（9.4亿吨CO2e），到2030年将国际航运的年度温室气体排放总量至少减少20%，力争达到30%；到2040年至少减少70%，力争达到80%。该目标与验证点均应根据IMO制定的《船用燃料全生命周期温室气体强度导则》中的能源系统边界，进行全生命周期温室气体排放核算验证。
2.研究制定一篮子中期温室气体减排措施：
技术层面，通过了《船用燃料全生命周期温室气体强度导则》（MEPC. 376(80)）（LCA 导则），同意成立会后通信工作组，就燃料上船前排放数据收集、船端排放默认值、部分新技术的排放核算方法等开展工作，这意味着航运温室气体排放将由船端转为以全生命周期排放进行核算（遵照从矿井到烟囱原则 Well-to-Wake）。
经济层面，将研究构建基于航运领域温室气体排放价格机制。这意味着将有可能建立全球统一的航运碳排放履约机制。
3.会议批准了关于船舶燃油消耗数据收集系统(Data Collection System, DCS)的修正案：
对燃油消耗数据的收集要求进行了细化，未来对主机、辅机及锅炉等设备的油耗需要分开上报，同时表格还新增了船舶年度总计真实货运周转量、使用节能技术类别、使用岸电量、自愿上报重载航行距离等信息。对集装箱船，货运周转量需要以吨海里（tonne-mile）和箱海里（TEU-mile）两种形式上报[4]。
1.2 国际现行的主要碳排放要求
1）船舶能效设计指数EEDI
2011年在MEPC第62次会议上通过MEPC.203（62）决议，将船舶能效法规（regulation）纳入《国际防止船舶造成污染公约》（MARPOL）的附则中（Annex VI），正式引入具有强制性的设计要求“船舶能效设计指数（Energy Efficiency Design Index, EEDI）”和操作规程“船舶能效管理计划（Ship Energy Efficiency Management Plan, SEEMP）”。EEDI以碳排放水平对船舶能效情况进行评估，用船舶将单位载重量的货物，运输单位海里时所产生的二氧化碳排放量（以gCO2/t·nmile计）进行表示，EEDI值越低，船舶单位运输能耗越低。SEEMP则要求适用的船舶需持有经主管机关批准的船舶能效管理计划（详见本节第二部分）。
EEDI是以1999年1月至2009年1月期间各大船型新造船舶能效水平的平均值为基准值，要求2013年1月以后开工的所有400吨位（GT）以上新造船舶的能效水平必须满足对应船型能效的基准值。EEDI共分为三个阶段，第一阶段从2015年1月开始生效，要求所有新造船舶在基准值的标准上减少10%的碳排放量；第二阶段是从2020年1月开始生效，要求所有新造船舶在基准线的基础上减少20%的碳排放；第三阶段从2022年4月1日起[5]，要求大部分新造船舶在基准线的基础上减少30%。
2）船舶能效管理计划SEEMP
SEEMP包括三个部分。SEEMP Part I提高能效的船舶管理计划，指2013年1月1日后，从事国际航行400GT以上的船舶需要制定并保留提高能效的船舶管理计划，目的是为公司和/或船舶建立提高船舶营运能效和降低碳强度的机制。SEEMP Part II船舶燃油消耗数据收集计划，指2019年起，5000GT及以上的船舶需要向主管部门报告其燃油消耗数据。SEEMP Part III[6]船舶营运碳强度计划，指在2023年1月1日起，引入营运碳强度指标（Carbon Intensity Indicator, CII）评级制度，对于5000GT以上的全部船舶，根据其年燃料消耗量进行CII评级，共分为A、B、C、D、E五个级别，表示优秀、良好、普通、稍差或不合格。2024年起任何一年被评为E，或者连续三年被评为D级的船舶需要在SEEMP中制定“改进计划（corrective action plan）”，并获得主管机构的许可。
3）现有船舶能效指数EEXI
2018年IMO发布了《减少船舶温室气体排放初步战略》（Initial Strategy on Reduction of GHG Emissions from Ships），力争到2030年将所有船舶碳强度较2008年水平降低40%。为此，IMO引入了现有船舶能效指数（Energy Efficiency Existing Ship Index, EEXI）和CII两项旨在促进现有船舶运行过程中采取适当的措施降低碳排放的重要工具。2021年6月，第76届MEPC对MARPOL公约进行了修订，明确自2023年1月1日起正式实施EEXI和CII新规。
EEXI系指单一船舶实际达到的能效水平，要求对现有400GT及以上船舶的能效进行评估，只有满足要求的EEXI指数（Required EEXI）的高能效、低碳排放的船舶才能继续运行。如果不满足，则需对现有船舶进行改造。适用于EEXI评估管理体系的船舶需在船舶国际空气防污染（International Air Pollution Prevention, IAPP）机构进行首次年度、中间、换证或进行船舶国际能效（International Energy Efficiency, IEE）证书对应的初次检验（取较早者）时进行船舶的实际能效（Attained EEXI）验证，以便换发/签发国际能效管理证书（IEE）证书。适用于EEXI要求的重大改建船舶应在完成重大改建后，对船舶EEXI进行验证并换发IEE证书。
4）营运碳强度指标CII
CII将温室气体排放量与运输距离和载货量进行关联以衡量船舶运输碳排放水平，通过国际航运每运输功的平均CO2排放来进行量化。简单而言，单个船舶每年可达到的营运CII是按某一给定日历年内所排放的CO2总质量（M）与所承担的总运输功（W）之比计算。高效的运输设备，也需要合理的运行习惯才能达到最佳能效状态。CII的意义在于，约束船舶的运营和航行行为，降低船舶在运行过程中的温室气体排放。CII的基线值确定是以2019年船舶营运碳强度性能为基准，对于给定船型，基于相应的载运能力得出CII基线。
1.3 欧盟航运碳减排领域的措施
在欧盟层面，航运业也是主要的温室气体排放来源之一，占总排放量的3-4%之间，2021年欧盟航运业碳排放量超过1.24亿吨。欧盟为确保2050零碳目标的顺利实现，对航运业碳减排也制定了激励约束机制。
1.3.1 将航运业碳排放纳入欧盟碳排放交易体系
欧盟于2023年5月10日发布了“海上运输监测、报告和核查（MRV）法规修订稿（Regulation (EU) 2015/757）”（以下简称航运MRV法规）和“欧盟碳市场指令修订稿（Directive EC/2003/87/EC）”，完成了将航运业纳入欧盟排放交易体系的立法工作。从2024年1月起，欧盟碳排放交易系统（EU ETS）将将所有进入欧盟港口的大型船舶（5000 GT及以上）都纳入到交易系统中。履约量方面规定：
起点或终点在欧盟以外的航程所产生的排放量的50%需要进行履约（剩余排放量处置上，第三国可自行采取适当的行动）；
欧盟港口内，以及航行于两个欧盟港口间的排放量全部需要进行履约。
温室气体品种方面，航运业产生CO2（二氧化碳）、CH4（甲烷）和N2O（氧化亚氮）的排放都将纳入交易，但甲烷和氧化亚氮的履约从2026年开始。
EU ETS对于航运业排放配额也将逐年减少，以此激励航运业积极采取节能减排和可持续燃料替代措施。为确保航运业碳排放履约的顺利实施，EU ETS对船东设置了阶段性履约规定：2025年只需对2024年报告排放量的40%进行履约；2026年对上一年报告排放量的70%进行履约；最终到2027年实现全部履约。
1.3.2 温室气体排放的监测、报告与核证（MRV）
根据欧盟航运MRV法规要求，自2018年1月1日以来，所有在欧盟经济区（EEA）范围内港口进行装卸的超过5000 GT的大型货船或邮轮都必须监测和报送船舶的温室气体排放（目前只针对二氧化碳，甲烷和氧化亚氮的监测和报送从2024年1月1日开始），通过开展航运业温室气体的监测、报告和核证工作为欧盟将航运业纳入碳排放交易体系奠定了基础。航运公司的主要义务包括：
监测（Monitoring）：航运公司必须根据各自的监测计划，监测其每艘船舶的温室气体排放、燃料消耗和其他参数，如航行距离、航行时间和载货量等，以便形成年度排放报告（该报告需经授权的第三方核查机构核查）。
排放报告（Emissions Report）：在每年4月30日（2025年后为3月31日）之前，公司必须通过THETIS MRV系统（信息报送系统）向欧盟委员会和船舶注册国（“船旗国”）提交上一个报告期（日历年）在欧洲经济区进行海上运输活动的每艘船舶的经核验的碳排放报告。从2025年3月31日起，排放报告也应通过THETIS-MRV提交给对应欧盟成员国相关的管理当局。
合规文件（Document of compliance）：核查员向船运公司签发的专用文件，确认该船舶在特定的报告期内完成了温室气体监测和报告的义务。船运公司应确保在每年的6月30日前获得合规文件并应保留于船舶上，以证明遵守了监测、报告和核查义务。欧盟成员国管理当局会随时进行检查。
1.3.3 发布“欧盟海运可持续燃料条例”提案
2021年7月14日，欧盟公布了海运可持续燃料条例提案（Sustainable maritime fuels），通过设定5000GT及以上船舶基于能源使用产生的碳排放进行强度限制，促进航运业使用可持续燃料实现碳减排。该条例计划于2025年1月1日期施行，适用范围为：1）在欧盟成员国港口停靠期间所使用能源；2）成员国港口之间停靠以及行驶过程中使用的能源；3）抵达或驶离成员国港口，上一站或下一目的地在第三国的航次所使用能源的50%。军舰、海军辅助船、非商业目的的船舶等除外。
欧盟将根据2020年船舶能源使用过程中温室气体的排放测算平均强度，并以此为根据设定参照值（reference value），参照值的具体值将在该草案完成立法程序后进行测算公布。后续将按年份分阶段以参照值为基准对船舶能源使用过程中碳强度（gCO2/MJ）收紧限制（加速折减）[7]：
2025年1月1日起限制值较参照值收拢2%，即-2%；
2030年1月1日起较参照值-6%；
2035年1月1日起较参照值-14.5%；
2040年1月1日起较参照值-31%；
2045年1月1日起较参照值-62%；
2050年1月1日起较参照值-80%；
自2030年1月1日起，除特殊情形外，如停泊不足两小时、港口基础实施不完善等，停靠欧盟成员国港口的集装箱船和客运船所有用能必须来自岸电。
合规性方面，船运公司应制定每艘船舶的监测计划，对航行过程中能耗、航程等相关数据进行监测，以便船运公司对温室气体排放进行管理和报告，以及第三方核查机构对船舶温室气体排放进行核查。在报告期次年6月30日前，核查机构会向相关船舶颁发“FuelEU”合规证书，停靠成员国港口的船舶应携带该证书。船舶合规盈余（compliance surplus）可以存续供下一年使用。出现合规亏损（compliance deficit）可以向下一年度报告期预支，但下一年度进行核查时需要按1.1倍对预支的额度进行减计。经由一个核查机构核查的多艘船舶可以进行合规盈余的合并，船运公司可以决定如何将合规总余额分配到船舶上。
处罚方面，如果船舶出现合规亏损，船运公司应根据下列公式计算缴纳罚金。船运公司还需为在港口不合规的停靠支付罚款，罚款金额为250欧元乘以船舶安装的总电力功率结合在泊位停泊小时数进行计算。欧盟将把收取的罚金用于支持海运领域快速部署可再生能源和低碳燃料项目。
1.4 航运业融资的波塞冬原则
2019年6月，由花旗银行、法国兴业银行和挪威DNB银行牵头，马士基、嘉吉、Euronav等航运业巨头参与的针对航运业负责任融资的倡议《波塞冬原则》（Poseidon Principles，以下简称《原则》），在纽约签署发布。该原则为评估和披露船舶融资组合与气候目标一致性建立了一个框架，为成为一家在海事领域负责任的银行设定了基准，并为如何实现这一目标提供了可行的指导。目前，全球已有30家银行签署了《原则》，涉及的航运业融资规模接近2000亿美元。
《原则》的总体目标是，促进航运业碳排放尽快达到峰值，到2050年使航运业温室气体排放总量较2008年下降50%[8]。其适用范围包括：
1） 信贷产品：包括双边贷款、银团贷款、俱乐部交易和担保（船舶抵押）、融资租赁或者与船舶相关的无抵押ECA（Export Credit Agency，出口信贷机构）贷款。
2） 船舶属于国际海事组织的管辖范围（即5000GT以上的船舶）。
《原则》由四项基本原则组成，分别是：
a. 气候一致性评估：气候一致性是指船舶、产品或投资组合的碳强度情况与既定“脱碳轨迹”的一致性。《原则》将AER（Annual Efficiency Ratio，年度能效比）作为碳强度指标，根据船舶夏季吃水时的燃油消耗、行驶距离和载重吨位等参数进行计算。《原则》秘书处负责为每种船舶类型和尺寸等级制定符合IMO降碳目标的“脱碳轨迹”。
b. 问责：《原则》的签约方承诺使用国际海事组织建立的数据类型、来源、标准和服务提供商来计算其航运融资组合的气候一致性，以确保信息的实用性和公正准确。这要求获得航运相关数据（DCS数据）和IMO DCS的合规声明或验证函。在进行气候一致性评估时，每个步骤都需符合《原则》中技术规范确定的数据类型、数据源。
c. 执行：签约方与客户及合作伙伴进行约定，借款方需向签约方提供必要的数据和信息，以计算碳强度和气候一致性。《原则》为船东和借款方提供了一个制式的契约条款，涵盖了所需提供的具体信息和隐私保护要求。
d. 透明：一旦签约需公开宣布接受《原则》的约束；各签约方每年11月15日前向秘书处报告其航运业气候一致性情况；各签约方在相关报告中公布其气候一致性情况。
2021年12月15日，由航运保险巨头瑞士再保险集团、Gard、Cefo牵头与航运企业WTW、Star Bulk、马士基、劳氏船级社等发起签署了《波塞冬海运保险原则》（Poseidon Principles for Marine Insurance）。参照《波塞冬原则》，《波塞冬海运保险原则》同样设定了气候一致性评估、问责、执行和透明四项原则，以确保保险公司能够评估和披露其对环境负责的航运业资产组合，并激励国际航运业的脱碳。
二、全球航运业船舶能效情况
整体上看，全球范围内船舶的EEDI/EEXI能效合规率低。Vesselvalue（船舶估值公司）2022年2月发布的《船舶能效白皮书》对船舶EEDI和EEXI值进行的估算得出：全球现役船队（散货船、油轮和集装箱货船）中，只有21.7%的船舶符合EEDI/EEXI规定，其中散货船的合规率最低，其次是集装箱船，合规率最高是油轮。
散货船方面，船队整体的合规率占比仅占10%。散货船的平均碳强度为4.6gCO2/吨·海里。尽管散货船船队平均船龄只有11.4年，相对较新，但整体而言，只有十分之一的船符合当前EEDI/EEXI的要求。其中Ultramax船型合规比例最高，达到32.8%。一方面是因为Ultramax船型普遍船龄较新，只有5.4年；另一方面因为该船型往往采用了更新的流线型设计和船型改进，能效有所提升。目前Ultramax也成为新船订单数量占在役船队数量的比例最大的散货型船舶。
集装箱船方面，船队整体合规率占比为25.6%。集装箱船平均的碳强度为18.3gCO2/吨·海里，是航运领域最大的碳排放船型。由于集装箱货物往往对运输时效有要求，集装箱货船通常安装了更大功率的引擎，而在航程和载货量不变的情况下，更大功率的引擎的燃料消耗更多，因而产生更多的碳排放。对船舶进行降速或者换装功率更小的引擎也成为船运公司的主要措施。集装箱船中，超大型集装箱货船（ULCV）的合规率是最高的，达到83.5%，因为ULCV船船龄普遍较新，为5.3年，而且船型大，载货能力强，提高了货物运输的整体能效。
油轮方面，船队整体合规率占比为30.4%。油轮是所有船舶类型中合规率最高的，平均碳强度为14.7CO2/吨·海里。对比来看，合规油轮的平均船龄为12.5年，较不合规油轮平均船龄低4.1年。较为年轻的油轮往往引擎效率更高，且配备了更多节能设备。
对于我国来说，航运能效管理处于起步阶段。截至2023年初，我国拥有12.59万艘水上运输船舶，其中1000余艘5000总吨以上国际航行船舶，2023年1月1日起开始全部执行IMO国际航运碳强度规则。分析过去三年的航运数据显示，我国集装箱船和杂货船评级水平较好，但12万余艘国内航行船舶的能效管理仍处在起步阶段，尚未形成系统的管理制度[9]。
受我国2010-2012年间造船热叠加2011-2017年间拆船补贴带来的积极影响，我国船龄相对较新，虽然没有公开数据显示我国航运的能效状况，但我国航运的能效水平应该相对较好。根据克拉克森研究数据显示，截至2021年8月底，以总吨计，中国船东船队的平均船龄为10.2年，低于全球船队12年的平均水平，为全球船东国中第三年轻的船队，仅次于日本8.5年和韩国9.1年的平均船龄。中国船东拥有的船队数量共计10,603艘，合2.16亿总吨，占全球船队总运力的比重达到15%，仅次于希腊船东船队17%的占比。而到了2023年8月，我国已首次超越希腊成为世界第一大船东国。散货船和集装箱船，为中国船队中最主要的细分船型，以总吨计贡献了中国船东近71%的船队运力。中国还是全球最大的散货船和集装箱船船东国，以总吨计分别占全球散货船队和集装箱船队总运力的21%和15%。从细分船型看：
气体运输船：虽仅占中国船队总运力的2%，却是中国船队中最年轻的船型；平均船龄为6.5年，远低于全球气体船队10.0年的水平。
集装箱船：中国近些年扩张最快的主要船队，2015-2020年间以总吨计年复合增长率高达16%；目前平均船龄为8.9年，低于全球第二大集装箱船东国德国11.9年和全球集装箱船队10.3年的平均船龄水平。
散货船：中国船队中最主要的船型，以总吨计占中国船东船队总运力的56%；平均船龄为10.2年，略高于全球散货船队9.7年的平均船龄[10]。
三、航运业主要的节能减排措施
2022年9月20日，Global Maritime Forum，March, International Union of Marin Insurance三家机构联合发布了《2022年全球海事问题监测报告（Global Maritime Issues Monitor 2022）》，通过对海运行业的问卷调研得出：降碳和环境新规被认为是全球航运业未来10年最关注的前两大议题，与2021年的结果保持了一致。总体而言，航运业节能减排的措施可以归纳为：能效提升、可持续燃料应用和科学的运行管理。根据调查结果可以预见，受减碳和环境新规的影响，船运公司将加速老旧船舶的替换和节能改造；造船企业船舶产品的能效和碳排放水平将成为产品的重要竞争力；下游船用可持续燃料生产企业和配套企业将迎来发展良机。
3.1 能效提升
无论是在造船舶还是既有船舶，提高能效是现阶段最便捷、最具经济性的措施方式。目前，最常规的高效螺旋桨、船舶型线优化已经不能完全满足EEDI第三阶段的要求，并且随着船运行业减排目标越来越具雄心，新建船舶和既有船舶节能改造方面必须采取多种措施结合的综合性节能方案。从船舶设计建造开始，应将轻量化、型线优化、涂层减阻、气膜减阻、动力布局等考虑其中，对船舶制造企业提出了更高的要求。
在船舶的设计阶段，较高方形系数（block coefficient）、较低的船长排水量比（length displacement ration），以及船体水下表面对特殊光滑涂层的应用能显著提升船舶的EEDI[11]。动力系统上，主要采取的措施是电力推进系统和混合动力系统，包括：柴油电力推进装置和燃气轮机电力与蒸汽联合推进装置（GOGES），以及基于锂电池、超级电容等储能装置与内燃机组成的混合动力系统（HPS）等。辅机方面，例如照明、空调、电机等，主要通过采取高能效设备、余热回收、设备排布优化等措施减少碳排放量。
3.2 清洁燃料使用
清洁能源对船运化石能源的替代是中长期航运业实现减排目标的最核心的措施。目前主流的船用清洁燃料包括液化天然气、甲醇、生物柴油、氢、氨，但由于终端需求不足，上游清洁燃料的生产也未形成规模效应，导致清洁燃料成本较高，难以实现在船运领域的市场化运用。
根据中国船级社发布的《航运低碳发展展望2021》[12]，从可获得性、经济性、技术成熟度、环保特性、政策法规五个方面对主要的船用清洁燃料进行了评估，短期内LNG是船舶领域最具可行性的清洁燃料。
2021年LNG动力船订单接近总吨位30%，2025年全球手持订单中LNG动力船超过60%。在我国《绿色交通“十四五”规划》（交规划发﹝2021﹞104号）和“双碳”交通运输工作实施意见中明确“探索甲醇、氢、氨等新型动力船舶的应用，推动液化天然气动力船舶的应用”，并积极布局内河、沿海船舶LNG加注基础设施。根据国际气体燃料动力船协会（SGMF）2021年《使用液化天然气作为船用燃料的生命周期温室气体排放研究》[13]，与使用油基船用燃料相比，液化天然气作为船用燃料从“井口到烟囱（Well-to-Wake）”全生命周期内可减少高达23%的温室气体排放。
尽管LNG燃料短期能降低温室气体排放，但下降幅度有限，长期来看，要使航运业到2050年实现净零排放需要加快布局可持续燃料，绿氢、绿氨、绿甲醇和生物柴油被寄予厚望。
绿甲醇和生物柴油的优势是使用端推广难度较小，船用燃料加注系统、燃料供应系统，以及动力系统技术设备较为成熟，应用成本较低。在我国绿甲醇可以利用绿电制备氢气和氧气，再与CO2反应进行制备，但生物柴油由于需要生物质作为原料，存在“与畜争粮”情况，供应不稳定，成本高。
绿甲醇和生物柴油因为包含碳元素，只能实现碳排放的中和，无法实现净排放量的减少，因此绿氢和绿氨是航运业未来零碳解决方案的重要发展方向。
尽管现阶段绿氢技术成熟度不高、价格昂贵、基础设施不完善、安全要求严格，但在工业和交通领域应用场景广阔，被广泛关注。德国、加拿大、阿联酋、欧盟都已制定了国家/区域氢能战略。可以预见，随着绿氢的相关技术将加速研发，成本随着技术进步和规模效应也将大幅降低，未来在航运业的应用潜力较大。
绿氨需要通过绿氢与绿电生产的氮气来制备，在生产工序上较绿氢复杂，但氨气由于易液化，火灾危险性仅为乙类，爆炸极限（16%~25%）较氢（4%~76%）更窄，在储运上成本远低于氢气。2020年，全球氨气产量为1.85亿吨，其中全球贸易量约2000万吨，这意味着支持氨气储存、运输、出口的基础设施都已经非常成熟。目前，欧洲、日本、韩国、中国等国家和地区已开展了氨燃料发动机、氨燃料船舶、氨燃料标准规范等研究。芬兰船用发动机制造商瓦锡兰、挪威海工船东Eidesvik以及挪威国有能源公司Equinor正在合作研发以氨燃料电池为动力的船舶。2019年底，中国上海船舶研究设计院和大船集团分别于2019年推出了18万吨氨燃料散货船和23000TEU氨燃料集装箱船概念设计，江南造船将于2021年推出氨燃料4万方重型液化气船概念设计[14]。
3.3 优化运营
运营优化是提升能效的重要途径，也是成本投入较小的措施手段，主要包括：航速优化、纵倾优化、航线优化、货物操作优化、设备节能运行等。
航速优化是目前船队节能减排最常用的办法。有研究表明[9]，航速每降低5%，集装箱船能节省16-19%的燃料消耗，散货船和油轮能节约13%。以某型通用型LNG船为研究对象，计算CII水平，并对营运碳强度进行评级得出：该型船采用燃油模式，以20.5kn航速运营，2023年至2025年的营运碳强度评级将连续3年评为“D”，2026年必须进行改善，但如降速以19.0kn营运即可评级为“C”。如果采用燃气模式营运，则CII评级就甚至可以达到最高级别“A”，即便最差也可以达到级别“B”，可见使用CO2低航速结合低排放燃料的减排效果明显（蔡跃胜，等）。
航运过程中风速、风向、水速、水深都会对船运过程中能耗产生影响，因此选择合理的航线，以及根据不同的吃水条件通过载重的分布优化船舶纵倾减少船舶阻力都能降低航运过程的碳排放。此外，及时对船体污垢进行清洗增加船舶浸水部分光滑度、采用智能化船舶能源管理系统等也是常规的船舶运营降碳手段。
四、我国航运业绿色低碳发展展望
4.1 标准与国际接轨
2022年我国港口货物吞吐量达到156.8亿吨，稳居世界第一，海运承担了我国约95%的外贸货物运输量。2022年，我国海运船队运力规模达到3.7亿载重吨，较10年前增长1倍，船队规模跃居世界第二。船舶工业方面，2022年我国造船国际市场份额连续13年居世界第一，我国造船完工量、新接订单量、手持订单量以载重吨计分别为3786万载重吨、4552万载重吨和10557万载重吨，分别占世界总量的47.3%、55.2%和49.0%。全球航运业日趋严格的减排要求，不仅对我国贸易运输和海运船队发展产生影响，同样对我国造船业提出更高的要求。
我国对于船舶能耗与碳排放的监测和评价要求已与国际接轨。我国作为《国际防止船舶造成污染公约》（MARPOL公约）的缔约国之一，在维护、执行和发展MARPOL公约方面发挥着重要的作用。为使我国航运业与国际接轨，我国借鉴IMO“船舶能效设计指数（EEDI）”的做法，于2012年发布《营运船舶燃料消耗限值及验证方法》和《营运船舶CO2排放限值及验证方法》；2016年我国发布了《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）》；2022年11月24日，海事局发布了最新的《船舶能耗数据和碳强度管理办法》（海危防〔2022〕164号），要求进出我国港口400总吨及以上的中国籍船舶及进出我国港口的外国籍船舶按《船舶能耗数据收集与报告技术要求》（JT/T 1340）和《船舶能效管理计划》对船舶能耗数据、航行时间、航行里程、货物周转量等数据等进行规范的监测和记录。根据《船舶能耗数据和碳强度管理办法》要求，从2023年1月1日开始，中国籍国际航行船舶在境外港口通过“中国籍国际航行船舶能耗数据和碳强度管理系统”进行航次能耗数据报告；在境内港口通过“海事一网通办平台”进行航次能耗数据报告。从2月1日开始，中国籍国际航行船舶需进行年度能耗和营运碳强度数据报告，以及《燃油消耗报告和营运碳强度评级符合声明》验证申请。船舶年度营运碳强度等级评定结果为E级或者连续三年为D级的，应当立即制定整改行动计划并纳入《船舶能效管理计划》中，并于当年的4月30日之前，将修订后的《船舶能效管理计划》提交至被授权的直属海事局验证。我国积极开展绿色航运国际合作。2021年11月，美国、德国、法国、英国等22国在COP26上签署了《关于绿色航运走廊的克莱德班克宣言》承诺至2025年在全球两个或多个港口间至少建立6条绿色航运走廊，希望至2030年进一步扩大绿色航运走廊数量，至2050年实现航运业脱碳。虽然我国没有签署该宣言，但我国积极践行航运业减排义务。2023年1月，上海与洛杉矶港宣布共同倡议建立“绿色航运走廊”，以实现上海港和洛杉矶港之间以最清洁、低碳的方式实现港到港货物运输。这是全球首个绿色航运走廊计划。
4.2 航运业迎绿色发展契机
在成为世界上最大的造船国和船用设备生产国后，2023年8月，我国首次超越希腊成为世界第一大船东国。国际航运业绿色新规无疑对我国相关产业带来深远影响。为此，建议如下：
（一）以“绿色技术”加深船舶工业护城河，尤其需注重可持续燃料动力系统技术设备的研发。
我国船舶工业从一穷二白发展到世界领跑已形成了丰富的技术积累，国际航运的绿色新规从一定程度上是我国航运业的一次发展契机。船舶碳排放水平已成为船运公司最关注的议题，我国船舶工业应将“绿色”融入到船舶整体和船用设备的设计生产过程中，尤其是围绕可持续燃料使用的船用动力设备的研发和生产，打造船舶绿色产业链和绿色竞争力。
在以甲醇为动力的船用发动机领域，国外主要有曼恩能源方案、瓦锡兰、WinGD、MTU、卡特彼勒等老牌发动机制造商，国内主要有淄柴、中船动力等厂商，目前二冲程甲醇发动机已有成熟的商业化运营案例，动力更足、性能更强的四冲程甲醇发动机成为目前研发的重点。在氨燃料船用动力系统研发上，我国、日本和韩国都加大了船用氨燃料动力系统的研发，目前，瓦锡兰、曼恩能源方案、WinGD（中船温特图尔）等主要船舶发动机制造商均揭晓了各自的氨燃料发动机开发计划，瓦锡兰已经成功测试了使用70%氨的混合燃料发动机。我国也由中远海运重工牵头，开展“氨动力双燃料发动机及供应系统研发和示范应用专项”科研项目。氢动力方面，氢燃料电池主要作为小型船舶的动力或大型船舶的辅助动力，氢内燃机领域，日本企业，如川崎重工、洋马株式会社正在研制四冲程和低速二冲程发动机。我国氢燃料动力系统目前还处于小型氢燃料电池的试验验证阶段，距离大型化和商用化还存在一定差距。
（二）绿氢是船用可持续燃料的基础，大型风光可再生能源生产基地具备产业发展优势。
今年我国与法国达飞集团签署了系列绿色低碳大型集装箱船建造合作协议，包括12艘15000TEU甲醇双燃料动力大型集装箱船和4艘23000TEU液化天然气（LNG）双燃料动力超大型集装箱船。2022年由中国船舶集团上海船舶研究设计院自主研发设计的中国首创首款氨燃料动力7000车位汽车运输船（PCTC）正式获得挪威船级社颁发的原则性认可（AiP）证书。清洁燃料动力船舶已经成为船舶制造领域的焦点，未来占比无疑将进一步扩大。
根据IMO数据显示，2021年全球国际航运燃料油需求约为2.248亿吨，其中船用燃油消耗占比达到81.8%，汽柴油为12.1%，液化天然气为5.9%[15]。伴随着航运业减碳目标的落实，航运清洁燃料，尤其是可持续燃料的供给将迎来爆发式增长，尤其是2030年到2050年20年间要实现碳排放总量较2008年下降20%到净零排放，现阶段将是最佳的技术积累期。2022年我国甲醇产量8100万吨，产能9300万吨[16]，2021年合成氨达到5189.39万吨，技术和制造工艺，以及储运方面都非常成熟，但关键原材料氢气主要来自煤化工。未来船用可持续燃料，尤其是绿甲醇、绿氨、绿氢发展的基础都是绿电制氢。
我国可再生能源资源丰富，风电光伏成本较低，有利于我国绿氢实现规模化、商业化发展。据国际能源署预测，到2030年我国绿氢成本将迅速下降，三北地区绿氢成本可达到小于1.5美元/公斤的水平，在全球范围内处于领先地位。相较于氢气高昂的储运成本，可以考虑在风、光、水电资源较为丰富的地区布局绿氨和绿色甲醇生产基地，就地生产船用绿甲醇和绿氨，降低综合成本。基于绿氢未来的发展潜力，应积极针对产业链上下游进行布局，加大技术研发投入，加大航运码头加氢、加氨，以及甲醇加注的基础设施建设。
（三）基于船舶工业、航运能力以及可持续燃料发展潜力构建全球产业主导权。
我国已成为全球最大的船舶生产国和船东国，从船舶生产到船舶运输能力，再到船用可持续燃料的供需，我国具备构建全球产业主导权的优势。
可持续燃料的发展和应用在早期中同样存在“先有鸡还是先有蛋”的问题。可持续燃料的高昂成本阻碍了市场的应用，缺乏广泛市场应用带来的规模效应又影响了产业的发展。可持续燃料产业的发展不仅有利于航运业的降碳，也有利于工业、建筑领域的绿色转型。政策上，应根据我国和国际相关行业对于碳达峰碳中和的时间规划，强化、细化可持续燃料的发展规划和监管落实，并出台相关的鼓励措施，给与市场以清晰明确的预期，引导社会资本的投入。
标准和方法学体系是构建产业主导权的重要措施。政府主管部门应梳理现有政策标准，并重点针对可持续燃料动力技术设备领域，如烟气排放标准、效率水平、测算方法等，以及可持续燃料生产、储运相关环节积极布局国际相关标准的立项，并争取牵头制定。
技术层面，主管机构可以联合产业界、学术界对技术路径进行进一步梳理，研究技术和产业发展的痛点、堵点，为政策定向的支持提供依据。
市场机制层面，应积极发挥碳市场和税收对于可持续燃料和配套技术发展的促进作用。碳市场上可以考虑将航运业纳入到碳排放权交易市场，通过碳价的约束和激励作用，进一步促进航运业对于可持续燃料的应用。针对国际航运，可以效仿欧盟，研究制定跨国远洋航运的碳履约机制。尽管我国已成为第一大船东国，但就对外贸易运输而言，我国自己的船公司运输我国自己的进出口货物也仅有不到一半的占比。并且，我国在船龄上，能效上，以及可持续燃料成本和供应上都有一定优势，合理的碳履约机制尽管会增加全球航运业运输成本，但能更加突出我国航运业的优势。依托我国航运大国，以及生产成本的优势，可尝试建立国际航运船舶可持续燃料加注中心，为到港远洋船舶进行燃料加注，并进一步打造国际可持续燃料交易和结算中心，以及期货市场等。
参考文献：
1. 黄锦杰，袁强和张宇航，基于EEDI能效指数条件下的船舶优化应用[J]. 机械工程师，2019(08):44-47+50.
2. 蔡跃胜，杨春华和李岩，现有船能效指数和营运碳强度指标对船舶的影响[J]. 船海工程，2022(04):28.
3. Joey Daly, Energy Efficiency White Paper: EEDI/EEXI overview, analysis and impact, VesselsValue Insights and Analytics, 2022, 3-4
注：
[1]资料来源：Fourth Greenhouse Gas Study 2020，IMO官网[EB/OL]，2021 [2023/08/01]，https://www.imo.org/en/OurWork/Environment/Pages/Fourth-IMO-Greenhouse-Gas-Study-2020.aspx
[2]注：SSP是指共享社会经济路径，是国际气候变化研究领域为了对未来气候变化影响、适应和减缓开展综合分析而构建的，它描绘了未来经济社会系统五种不同的发展模式，反映了经济社会发展与应对气候变化之间的关联。RCPs是指典型浓度路径，是一系列综合的浓缩和排放情景，用作21世纪人类活动影响下气候变化预测模型的输入参数，以描述未来人口、社会经济、科学技术、能源消耗和土地利用等方面发生变化时，温室气体、反应性气体、气溶胶的排放量，以及大气成分的浓度。
[3]资料来源：International Maritime Organization (IMO) adopts revised strategy to reduce greenhouse gas emissions from international shipping，IMO官网[EB/OL]，2023/07/07[2023/08/01]，https://www.imo.org/en/MediaCentre/PressBriefings/pages/Revised-GHG-reduction-strategy-for-global-shipping-adopted-.aspx
[4]资料来源：IMO海上环境保护委员会第80届会议（MEPC 80）要点快报，中国船级社[R]，2023/07/07[2023/08/04]，https://www.ccs.org.cn/ccswz/globalSearch?selectValue=1searchKey=80
[5]注：MEPC 75次会议通过了MEPC.324(75)号决议，对EEDI第三阶段的要求进行了修订，本文引用了修改后的要求。
[6]注MEPC 76次会议通过MEPC.328(76)号决议，对SEEMP Part III进行了修订，本文引用了修改后的要求。
[7]资料来源：Fit for 55: deal on new EU rules for cleaner maritime fuels，European Parliament [EB/OL]，2023/03/23[2023/08/07]，https://www.europarl.europa.eu/news/en/press-room/20230320IPR77909/fit-for-55-deal-on-new-eu-rules-for-cleaner-maritime-fuels
[8]注：IMO更新船运行业减排目标后，波塞冬原则大概率也将根据IMO修订减排目标。
[9]资料来源：中新社: 中国籍国际航行船舶开始执行能耗数据和碳强度管理新规，上海海事局[EB/OL]，2023/01/03[2023/08/07]，https://www.sh.msa.gov.cn/mtbd/90144.jhtml
[10]资料来源：10603艘！中国船队规模快速增长成为全球第二大船东国，中国航运网[EB/OL]，2021/09/10[2023/08/07]，https://info.chineseshipping.com.cn/cninfo/News/202109/t20210910_1357343.shtml
[11]资料来源：Review of ship energy efficiency，Ocean Engineering[R]，2022/08/01[2023/08/07]，https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002980182200960X
[12]资料来源：中国船级社发布《航运低碳发展展望2021》，中国船级社[EB/OL]，2021/11/05[2023/08/15]，https://www.ccs.org.cn/ccswz/articleDetail?id=202111050991394944
[13]资料来源：Updated independent LIFECYCLE GHG STUDY confirms LNG reduces shipping emissions by up to 23%，SGMF[EB/OL]，2021/04/15[2023/08/15]，https://sgmf.info/posts/updated-independent-lifecycle-ghg-study-confirms-lng-reduces-shipping-emissions-by-up-to-23
[14]资料来源：船海探索 | 氨燃料是船舶的“理想型”吗？，中国水运网[EB/OL]，2022/04/13[2023/08/16]，http://www.zgsyb.com/news.html?aid=622305
[15]资料来源：2021年全球船舶燃油需求增长约3.8%，大连海事大学[EB/OL]，2023/02/01[2023/08/16]，https://imcrc.dlmu.edu.cn/info/1128/5589.htm
[16]资料来源：2023年我国甲醇总产能有望破亿吨，中国石化新闻网[EB/OL]，2023/03/06[2023/08/16]，http://www.sinopecnews.com.cn/xnews/content/2023-03/06/content_7060205.html
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