2023年環(huán)保行業(yè)碳中和專題報告 航運碳排超10億噸-政策頻出加速航運減碳

2023年環(huán)保行業(yè)碳中和專題報告航運碳排超10億噸_政策頻出加速航運減碳1、航運碳排超10億噸，政策頻出加速航運減碳國際船運行業(yè)碳排放量超10億噸，占全球的2-3%，船運減碳迫切。船舶運輸是國際貿(mào)易的主要貨運形式，承擔(dān)了全球85%以上的國際貿(mào)易運輸量，盡管船舶運輸具有單位耗能低的特點，但每年全球航運業(yè)仍排放出相當(dāng)規(guī)模的溫室氣體。該行業(yè)CO2排放量占全球總排放量的2%～3%（2010年以來全球船用燃料消費量2.5億～3.0億噸/年，1噸燃料約產(chǎn)生3.15噸CO2）。根據(jù)IMO第四次溫室氣體研究（FourthIMOGHGStudy2020），全球航運業(yè)（不含國內(nèi)航行船舶、漁業(yè)船舶和軍用船舶）CO2當(dāng)量排放量從2008年的7.94億噸增長至2018年的10.76億噸，十年間年均增長3.1%，2018年航運業(yè)CO2排放總量在全球人為CO2排放總量占比為2.89％。1.1、IMO新規(guī)于23年執(zhí)行，航運減碳迫切提升國際海事組織(IMO)在推動國際航運碳減排進程中處于核心位置。IMO構(gòu)建了一套較為全面的政策體系，涵蓋規(guī)劃引導(dǎo)類、強制約束類、支持保障類三類政策。2018年IMO通過國際航運溫室氣體排放初始戰(zhàn)略，首次明確航運業(yè)減排目標(biāo)和路徑。2018年4月，IMO召開了海上環(huán)境保護委員會（MEPC）第72屆會議，會議通過了《IMO船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略》（IMOInitialStrategyonReductionofGHGEmissionsfromShips），標(biāo)志著國際航運業(yè)首次為應(yīng)對氣候變化制定了溫室氣體減排目標(biāo)。該初步戰(zhàn)略從背景、愿景、減排力度和指導(dǎo)原則、短期/中期/長期候選減排措施及其影響、存在的障礙及支持性措施、后續(xù)行動、定期審議等角度做了安排。《IMO初步戰(zhàn)略》明確提出到2030年，全球航運業(yè)平均單位碳排放強度同2008年相比至少降低40%，到2050年力爭降低70%，航運業(yè)的年度溫室氣體排放總量到2050年至少在2008年的基礎(chǔ)之上降低50%。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，IMO提出如下措施：短期減排措施是要求IMO在2018-2023年之間最終確定的措施。短期措施主要包括完善現(xiàn)有能效框架、研發(fā)提高能效技術(shù)、制訂能效指標(biāo)、制訂海運減排國家計劃、船舶速度優(yōu)化和降速、減少港口排放、研發(fā)替代低碳或零碳燃油等。中期減排措施是要求IMO在2023年至2030年之間最終確定并達成一致的措施，主要包括：有效實施低碳/零碳燃料應(yīng)用計劃，各船運公司短期內(nèi)可采用LNG和甲醇等低碳燃料作為過渡，中遠期以碳中性燃料（生物燃料）和零碳排放燃料（氨和氫燃料）為主；開發(fā)包括市場化措施在內(nèi)的創(chuàng)新型減排機制（MBM）；建立有效的反饋機制以總結(jié)經(jīng)驗和分享最佳實踐。長期減排措施是要求IMO在2030年以后最終確定和達成的措施，主要包括：繼續(xù)開發(fā)零碳或非碳基燃料；鼓勵建立創(chuàng)新型減排機制。短期措施的新規(guī)定：IMO要求通過技術(shù)和運營兩方面降低碳排放強度，自2023年起執(zhí)行。IMO主要通過修訂MARPOL公約相關(guān)內(nèi)容來落實航運碳減相關(guān)約束政策（MARPOL公約，即《國際防止船舶造成污染公約》，是IMO主導(dǎo)制定的國際公約，對締約國船舶有著強制約束力）。2021年6月，IMO第76屆MEPC會議審議并通過了MARPOL公約附則VI關(guān)于降低國際航運碳強度的修正案，2023年1月1日正式實施。該修正案是IMO船舶溫室氣體減排短期措施的新規(guī)定，其要求通過技術(shù)和運營兩個方面的措施提高船舶能效。1）技術(shù)能效指標(biāo)：EEDI針對新造船舶，EEXI覆蓋全部400GT以上現(xiàn)有船舶。EEDI為新船能效設(shè)計指數(shù)(EnergyEfficiencyDesignIndex)，是從造船設(shè)計層面限定船舶單位碳排放量。EEDI是根據(jù)船舶在設(shè)計最大載貨狀態(tài)下，以一定航速航行下船舶燃油產(chǎn)生的CO2排放量（gCO2/t·nm），主要針對400總噸以上主要類型的新造船及經(jīng)重大改建的現(xiàn)有船?？紤]到新造船技術(shù)的不斷發(fā)展，IMO針對EEDI分三個時間階段分別設(shè)置了不同的折減系數(shù)。由于MARPOL公約對EEDI僅是作了框架性的強制規(guī)定，MEPC相應(yīng)地制定了一套具體的實施導(dǎo)則，涉及計算方法、測量方法、檢驗和發(fā)證、EEDI基準(zhǔn)線的計算等多方面內(nèi)容，相關(guān)導(dǎo)則也經(jīng)過多次更新修訂以更加完善并符合航運實踐。EEXI為現(xiàn)有船能效指數(shù)(EnergyEfficiencyExistingShipIndex)，要求自2023年起現(xiàn)有船舶完成改造達標(biāo)。EEXI要求所有400GT及以上的現(xiàn)有船舶（限于EEDI適用船舶種類）于2023年的第一個年度檢驗、中間檢驗或換證檢驗時（與IAPP證書時間協(xié)調(diào)，以最早發(fā)生者為準(zhǔn)），其技術(shù)能效指數(shù)（EEXI）必須達到對應(yīng)于2022年4月1日的EEDI水平，但對部分種類和大小船舶有所放寬。EEXI基本沿襲了EEDI的計算方法，但與EEDI相比，在主機功率、燃油消耗量和參考航速等參數(shù)的計算選取方面更為靈活。EEXI的推出有利于促使現(xiàn)有船舶采取限制主機功率的措施，抓緊開展其他各類節(jié)能改裝工作，而對于節(jié)能改裝潛力不大的老舊船舶，EEXI的實施將加速其拆解進程。2）營運能效指標(biāo)：基于CII對5000t以上船舶進行能效評級，評級較差需制定SEEMP。CII為年度營運碳強度指標(biāo)(carbonintensityindicator)，IMO要求自2023年開始對5000噸以上船舶進行運營能效評級（A-E級），評級較差需制定整改計劃。IMO規(guī)定將從2023年開始對5000總噸及以上的相關(guān)適用船舶，每年進行CII指數(shù)的計算、驗證和評級（A-E五級，A為最佳），評級為E或者連續(xù)三年評級為D的船舶需要在船舶能效管理計劃（SEEMP）中制定整改計劃。EEXI和CII認(rèn)證要求2023年1月起生效，這意味著首個年度報告將在2023年完成，并于2024年給出首次評級。此外，為促使船舶不斷降低碳排放強度，IMO還針對CII指數(shù)的計算設(shè)置了折減系數(shù)。目前，規(guī)定折減系數(shù)將從2023年的5%逐年提升至2026年的11%。SEEMP是船舶能效管理計劃（shipenergyefficiencymanagementplan）。2011年7月，IMO第62屆MEPC會議首次將SEEMP作為強制要求納入MARPOL公約，SEEMP要求航運企業(yè)為旗下400GT以上的船舶配備經(jīng)主管機關(guān)或組織批準(zhǔn)的SEEMP。SEEMP包括三方面：一是鼓勵公司在船舶管理中采取改善船舶能效和碳強度的措施；二是明確船舶用于數(shù)據(jù)收集和報告的方法；三是明確船舶CII的計算方法和數(shù)據(jù)報告方法。2022年3月，IMO通過了修訂港口國監(jiān)督程序的決議(ProceduresforPortStateControl,2021)，新版的港口國監(jiān)督程序新增滯留缺陷條款，缺乏SEEMP計劃的船舶可能成為船舶被滯留的缺陷。2022年6月，MEPC78屆會議通過了SEEMP編制導(dǎo)則修正案，這次修正主要為SEEMP補充了第III部分要求，要求船舶營運碳強度計劃需要每三年至少更新一次，并且在需要納入整改計劃或者其他必要情況下進行更新，船舶企業(yè)2022年12月31日前完成初始驗證，并取得《船舶能效管理計劃符合性確認(rèn)書》。1.2、歐盟碳市場確定2024納入航運業(yè)，F(xiàn)uelEUMaritime要求25年航運減碳2%歐盟交通部門即將成為最大碳排放部門，其中航運碳排放占交通部門的14%。1990-2020年，歐盟整體溫室氣體排放結(jié)構(gòu)中，除交通外，各部門碳排放量均有所下降，能源部門降幅最大，伴隨能源部門進一步向清潔能源轉(zhuǎn)型，交通部門有望取代能源部門成為碳排放第一大部門。我們以前歐盟交通部門的碳排放數(shù)據(jù)為代表進行分析，2018年歐盟交通部門碳排放約9.5億噸，其中船舶占比13.5%，公路運輸為71%，航空為14.4%。歐盟FitFor55多項措施涉及航運行業(yè)，包括碳市場改革及FuelEUMaritime。“FitFor55”是歐盟推動氣候減排的一攬子氣候計劃，旨在2030年之前將溫室氣體減排目標(biāo)提高至55%，并且到2050年成為全球第一個實現(xiàn)碳中和的大洲。鑒于船運行業(yè)是歐盟交通部門重要的碳排放部門，歐盟FitFor55計劃包括多項航運減碳措施，例如歐盟碳排放交易機制（EUETS）改革和調(diào)整、FuelEUMaritime等，均涉及航運減碳。2022年12月，歐盟決定將船運行業(yè)納入碳市場管控，自2024年起開始執(zhí)行。2022年12月17日晚，歐洲議會和歐盟理事會關(guān)于“Fitfor55”歐盟碳市場改革達成初步協(xié)議。此次會議涉及歐盟碳市場2030年碳排放下降目標(biāo)、免費配額退出時間以及航運業(yè)納入碳市場等重大議題。其中該會議確定從2024年起將歐盟內(nèi)部及出入歐盟港口的航運業(yè)納入歐盟碳市場管控，意味著涉及歐盟航線的航運公司將為其船舶碳排放支付履約成本。具體而言：1、航運業(yè)將于2024年正式納入歐盟碳市場，此期間實施階梯式配額繳納，并于26年全面進入碳市場。歐盟碳排交易體系針對航運業(yè)設(shè)置了三年的過渡期，在此期間內(nèi)實施階梯式配額繳納，即針對5000總噸以上的商用船舶，按照2024年排放量的40%、2025年排放量的70%、2026年后排放量的100%逐步納入配額管理。需注意的是，2024年僅納入CO2履約管控（即2025年4月底之前完成履約清繳），船舶的甲烷及NO2自2024年起納入報告與核查（MRV），2026年起正式納入履約管控。未來400-5000GT的船舶也可能將納入歐盟碳市場體系。2、航行排放量繳納比例依據(jù)是否位于歐盟成員國管轄范圍而按照100%或50%執(zhí)行。協(xié)議認(rèn)為EUETS應(yīng)當(dāng)覆蓋：（1）從歐盟成員國管轄范圍內(nèi)的港口出發(fā)并到達管轄范圍內(nèi)的港口的船舶航行排放量的100%；（2）從成員國管轄之外的港口出發(fā)或到達成員國管轄之外的港口的船舶航行排放量的50%。（3）當(dāng)歐盟港口與歐盟以外港口間距離小于300海里，仍需按照100%比例進行履約。3、船舶實際運營方將承擔(dān)履約主體職責(zé)。遵循“誰污染誰負(fù)責(zé)”原則，船舶實際運營方將負(fù)責(zé)繳納碳配額，但是船舶注冊、碳排放報告、開戶等流程所需的實際工作很可能落在船東身上。4、歐盟碳配額拍賣收益將用于資助海上減排項目。歐盟將航運業(yè)引納入碳市場，意味著將額外投放約8000萬-1億碳排放配額，航運公司無法免費獲得配額，只能通過拍賣或二級市場購得。其中，2000萬噸排放配額的拍賣收入將進入創(chuàng)新基金，用于航運特定項目。其余收入將流向歐盟成員國，并限定用于氣候和能源相關(guān)活動。5、未履行約定的航運企業(yè)將根據(jù)違約情況給予相應(yīng)懲罰。未足額履約的配額缺口將按照100歐元/噸收取罰款，連續(xù)兩年未完成履約義務(wù)的船舶，可能被禁止進入歐盟港口。此外，2022年10月19日，歐洲議會通過了FuelEUMaritime的修正草案（一讀），明確2025年船舶部門減排量相比2020年減少2%。FuelEUMaritime是“Fitfor55”針對航運業(yè)改革計劃的一部分，旨在通過減少船舶在進出歐盟境內(nèi)時的溫室氣體排放強度，促進可再生和低碳燃料（RLF）的使用。FuelEUMaritime提出到2050年，RLF應(yīng)占國際海上運輸燃料的86-88％。接下來，歐盟委員會、歐洲議會、歐盟理事會將就該草案進入關(guān)鍵的“三方談判”階段。根據(jù)2022年10月修訂版本，F(xiàn)uelEUMaritime主要內(nèi)容包括：1）在維持2025及2030年減排目標(biāo)的基礎(chǔ)之上，提出更嚴(yán)格的溫室氣體減排目標(biāo)，即：2025年將船舶部門的溫室氣體(GHG)排放量相比2020年基準(zhǔn)線減少2%，到2030年減少6%。2035年開始提高目標(biāo)：到2035年為20%，2050年為80%（此前歐盟委員會提案2035年13%，2050年為75%）。2）要求在2030年開始每年使用的RFNBO燃料（主要為電制燃料）比例達到2%；到2035年，對非生物來源的可再生燃料(RFNBO)的獎勵系數(shù)翻倍。3）要求集裝箱船和客船在2030年之前在歐盟主要港口停泊時使用陸上電力供應(yīng)。4）更加強調(diào)罰款:“罰款必須超過船舶應(yīng)使用的可再生和低碳燃料的數(shù)量和成本。”5）阻止連續(xù)的不合規(guī)行為，第二年罰款翻倍，下一年直接取消合規(guī)性。6）成員們建議將相關(guān)罰款收入設(shè)立一個專門的海洋基金，以支持與提高船舶和港口能源效率、海上運輸脫碳的創(chuàng)新技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施、可持續(xù)替代燃料的生產(chǎn)和部署以及開發(fā)零排放推進技術(shù)有關(guān)的項目和投資。2、傳統(tǒng)減排措施效力有限，低碳燃料成未來趨勢IMO新規(guī)及歐盟將航運業(yè)納入EUETS將給航運業(yè)帶來高昂的成本，同時將加速航運公司綠色轉(zhuǎn)型。挪威航運咨詢商Siglar以四條常見的歐洲內(nèi)部油輪航線和兩條歐洲到歐盟外的油輪航線為例，計算了成本上升的比例。計算顯示，歐洲內(nèi)部油輪航線運營成本上升比例全部在10-20%的幅度，而歐洲外部到美灣的VLCC航線成本上升高達31%。當(dāng)前普遍使用線型優(yōu)化、節(jié)能裝置、降低航速等減排措施，對船舶的碳減排貢獻率一般都在20%以下，低碳/零碳燃料成為航運業(yè)減排必然選擇。集裝箱船、散貨船和油輪這三大主力船型的遠洋運輸消耗了整個航運業(yè)80%的燃料，排放了70%的二氧化碳，遠洋航運是整個航運業(yè)脫碳的關(guān)鍵。根據(jù)IMO報告，船舶航行速度是航運碳排放量和碳強度變化的主要影響因素。2008-2010年航運碳排放量減少的主要原因就是航行速度的降低。在2012年至2018年的期間，所有主要船舶類型的平均航速進一步降低，但展望未來，傳統(tǒng)減碳方式降碳空間有限，航運業(yè)難以完成IMO設(shè)定的減排目標(biāo)。因此，航運業(yè)必須轉(zhuǎn)向采用碳中性或零碳燃料作為船舶動力源。根據(jù)IMO2020年第四次溫室氣體研究的預(yù)測，到2050年，使用替代低碳/零碳燃料將實現(xiàn)航運二氧化碳減排總量的約64%。2.1、低碳燃料：短期看LNG，中期看甲醇/氨能/生柴，長期看氫能目前“柴油機+燃油”驅(qū)動的航運業(yè)已逾一個世紀(jì)，傳統(tǒng)燃料選擇是比較單一的化石基重質(zhì)燃料油(HFO)、輕質(zhì)燃料油(LFO)或柴油(MDO/MGO)。進入21世紀(jì)，隨著《國際防止船舶造成污染公約》(MARPOL公約)附則VI的生效實施和累次修正，船舶廢氣排放中的氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、顆粒物(PM)、CO2等逐漸被納入不斷嚴(yán)格的監(jiān)管之中，低硫燃油(LSHFO)、液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG)等替代燃料的應(yīng)用成為船舶減少排放的選項之一；尤其是隨著《IMO船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略》的通過及船舶能效、碳強度等方面法規(guī)的生效實施，通過應(yīng)用低碳/零碳燃料同步減少NOx、SOx、PM、CO2排放成為當(dāng)前的討論熱點。低碳航運燃料按成分可分為LNG(主要成分為甲烷)、LPG(主要成分為丙烷和丁烷)、二甲醚(DME)、甲醇、乙醇、氫氣(H2)、氨氣(NH3)。按生產(chǎn)方式，可分為合成燃料(SyntheticFuels)、生物燃料(Biofuels)、電制燃料(e-fuels或Power-to-X)等，這類屬于比較寬泛的概念，例如：合成燃料可能包括化石基或生物質(zhì)基的合成甲醇、合成氨、合成汽油、Fischer-Tropsch柴油等；生物燃料可能包括生物甲烷、生物甲醇、乙醇、生物二甲醚、生物柴油等；電制燃料是以可再生電能為輸入、以電解制氫技術(shù)為基礎(chǔ)的合成燃料，可能包括電制甲烷、電制甲醇和電制氨等。就不同低碳燃料CO2排放而言，需考慮上游的井到艙(Well-to-Tank，WtT)和下游的艙到槳(Tank-to-Wake，TtW)全生命周期排放，目前還需等待IMO的LCA導(dǎo)則的生效實施才能具備強制性的、科學(xué)的方法指導(dǎo)。各種燃料的全球變暖潛值(GWP)，燃料的原料、生產(chǎn)過程顯著影響其生命周期溫室氣體排放。低碳燃料消費占比雖逐年提升，但整體占比較小，不到6%。IMO要求從2019年起，5000總噸及以上的船舶需要收集其使用的每種燃料的消耗數(shù)據(jù)。按公約要求，納入統(tǒng)計的船舶應(yīng)有約3.2萬余艘和13億總噸，但目前數(shù)據(jù)仍有缺失，數(shù)據(jù)完整率按船舶數(shù)量計約85%，按總噸計約94%。2019-2021年燃料消耗總量分別為2.13億t、2.03億t和2.12億t，各年份HFO、LFO和MDO/MGO三種傳統(tǒng)燃料累計消耗占比分別為95.03%、94.01%和93.95%，而替代燃料占比略有增加。新造船訂單替代燃料（低碳燃料）船舶數(shù)量占比達到13.05%。據(jù)DNVAlternativeFuelsInsight平臺統(tǒng)計，替代燃料船舶數(shù)量在現(xiàn)有世界船隊中占比為0.47%，所應(yīng)用的替代燃料包括LNG、LPG、甲醇和氫氣四種類型；但從新造船訂單來看，這四種類型的替代燃料船舶數(shù)量占比達到13.05%。目前低碳燃料難點主要在于是否能量產(chǎn)及經(jīng)濟上是否可行。就海洋運輸而言，短期以LNG作為過渡燃料，中長期重點發(fā)展可再生氨氣、可再生氨及生物柴油，對未來以氫能或核能驅(qū)動航運業(yè)保持審慎樂觀，這應(yīng)算是現(xiàn)階段業(yè)界的共識。生物質(zhì)燃料存在與糧食競爭、地理分布不均衡、受氣候條件影響顯著等方面的挑戰(zhàn)，但生物質(zhì)也是生產(chǎn)可再生氫、氨、甲烷、甲醇、柴油的原料之一，且技術(shù)及產(chǎn)能相對成熟，因此也可以認(rèn)為是中期重點方向。2.2、LNG：經(jīng)濟性好，配套成熟，但減碳性較低，短期替代首選低碳環(huán)保：化石基可減碳20%，生物甲烷減碳屬性更強，可做替代。發(fā)動機燃用LNG基本不存在SOx、PM排放，NOx排放最多可降低90%，LNG運輸船還解決了貨艙蒸發(fā)氣排放或再液化的難題。理論上，發(fā)動機燃用LNG相比燃油可減少20%~25%的碳足跡，但由于燃燒效率、甲烷逃逸等原因，溫室氣體減排量通常低于20%。化石基LNG只能作為一種過渡燃料，生物質(zhì)甲烷或電制甲烷均可作為替代。經(jīng)濟性：前期投資成本較高，化石基燃料成本相當(dāng)，生物甲烷成本是化石基的1.5-3倍?；鵏NG與船用燃油在經(jīng)濟性上具有競爭力，因此LNG作為船用燃料受到追捧，但LNG前期投資成本較高，且會擠占一定船舶空間。生物甲烷或電制甲烷目前燃料成本分別為化石基LNG的1.5~3倍和3~10倍，且產(chǎn)量有限。配套儲運：成熟。為便于儲運，天然氣通常在常壓、-163℃條件下液化為LNG，此時體積將變?yōu)闅鈶B(tài)時的1/600。公路、鐵路、水路和管道均可作為天然氣的運輸方式。據(jù)DNVAlternativeFuelsInsight統(tǒng)計，全球投入運行的LNG加注終端已達142個，包括加注駁船、加注罐車、加注儲罐、本地儲罐等。終端使用：LNG發(fā)動機技術(shù)已比較成熟。火花塞點火的純LNG發(fā)動機、基于Otto循環(huán)的LNG-燃油低壓雙燃料發(fā)動機及基于Diesel循環(huán)的LNG-燃油高壓雙燃料發(fā)動機均已商用。量產(chǎn)能力：化石基LNG成熟，生物甲烷產(chǎn)能很少。LNG來源包括天然氣、生物質(zhì)及綠氫和CO2的合成。據(jù)InternationalEnergyAgency統(tǒng)計，2020年全球LNG年產(chǎn)量155EJ(1EJ=1018J=23.88Mtoe百萬噸油當(dāng)量)，約31億t，均為化石基，年消費量73.5EJ，其中運輸行業(yè)消費量為5.2EJ。據(jù)DNV的EnergyTransitionOutlook2022，2020年海運行業(yè)LNG消費量在其整個能源消費中占比約5%，到2050年這一比例有望達到19%。應(yīng)用情況：LNG/LPG動力船舶目前為低碳燃料首選，但伴隨歐盟碳市場在2026年起將甲烷納入管控范圍，LNG將受直接影響。自2003年世界首艘LNG動力的平臺供應(yīng)船“StrilPioner”交付運行，到2022年底，世界LNG動力船舶已達355艘，另有515艘LNG動力新造船訂單，LNG是中短期主流的船用替代燃料選擇?？紤]歐盟碳市場將在2026年起將甲烷納入管控范圍，這將會為LNG船東或運營商帶來一定履約成本。以一艘2gCH4/kWh甲烷泄漏率的集裝箱船為例，甲烷泄露產(chǎn)生的溫室氣體排放當(dāng)量約為其LNG燃燒產(chǎn)生二氧化碳排放的15%。據(jù)英國船舶經(jīng)紀(jì)公司Braemar的分析師估算，高甲烷泄漏率液化天然氣動力船舶每噸液化天然氣運輸?shù)念~外碳配額成本約為70歐元。2.3、甲醇：配套及終端完善，但綠色甲醇成本高低碳環(huán)保：環(huán)保性與LNG相當(dāng)，但減碳更強，可減排75%-90%。甲醇是一種關(guān)鍵基礎(chǔ)化學(xué)品，主要用于生產(chǎn)甲醛、乙酸和塑料等其他化學(xué)品；同時也是一種用于車輛、船舶、工業(yè)鍋爐的低閃點液體酒精燃料。甲醇的環(huán)保性能與LNG類似，能使Sox、NOx、PM的排放分別減少99%、60%及95%，但減碳性能更強，可降低CO2排放75%~90%。甲醇生物可降解性好，對環(huán)境更友好，但由于其較強的揮發(fā)性和毒性，對人體存在危害風(fēng)險，且有爆炸風(fēng)險。2019年9月IMO確認(rèn)甲醇為安全且合規(guī)的低閃點燃料。經(jīng)濟性：投資成本較低，化石甲醇燃料成本相當(dāng)，但綠色甲醇成本高8-10倍，未來降本空間大。化石甲醇與船用燃油具有可比的燃料成本，綠色甲醇的燃料成本卻高出8~10倍，但未來有望降至2~3倍，在獲取低價碳源方面存在挑戰(zhàn)。此外，甲醇燃料存在擠占船舶空間問題。配套儲運：可借用現(xiàn)有體系，非常成熟。甲醇屬低閃點液體燃料，易于運輸、儲存和配送，對現(xiàn)有船用燃料儲運設(shè)施稍作改造即可建立完整供應(yīng)鏈。據(jù)MethanolInstitute統(tǒng)計，目前全球范圍內(nèi)可再生甲醇生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目超過80個，預(yù)計到2027年可實現(xiàn)800萬t的年產(chǎn)量。終端使用：醇燃料內(nèi)燃機技術(shù)相對成熟。甲醇適用于內(nèi)燃機和燃料電池。當(dāng)前，直接甲醇燃料電池(DMFC)的效率還比較低，有待進一步研發(fā)和提升；而甲醇燃料內(nèi)燃機技術(shù)相對成熟，在車輛、船舶上均有多年的應(yīng)用經(jīng)驗。生產(chǎn)工藝：傳統(tǒng)甲醇的生產(chǎn)原料主要是天然氣和煤，其主要的生產(chǎn)路徑為H2和CO的合成。綠色甲醇的生產(chǎn)，基本為兩條技術(shù)路線。一是通過裂解或熱解方式，將秸稈等原材料的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，再通過高溫?zé)峤馑茪洌铣杉状?。二是通過太陽能光伏獲得綠色電力，電解水制氫，并通過捕捉二氧化碳，合成甲醇。須注意的是，綠電制氫與二氧化碳合成甲醇這一技術(shù)路線，在二氧化碳捕捉方面的限制因素頗多。若選擇直接使用來源于化工廠或鋼鐵廠直接排放產(chǎn)生的二氧化碳，則會不符合歐盟的綠色標(biāo)準(zhǔn)ISCC。量產(chǎn)能力：綠色甲醇處于量產(chǎn)初期。據(jù)IRENA的RenewableMethanol2021，當(dāng)前全球甲醇年產(chǎn)量約1億t，幾乎全部來自天然氣、煤等化石燃料；可再生甲醇的年產(chǎn)量不到20萬t，主要為生物甲醇。未來甲醇的應(yīng)用主要還是基于生物質(zhì)甲醇，尤其是利用風(fēng)能、太陽能、水能、核能等清潔能源和捕集CO2合成電制甲醇的發(fā)展，CO2來源和生產(chǎn)成本是甲醇動力航運發(fā)展的主要障礙。應(yīng)用情況：甲醇動力船舶新造船訂單增長迅猛。截至2022年底，甲醇動力的現(xiàn)有船24艘，其中新造船21艘，均為50000載重噸級的化學(xué)品油輪，另有3艘改裝船分別為滾裝客船、拖輪和引航船，現(xiàn)階段均以化石甲醇作為燃料。2022年甲醇動力新造船訂單增長迅猛，目前已達58艘，其中Maersk公司宣布訂造12艘16000TEU(標(biāo)箱)和6艘17000TEU甲醇燃料集裝箱船、CMACGM公司宣布訂造6艘15000TEU甲醇燃料集裝箱船、中國遠洋海運集團宣布訂造12艘24000TEU甲醇雙燃料動力集裝箱船、招商輪船宣布訂造2(實船)+4艘（選擇權(quán)船）9000TEU甲醇雙燃料汽車滾裝運輸船。2.4、生物柴油：配套成熟，但原料穩(wěn)定供應(yīng)有挑戰(zhàn)低碳環(huán)保：生物柴油相比傳統(tǒng)柴油可減碳50%，廢物基生物柴油可減碳80%以上。與普通柴油相比，采用生物柴油的汽車尾氣中有毒有機物排放量僅為傳統(tǒng)柴油的10%，顆粒物僅為20%。減碳方面，棕櫚油基生物柴油的凈碳減排在30%左右，豆油、葵油和菜籽油在50%~60%之間；廢物基生物柴油以先進生物原料、UCO和動物脂肪等為原料，其生產(chǎn)的生物燃料可以實現(xiàn)80%以上的凈碳減排。經(jīng)濟性：目前生物柴油相比傳統(tǒng)柴油價格更高，歐盟生物柴油價格是傳統(tǒng)柴油價格的1-2倍。但生物柴油與傳統(tǒng)柴油理化性質(zhì)一致，可直接摻混使用，老舊船舶及配套儲運設(shè)施無需額外投資改造即可使用。配套儲運：成熟。生物柴油理化性質(zhì)與傳統(tǒng)柴油大體一致，無需另添設(shè)儲運設(shè)備。同時生物柴油的閃點較石化柴油高，更有利于安全儲運和使用。終端使用：發(fā)展成熟。生物柴油通用性好，無需改動柴油機，可直接摻混使用。量產(chǎn)能力：全球生物柴油產(chǎn)量約4000萬噸，短期難以滿足航運需求。一代生物柴油（脂肪酸甲酯）主要采用大豆油、菜籽油、地溝油等與甲醇發(fā)生酯轉(zhuǎn)化而形成脂肪酸甲酯或乙酯，目前工藝成熟，二代烴基生物柴油主要工藝為加氫脫氧法，壁壘較高。目前全球年產(chǎn)4000萬噸生物柴油，以一代為主，但航運業(yè)年消耗約1.78億噸燃油，短期仍缺乏足夠的原料。此外，生物柴油還面臨著道路交通和航空部門的競爭限制。應(yīng)用現(xiàn)狀：生物柴油主要用于道路交通，航運部門目前為試點階段。歐盟是目前世界最大的生物柴油消費市場，占全球約一半消費量，主要用于道路交通領(lǐng)域。在航運領(lǐng)域，全球航運業(yè)龍頭馬士基宣布與荷蘭可持續(xù)發(fā)展聯(lián)盟（由荷蘭皇家菲仕蘭、喜力、飛利浦、帝斯曼、殼牌和聯(lián)合利華等公司組成）啟動了全球最大海上生物燃料試點項目，該試點項目將在馬士基Triple-E集裝箱船上混合使用高達20%的第二代生物燃料，在荷蘭鹿特丹到中國上海間往返航行25000海里，這是全球最大規(guī)模使用第二代生物燃料進行的航行試點，將減少150萬千克的二氧化碳排放和2萬千克的硫排放。與此同時，法國達飛輪船集團開始在新加坡進行生物燃料試點計劃，這項為期6個月的計劃將涉及多達32艘集裝箱船，運行不同比例的生物燃料，以測量CO2和NOx排放量，并進行趨勢分析。其中一些船只將在新加坡使用B24生物燃料加油，可將碳排放減少21%。此外，擁有世界上最大液體化學(xué)品船隊的StoltTankers正在與GoodFuels（全球生物燃料供應(yīng)和開發(fā)龍頭）合作試用生物燃料。GoodFuels還與StenaBulk和UECC兩家航運公司合作，進行可持續(xù)海洋生物燃料試驗。2.5、氨：儲運成熟，經(jīng)濟性及終端使用亟待提高低碳環(huán)保：可做綠氫載體，低碳環(huán)保。通過清潔低碳?xì)浜铣傻陌北徽J(rèn)為是理想的清潔能源載體之一，燃燒產(chǎn)物僅為N2和H2O。氨逐漸被全球視為從化肥到綠色能源的零碳能源載體。碳中和背景下，氨將用于海運和陸地電廠的零碳燃料，預(yù)計到2050年，全球氨需求將達到7億t，其中船用替代燃料需求將達到2億t。但需注意氨的毒性和爆炸風(fēng)險。經(jīng)濟性：主要取決于綠氫成本，未來有望降低。氨的生產(chǎn)成本在很大程度上取決于輸入能源的價格和燃料運輸?shù)某杀?，可再生氨的成本主要取決于綠氫成本，占比在90%以上。配套儲運：氨燃料在船上的儲存和供應(yīng)系統(tǒng)可借鑒已有的LPG系統(tǒng)技術(shù)，相對成熟。大規(guī)模的氨通常在常壓和-33℃條件下液化儲存，而少量的氨則采用與LPG類似的儲運方式—常溫加壓至8bar存放于不銹鋼壓力容器中。液氨具有較高的爆炸風(fēng)險和毒性，儲運安全考量尤其重要。終端使用：氨燃料發(fā)動機目前還在研發(fā)。Wartsila、MANEnergySolutions、WinGD等主要的船用發(fā)動機生產(chǎn)商均在積極推進氨燃料發(fā)動機的研發(fā)，主要挑戰(zhàn)包括較高的自燃溫度、較低的火焰?zhèn)鞑ニ俣取⑤^窄的可燃極限、較高的NOx排放。量產(chǎn)能力：重點發(fā)展綠氫生產(chǎn)。氨的生產(chǎn)原料是H2和N2，通?；贖aber-Bosch過程，在鐵基催化劑、300~500℃的高溫和20~35MPa的高壓條件下反應(yīng)而成；其他的氨合成工藝包括電化學(xué)過程和光催化過程。據(jù)IRENA的InnovationOutlook:Ammonia2022，全球氨的年產(chǎn)量達到1.83億t，其中85%用于氮肥生產(chǎn)。目前氨生產(chǎn)主要基于化石原料，其中72%來自天然氣，22%來自煤，其余來自石腦油和重質(zhì)燃料油。2021年全球可再生氨產(chǎn)量還不到2萬t，2030年有望達到1500萬噸。基于可再生氫和清潔能源進行綠氨生產(chǎn)，將是未來的努力方向。應(yīng)用情況：氨燃料發(fā)動機目前還未商用，氨動力船舶目前還未見商用。在氨動力船舶的開發(fā)方面，目前多家船舶設(shè)計公司、造船廠、航運企業(yè)的氨動力或氨預(yù)留船舶設(shè)計已經(jīng)獲得船級社的原理性認(rèn)可(ApprovalinPrinciple，AiP)證書，也有多家船東公司宣布了開展氨動力船舶的開發(fā)，包括VLCC、拖輪、駁船、平臺供應(yīng)船等。2.6、氫：最低碳環(huán)保，但配套及終端均不完善，成本高低碳環(huán)保：綠氫最低碳環(huán)保。氫燃料電池在運營時硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳等有害氣體的排放幾乎為零。經(jīng)濟性：成本過高，需求端難以落地。采用現(xiàn)有電力生產(chǎn)，制氫成本約為30-40元/公斤（電價不同影響較大）。如果再加上儲運成本和人工成本，氫氣的售價對于普通消費者來說將高不可攀。配套儲運：要求高，難度大。氫的運輸、儲存和配送顯著受到其體積能量密度的影響。對于20MPa、70MPa的壓縮氫氣和常壓低溫(-253℃)下的液化氫而言，體積能量密度分別為柴油的5.0%、12.3%和23.2%。對于同樣的能量釋放，其體積需求分別是柴油的20.1、8.1和4.3倍，船舶的有效載貨容積將在一定程度上被削減。目前，全球各港口氫加注和接駁基礎(chǔ)設(shè)施基本處于空白狀態(tài)，且其建設(shè)難度和成本預(yù)期高于LNG基礎(chǔ)設(shè)施，因此其發(fā)展還有很長的一段路要走，預(yù)計氫的儲運主要以其衍生物氨的形式進行。終端使用：要求高，難度大。氫內(nèi)燃機的功率容量、燃燒、運轉(zhuǎn)平順性方面在技術(shù)上仍然存在較大的挑戰(zhàn)。量產(chǎn)能力：通過化石能源或者電解水的方式制氫。然而目前在核心技術(shù)如質(zhì)子交換膜、液化和高壓技術(shù)等方面中國與美日德仍存在較大差距。據(jù)BP的EnergyOutlook2022，當(dāng)前全球氫氣年產(chǎn)量約7000萬t，但來源主要為天然氣、煤和石油。2030年全球氫氣年產(chǎn)量有望達到1億t，2050年達到3億~4億t；且隨著全球清潔能源轉(zhuǎn)型，氫氣供應(yīng)將以低碳藍氫和綠氫為主。只有當(dāng)全球能源結(jié)構(gòu)實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，可再生甲醇、氨等綠氫衍生物的可靠供應(yīng)才能成為現(xiàn)實。應(yīng)用現(xiàn)狀：氫在運輸、儲存、燃燒和成本等方面還存在諸多挑戰(zhàn)，其大規(guī)模應(yīng)用尚需時間，目前氫動力船舶極少。當(dāng)前，氫動力船舶主要以氫燃料電池作為(混合)動力系統(tǒng)的小型船舶或以氫燃料電池作為輔助發(fā)電裝置應(yīng)用為主，全球范圍內(nèi)的應(yīng)用示范船舶有數(shù)十艘，而以氫內(nèi)燃機作為動力的船舶目前僅見2022年10月交付的比利時拖輪Hydrotug1，配置的2臺BeH2ydro12DZD-DF四沖程內(nèi)燃機可燃用氫氣和柴油，總功率達4000kW。3、船運巨頭布局助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展，低碳燃料供應(yīng)商加速擴產(chǎn)滿足需求3.1、馬士基：擬從23年起征收碳排放附加稅，大力