2022年碳中和政策对航运市场影响专题研究 航运业碳排放趋势

一、航运业碳排放趋势

大型船舶二氧化碳排放强度是飞机的 1%，是火车的 14%，其二氧化碳排放总 量占全球二氧化碳排放不足 3%，船舶二氧化碳排放与载重吨有关，干散货、集装 箱以及油轮载重占比大但在全球船舶数量占比小，较少的船只贡献了较多的二氧 化碳排放量。

随着船型增大，航程提升，船舶的成本强度不断下降，因此未来船舶大型化 可能是一个趋势。

近年来，全球二氧化碳排放、航运二氧化碳排放总量不断提升，但增速逐步 下降。

当前，航运燃料以低硫燃油、高硫燃油、柴油以及 LNG 为主，航运二氧化碳 排放主要集中在这些化石燃料的使用上，现阶段测算二氧化碳排放水平需要监测 化石燃料的使用数量。

集装箱、干散货、油轮载重吨占比最大，其油耗水平也处于较高水平，结合 油耗水平与二氧化碳排放量关系，未来航运业二氧化碳减排主要集中在三大主力 船型上面。

单船油耗方面，游船、集装箱、液化气船、艇单船油耗较高，或与这些船只 的速度有关，高速船只往往油耗较大。

集装箱、油轮以及干散货船只多为大型船只，大型船只油耗主要集中在航行 阶段。

大型船只的温室气体排放主要集中在缓慢运输和普通巡航阶段，而液化气船 和小型船只巡航阶段的排放水平要大于缓慢运输阶段。

大型船只油耗主要集中在主引擎上，副引擎、锅炉油耗较主引擎来说较少。 航速与油耗存在正相关关系。

根据对船舶不同航速的评价要求，一般将运营船舶的经济航速分为最低油耗 率航速、最低燃油费用航速和最高盈利航速等三种形式。三种形式的营运船舶经 济航速分别适用于不同的航运市场和航线要求，航运成本组成成分的侧重点不同。 经济航速主要是指最低燃油费用航速，与船舶耗油量、航速和载重相关，常用“千 克(克)/海里吨”为单位表示。最低燃油费用航速主要是通过控制主机燃油最低单 位消耗量来实现的。船舶燃油消耗总量(Q 总)主要由主机消耗量(Q 主)、副机消耗 量(Q 副)、锅炉和焚烧炉消耗量(Q 炉)组成。一般地，在定速航行时，副机(发电 机原动机)主要提供保证船舶正常航行所需要的电能，每天的电力需求基本上是 一个定值。因此副机每天的燃油消耗也是一个定值，并且每天消耗量不到船舶总 消耗量的十分之一，占比较低。正常航行时主要使用废气锅炉，一般不使用辅锅 炉；船舶污油焚烧需要消耗一些燃油，由于有些港口提供免费污油排岸服务，船 舶可不焚烧污油，也就不因此消耗燃油。所以船舶燃油消耗主要是主机的燃油消 耗。船舶航速与主机的转速成正比，主机的燃油消耗与负荷成正比，主机负荷与 转速的三次方成正比。

确定燃油最低费用经济航速的一般方法有成本法和估算法。成本法是根据船 舶航运市场先预估船舶每天的可能收益，用收益减去非燃油的船舶固定成本得出 燃油成本。根据燃油市场价格算出相应燃油耗量，再参考主机厂家给出的耗油率， 计算出主机转速和对应的船速。这种方法虽然比较简单，但是没有考虑到船舶外 部环境因素的变化对航速的影响，计算出的经济航速不精准。估算法是根据船舶 设计时给出的数据和主机燃油消耗率估算出主机转速及对应的航速，这种方法是 将船舶设想成一种理想状态，没有考虑外界条件的变化对船舶的影响。这两种方 法都未考虑实际情况。

经济航速所涉及的变量都可以直接或间接测取。主机的负荷可用主机的油门 刻度来代替，定时测量燃油柜里燃油减少量可算出燃油的单位时间消耗量。转速 可直接读取，船舶航速可从船舶计程仪或 GPS 中读取，也可通过转速和螺距计算 出理论航速。为了更为直观地反映多组数据的测量结果，可使用 EXCEL 的图表功 能做出曲线图。主机负荷与转速的三次方成正比，曲线的拐点对应的航速就是经 济航速。单位时间耗油率与航速的平方成正比，其数学图形是一条抛物线，最低 点对应的航速就是经济航速。这种方法被称为曲线法。 曲线法的优点是测量结果比较符合实际情况；由于缺少专用测量设备或仪器， 需重点考虑测量精度，尽量降低人为读数误差。船舶在航行时，需要读取的数值 都是变化的。为了确保测量的准确性，减少误差，应在海况较好时测量。滑失率 比较固定，主机转速等参数比较稳定，测取的数据就更准确。对于燃油消耗量， 如果使用流量表进行测定，要先确定流量表的准确性，另外主机油头一部分回油 量不能回到日用柜；使用油柜测量法，测量期间不能进行燃油的驳运和分离工作。 油柜一般较大，短时间变化量较小，测量时间间隔越长越好，至少应为单位时间 的 2 到 3 倍，具体可根据船舶自身的实际情况来确定。再用除法得出单位时间的 消耗量，尽量不用乘法，以减少误差。

实测船舶是一艘 1993 年出厂的多用途船舶，设计载重量 22 000 吨。该航次 (105 航次)计划装载 18507 吨杂货，于 2014 年 7 月 20 日从韩国马山港(MASAN)过太平洋，经巴拿马运河到科隆港和美国港口卸货。主机最大持续转速是 109 转 /分，公司告知船舶主机以 88 转/分的经济航速运转，但没有告知理论依据。在船 舶离港引航员离船后开始测量工作，此时船舶一般航行于港口外海，水域比较开 阔，水深比较大，兴波阻力等因素对船舶的影响比较小，基本上和船舶在大洋中 航行的环境一致。船舶会由港速慢慢加速至海速，利用加速过程进行数据的测取 不影响船舶的正常营运。船舶在加速和航行过程中实际航速总是变化的，为了有 效降低航速测取的误差，直接使用理论航速代替实际航速。因为在外界条件不变 的情况下，滑失率是一个定值，理论航速与实际航速成正比，也就是“实际航速 =理论航速×(1-滑失率)”。随着船舶慢慢加速，主机转速达到 85 转/分左右时主 机辅助鼓风机自动停止，此时开始正式测量程序。油门刻度值变化大些便于读取， 为节省时间并减少人为读数误差，按每次两转或三转加速，从 86 转/分逐步加到 103 转/分。转速稳定后，记录下主机转速对应的油门指示刻度，用 EXCEL 的图表 功能绘出负荷指示曲线，从中可以直观看出主机在转速 90 到 92 区间负荷变化比 较平缓，船舶此航次的最低燃油费用转速应在 92 转/分左右。具体值需进一步测 量才能确定，先暂时将主机加速到 90 转/分。为了提高精确度，停止了燃油的转 驳操作，将不使用的油柜速闭阀关闭，只使用一个沉淀柜和日用柜；每个转速都 稳定运行 4 小时左右，测量时间精确到分钟。

航运温室气体减排主要针对的是二氧化碳排放，近年来随着航运贸易增速放 缓、船舶能效提升，二氧化碳排放强度下降等原因，航运二氧化碳排放增速放缓， 总量维持稳定。随着 LNG 需求大幅提升以及 LNG 船舶数量增多，甲烷排放水平增 速远超其他温室气体，该趋势或意味着市场将天然气作为碳减排的过渡燃料的选 择。

全球航运二氧化碳排放量来看，与 2012 年相比，2018 年二氧化碳排放量大 幅增长，但大部分船舶的碳排放强度出现下降，或降低了二氧化碳排放增速。

2019 年干散货船二氧化碳排放比集装箱船略高，但其船舶数量远大于集装箱 船，因此单船排放前者远低于后者。油轮与干散货比较类似，碳排放总量高位因 为船只数量多，单船碳排放低于集装箱船。

2019 年在马绍尔群岛、利比里亚、巴拿马注册的船只的碳排放占了航运总排 放的 1/3。2019 年数据前十船队注册国家的 1000 吨以上载重吨船只碳排放贡献 了总排放的 67.15%。2020 年 1 月 1 日，该十国船只占比 48.52%，载重吨占比 65.73%。2014-2019 年全球海运 CO₂排放提升了 8%。 载重吨方面，利比里亚比马绍尔占比更大，但是其碳排放却低，主要原因是 利比里亚干散货船只更多，其每吨碳排放低于其他船型。德国，全球船只数量排 在 29 位，但是碳排放排名第六，源于该国集装箱船占比较大，船速快于其他船 型，吨碳排放更多。

近年来随着全球贸易量增长，船舶运力稳定增长，二氧化碳排放水平不断提 升，但增速随着碳排放强度转弱而降低，船舶二氧化碳排放总量增速低于贸易量 增速，未来随着船舶能效提升、LNG 船舶、替代燃料以及新航运减碳政策的执行， 航运二氧化碳排放量有望高位震荡后回落。

船舶影响 CO₂排放量的因素很多：船型、速度、大小、船体设计、压舱物、技 术以及使用的燃料类型等，我们认为三大影响因素：运力变动、油耗以及替代燃 料对航运业二氧化碳排放趋势影响较大。

低碳燃料的减排效果明显优于其他减碳方式，但对技术的要求较高，需要船 舶技术、燃料生产技术有较大的突破。

航运减碳潜力来看，使用替代低碳或零碳燃料（LNG、甲醇、生物燃料、氨、 氢、电力等）减碳效果最佳，其次是碳捕捉，但以上方式都受到当前技术的限制， 现阶段可以普及的方式例如降速、提高能效等。

国际海事组织（IMO）于 2018 年 4 月通过了航运业温室气体减排初步战略以 2008 年碳排放为基准，提出到 2030 年将航运业碳排放强度降低 40%，2050 年碳 排放强度降低 70%（碳排放总量降低 50%）的明确目标。船舶能效设计指数(EEXI) 将于 2023 年 1 月 1 日正式实施，2008 年航运业排放 CO₂9.21 亿吨，2018 年预计 排放 8.7 亿吨，假设吨英里排放不变，基于 39%的航运需求增速，2050 年的碳排 放应该是 12.1 亿吨。根据减排目标，2050 年航运碳排放应在 4.1 亿吨，DNV 预 计未来减排目标 20%的贡献来自供应链物流提升带来的减排，18%来自技术、操作 方面的能源效率提升，14%来自速度下降减排，22%来自碳中和燃料减排。航运业 的能源和技术转型已经开始，现阶段 12%的新船订单将选择可替代燃料，而 2019 年只有 6%。除了摆渡船的电气化之外，替代燃料主要集中在 LNG 和生物燃料，未 来 4-8 年氢气、氨燃料船只商用，现阶段甲醇燃料船技术已经成熟并出现首次商 用。燃料电池技术仍远不及内燃机技术成熟。一系列的新技术正在涌现，包括燃 料油电池、碳捕捉以及风动力。

随着现有船舶能效设计指数(EEXI)将于 2023 年正式实施，为了减少二氧化 碳排放，全球大部分船舶将降速航行，有效运力将减少 3-5%。航运数据咨询公司 Xeneta 首席分析师 Peter Sand 表示：“航运业减少碳排放的实际形式尚未最终确 定，但从本质上讲，无论其最终形式如何，在其他条件相同的情况下，降低速度 意味着降低排放。”船舶降速可能将提高运费，尽管对不同航运板块的影响各不相 同。目前，集装箱运费接近历史高点，而油轮则在 2021 年表现疲软，2022 年依然具有很强的不明确。国际海事组织规定，在 2023 年至 2026 年期间，与作为基 准年的 2019 年相比，碳强度需每年减少 2%，与国际海事组织广泛讨论的到 2050 年温室气体比 2008 年减少 50%，以及到 2030 年碳强度减少 40%的目标相比，这 需要一套更紧迫的规则来应对。一位航运消息人士表示，根据经验，将速度降低 1 节大约会使有效运力全面下降 3-5%，尽管并非所有船舶都会减速，某些船舶已 经满足了效率要求。“我们认为这些规定将直接导致 2023 年及以后全球船队航行 速度降低，”华尔街投行 Jefferies 分析师在一份研究报告中说："我们估计，平 均航速每减慢 1 节，就会减少 3-4%的有效运力，不同航运板块的具体变化取决于 平均速度和海上时间。”就 VLCC 而言，2015 年后建造的船舶大多是现代化的生态 船型，市场人士预计这些船舶将保持 12-13 节的通常速度，而老船可能会为了满 足 EEXI，被迫降速。在集装箱船板块，EEXI 实施后，有效运力将大幅减少。去年 5 月，船舶租赁公司 Global Ship Lease 执行董事长 George Youroukos 指出，只 有约 15%的船舶满足新规要求，85%的集装箱船需降低航速以满足 EEXI 要求，有 效运力将减少 6%到 10%。Peter Sand 表示：“如果集装箱船有效运力减少，市场 将再现过去一年情形，延误和中断使有效运力远远低于数据。然而，由于过去十 年集装箱船都处于慢速航行，集装箱船运力不断增加，碳排放法规能否影响集装 箱船的航行速度还需观察。

根据 C-LNG Solutions 的一项研究，对于 20 万载重吨的集装箱船，参照 EEDI 基准，其减量必须为 50%，对于 12 万至 20 万载重吨，其减量为 45%，对于 8 万至 12 万载重吨，其减量为 40%，对于 4 万至 8 万载重吨，其减量必须为 35%。“在我 们看来，EEXI 是直接的驱动力，因为它是一个可衡量的指标，”C-LNG Solutions 的研究人员范洪军表示。MAN 能源系统公司表示，主引擎的双燃料改造项目可以 降低 20-25%的 EEXI。MAN 的项目和 PVU 销售主管 Klaus Rasmussen 表示：在 covid -19 之前的石油和天然气价格下，LNG 改造的回报期限是 5 年改造为 LNG 燃料最 容易达到 EEXI 标准。于 2021 年 6 月将在 MEPC 76 通过的《防污公约规范》附则 六（Marpol Annex VI）修正案草案，要求现有液化天然气运输船在现有基础上提 高 30%的效率，该要求将从 2023 年生效。集装箱船是此次的主要改造目标，可以 通过转换为 LNG 燃料来满足。

运力变动影响燃料消耗影响二氧化碳排放，而运力的变动与全球经济增速高 度相关，随着全球经济增速放缓，海运需求逐步触顶回落概率提升，意味着燃油 消耗（二氧化碳排放）或达到高位，但航运碳达峰距离降碳目标仍需要采取进一 步的降碳措施。2018-2030 年间，天然气需求呈现较高增速，集装箱和产品油需 求增速也维持在高位；2030-2050 年间，原油需求、干散货需求呈现负增长，天 然气需求仍然维持较高增速，意味着未来天然气的需求将是驱动全球航运贸易的 主要主要增量。

2050 年 DNV 预测全球海运需求，以吨英里为例，将较 2018 年增长 39%，大部 分的需求增长出现在 2030 年前，年均增长率 2.3%，之后全球海运需求将增速维 稳，天然气和集装箱贸易将超过平均增速，随着全球煤炭、原油需求触顶，其贸 易也将触顶，较 2018 年分别下降 2/3 和 1/3。 DNV 预计 2018-2025 年全球航运的能量使用将从 10.6EJ 提升至 11.6EJ （10^18J）,2050 年下降至 9-9.5EJ，尽管考虑上 39%的航运贸易增量，2050 年总 能量使用约为 2.1 亿吨油当量，其中 23%集装箱、16%散货以及 13%油轮。液化甲 烷将在 2050 年占船用燃料比重 40%-80%，甲烷的来源可能是化石燃料、生物燃料 和其他可再生，碳中和燃料贡献将达到 30%-40%。从 2040 年开始，LBG（Liquefied Bio Gas）和复合甲烷（synthetic methane、electrofuel）需求开始启动，因此 2050 年混合燃料 70%是化石 LNG，13%是碳中和甲烷、17%是其他碳中和燃料。 高硫燃油和脱硫塔的需求依赖于高硫和低硫燃油、MGO、LNG 之间的价差。DNV 预计低价驱动下，脱硫塔高硫燃油需求将在 2050 年仍燃油 10%的份额，主要是在 深海领域。继 2020IMO 限硫令之后，2050GHG 减排政策将改变整个航运行业，加 速 CO₂、NOX 以及颗粒物的减排工作。LNG、LPG、甲醇、生物燃料以及氢气成为航 运业最有潜力的替代燃料。

2020 年，全球商业船队增长 3%，100 吨以上的达到 99800 艘。2021 年 1 月， 船队产能达到 21.3 亿载重吨，2020 年船舶交付下降 12%，部分原因是因为封闭 措施导致的劳动力短缺抑制了航运业活动，交付的船只集中在干散货、油轮和集 装箱船。船东为应对船舶供应紧张采取了高价购买更多二手船。2020 年回收率提 升。2020 年新订单下降 16%，近年来持续下降，2021 年船舶公司新订单增多，尤 其是集装箱订单创 20 年以来新高，LNG 船只订单也增多。2020 年，全球商用船队 100 吨以上数量增长 3%至 99800 艘，21.34 亿吨载重吨，增速自 2011 创记录 11% 以来持续下降。

全球船队船龄较高，老旧船只效率低排放高，2021 年起，30%的船队船龄在 5-9 年，新船数量下降，10-14 年船龄船只稳定增长。

2021 年，全球前三船舶归属国是希腊、中国和日本（载重吨和船队价值）。 船舶价值取决于大小、类型、建造商、船龄、技术、燃油能效等。2021 年船舶价 格最高的是散货船占比 27%，其次是集装箱船 25%，油轮占比 22%。船舶订单价值 最高的是集装箱船占比 30%，其次是油轮 20%以及 LNG 船 16%。

2021 年前三船舶注册地是巴拿马、利比里亚和马绍尔群岛（载重和船舶价值）。 船旗国反映的是船舶注册地。船舶挂象征国籍的一面国旗才能在公海上航行，无 国籍的船舶在公海上航行会被视为海盗船，各国飞机和军舰均可拦截。因为巴拿 马手中握有巴拿马运河，国际商船要想经过巴拿马运河既节省时间，又节省成本， 而巴拿马政府为了赚取外汇，同意登记在他们国家的船舶仅仅收取一部分税。很 多商船为了节约成本就把商船登记在巴拿马，因此他们也就需要悬挂巴拿马的国 旗了。巴拿马是一个对船只注册相对开放的一个国家，不仅准予外国船舶所有人 拥有或经营的船舶在本国登记并悬挂本国国旗，还对国外航运所得给予免税或抵 税政策，并可随意登记和取消船籍、更换船旗，此外船舶登记费或船舶吨位税较 低，政府不能随便征用在本国登记的外国船舶，可以配备外国船员，没有控制外国航运管理的立法或任何政策措施，多数船旗国也很少实施管理，但登记船舶可 享受船旗国提供的便利条件等等优点都使得巴拿马成为了船只注册的热门选项。 对于船东来讲，船舶登记时的费用大大低于在本国登记的费用，相关的税费较低， 管理宽松使得成本进一步降低从而提高船舶竞争力。当然悬挂外国国旗也有很大 的弊端，因为悬挂了外国国旗因此祖国的法律无法制约他们，很多船员因此饱受 压迫，这些船舶即便是在海上出事，因为悬挂的不是祖国国旗，祖国的政府和军 队也爱莫能助。除巴拿马之外，提供方便旗的国家还有直布罗陀、利比里亚、斯 里兰卡等。

中国、韩国和日本已经成为全球船只新订单的主要生产国，中国的订单优势 在于干散货船，韩国气船订单优势明显。

2020 年船舶订单交付下降 12%，2018-2019 船舶订单交付集中在散货船、油 轮和集装箱船，中国占比 40%。2020-2021 年，全球船舶订单下降 16%，其中干散 货降幅超过 36%，摆渡船、乘用船下降 32%，而液化气船增长 10%。中长期来看， 2011 年以来船舶订单持续萎缩，2021 年达到 1.65 亿吨，近十年最低水平。2021 年以来，新订单开始增加，主要受疫情以来复苏以及严重的运力受限驱动。

2020 新冠疫情期间，船舶回收增长 44%，达到 1740 万载重吨，因为废旧金属 较高的价格，船东相信经营老旧船只仍然有利可图。2020 年船舶回收一半集中在 散货船，反映出干散货运费低迷以及船龄偏大。2020 年 2/3 的拆船发生在孟加拉 和印度，除此之外还有巴基斯坦和土耳其，前四国家占比 93%。 船舶的回收考虑到几个因素：船龄、运费以及贸易模式，船东考虑到新的环 保法规，例如 IMO 硫含量限制，IMO 压载水管理条例以及 IMO 脱碳的法规，当老 旧船舶改装资本开支超过投资回报时，船东倾向于回收。船东当前要决定在当前 不确定的环境下何种类型船只来帮助扩张、更新船队，尤其要考虑跟脱碳、零排 放环境法规的变化，因此航运业需要提高船舶能效：轻质材料、轻船体设计、推 进改进、球鼻艏、空气润滑系统、先进的船舱涂层、压载水系统设计、引擎主动 力和辅助动力系统改进、高能效标准。

对干散货船来说，小型船只载重吨、数量占比不断下降，船舶大型化特点在 干散货船只上面体现较明显。

智能发动机是由 Ecology（环保），Conservation（节能）和 Optimization（动 力）三个词合成而得，昭示着基于动力、环保和燃油经济性的发动机研发理念完 全依照最低燃油消耗的模式工作，2020 年 6 月 24 日，全球首台 6S35ME-B9.5 EcoEGR 主机在中国船舶所属中国船柴总装厂顺利通过出厂试验。该主机装配的 EGR（废气再循环）系统，正常运行时主机可达到国际海事组织 TierⅢ排放要求， 运行 EcoEGR 时可达到 TierⅡ排放要求，相比于标准 EGR 系统，EcoEGR 在 TierⅡ 模式下能降低油耗 5.5-6g/kWh。 有很多提升航运能效或者碳排放强度的方法，主要涉及四方面的 44 项技术： 节能技术、可再生能源使用、替代燃料以及降速。2025 年起假设新造船只应用以 上技术，2050 年 CO₂减排中期和长期的目标将能极有可能实现。2050 年，64%的 CO₂削减将由替代燃料贡献，边际减排成本曲线依赖于零碳燃料的价格。鉴于船只 节能技术应用占比不高，预计短时间船舶需要依靠降速实现碳减排概率逐步提升。

以 2008 年为参考，碳排放强度削减最大的是干散货船，2018 年 EEOI 和 AER 下降了 38%和 31%，油轮、集装箱 EEOI 下降了 25%-26%。要达成 2030 年将航运业 碳排放强度降低 40%，2050 年碳排放强度降低 70%的目标，航运业需要在未来付 出更多努力。

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