國(guó)際航運(yùn)承擔(dān)了全球85%以上的國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸量，其2018年溫室氣體排放量約為10億噸，占全球總排放量的2.89%，航運(yùn)減排問(wèn)題受到國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注。

近日，記者采訪有關(guān)專家學(xué)者了解到，隨著航運(yùn)擺脫對(duì)多碳石油的依賴并轉(zhuǎn)向更清潔的船用燃料，業(yè)界圍繞各種低碳、零碳燃料開(kāi)展了不同程度的技術(shù)研發(fā)及工程實(shí)踐，鑒于船舶燃料低碳轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)長(zhǎng)期、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，船用清潔燃料的推廣及規(guī)?；瘧?yīng)用還需從多方面因素綜合考慮。

多方施策共同推進(jìn)

記者梳理發(fā)現(xiàn)，2018年，國(guó)際海事組織（IMO）MEPC72次會(huì)議通過(guò)了《船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略》，對(duì)航運(yùn)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)做出了總體部署；2019年12月，歐委會(huì)發(fā)布應(yīng)對(duì)氣候變化新政《歐洲綠色協(xié)議》，提出到2050年歐洲在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)“氣候中和”；2021年7月，歐盟委員會(huì)正式發(fā)布了一攬子立法與政策提案（Fitfor55）。上述初步戰(zhàn)略、綠色協(xié)議、政策提案均對(duì)減排提出了相應(yīng)要求。其中初步戰(zhàn)略要求，到2050年國(guó)際航運(yùn)溫室氣體排放強(qiáng)度較2008年力爭(zhēng)降低70%，年度總排放量較2008年至少減少50%，并努力在本世紀(jì)內(nèi)逐步消除海運(yùn)溫室氣體排放。

隨著氣候變化問(wèn)題的熱度持續(xù)提升，根據(jù)部分激進(jìn)組織的評(píng)估，為了實(shí)現(xiàn)總量降低50%的目標(biāo)，應(yīng)提出更加嚴(yán)格的碳強(qiáng)度降低要求。并且，部分國(guó)家和組織甚至提出2050年實(shí)現(xiàn)國(guó)際航運(yùn)溫室氣體凈零排放的目標(biāo)，全球航運(yùn)業(yè)也在COP26會(huì)議上公開(kāi)呼吁聯(lián)合國(guó)將航運(yùn)業(yè)完全脫碳的時(shí)間縮短至2050年。

對(duì)此，中國(guó)船級(jí)社（CCS）武漢規(guī)范研究所研發(fā)部副主任吳順平表示，“如今歐盟有關(guān)溫室氣體減排的政策相對(duì)于IMO來(lái)說(shuō)更加激進(jìn)，歐盟制定的時(shí)間表和減排要求更高，歐美主要發(fā)達(dá)國(guó)家、非政府組織等紛紛呼吁加快國(guó)際航運(yùn)溫室氣體減排步伐，通過(guò)各種方式和途徑向IMO施加壓力。在此背景下，IMO在2023年對(duì)溫室氣體減排初步戰(zhàn)略進(jìn)行調(diào)整以形成減排最終戰(zhàn)略時(shí)，極有可能將原來(lái)本世紀(jì)內(nèi)逐步消除海運(yùn)溫室氣體排放的目標(biāo)提前到2050年，這將對(duì)國(guó)際航運(yùn)溫室氣體減排路線圖、時(shí)間表產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響?！?/p>

面對(duì)巨大的減碳?jí)毫?，IMO在初步戰(zhàn)略發(fā)布時(shí)提出了達(dá)到二氧化碳減排目標(biāo)的技術(shù)候選措施，分為短期、中期和長(zhǎng)期候選措施，并持續(xù)制訂修訂了EEDI、SEEMP、EEXI和CII等能效措施，不斷推動(dòng)船舶應(yīng)用能效提升技術(shù)和裝置。然而，行業(yè)普遍認(rèn)為僅依靠上述短期技術(shù)措施只能實(shí)現(xiàn)一部分脫碳，能效措施始終貫穿減排進(jìn)程，但其作用和效果日益有限。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，航運(yùn)業(yè)需要逐步使用低碳/零碳清潔燃料，并考慮市場(chǎng)機(jī)制發(fā)揮的補(bǔ)充和促進(jìn)作用。加快能源低碳轉(zhuǎn)型，以實(shí)現(xiàn)航運(yùn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。

從技術(shù)層面探索可行的船舶減排路徑，使用清潔燃料替代傳統(tǒng)燃油，是實(shí)現(xiàn)IMO初步戰(zhàn)略、完成碳中和目標(biāo)的根本性解決方案。目前，清潔燃料在船隊(duì)及手持訂單中的應(yīng)用正在穩(wěn)步推進(jìn)?？死松y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2021年11月初，以總噸計(jì)，全球船隊(duì)中約4.2%的船舶可使用清潔燃料，手持訂單中這一比例達(dá)到34%。

主流燃料發(fā)展現(xiàn)狀

2021年11月，CCS在上海北外灘國(guó)際航運(yùn)論壇上發(fā)布了《航運(yùn)低碳發(fā)展展望2021》，該報(bào)告明確指出船舶實(shí)現(xiàn)碳減排的路徑很多，其中船用清潔燃料擔(dān)當(dāng)減排“C位”。由于航運(yùn)業(yè)運(yùn)輸量龐大，船舶航行于不同國(guó)家和地區(qū)之間，復(fù)雜的溫室氣體排放導(dǎo)致目前減排形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，因此從船舶碳減排的情況來(lái)看，選擇合適的清潔能源作為船用燃料至關(guān)重要。

從目前發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，清潔能源主要分為低碳燃料和零碳燃料，同時(shí)還應(yīng)考慮能源全生命周期碳排放情況，使用生物質(zhì)或可再生能源制取的零碳燃料以實(shí)現(xiàn)最終零排放。目前，業(yè)界重點(diǎn)開(kāi)展了以LNG、甲醇、氫、氨等為代表的低碳和零碳燃料船上應(yīng)用研究和實(shí)踐，從燃料層面為航運(yùn)溫室氣體減排提供了多種可能的方向。

從世界范圍來(lái)看，LNG燃料動(dòng)力船舶發(fā)展引起了各國(guó)高度重視，在新建船舶和燃料補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施方面都投入較大。目前，全球LNG燃料動(dòng)力船舶數(shù)量約600余艘，已覆蓋油船、集裝箱船、散貨船、郵輪和客渡船等主要船型，國(guó)內(nèi)已新建/改造LNG燃料動(dòng)力船超過(guò)300余艘，其應(yīng)用水域已涉及沿海、長(zhǎng)江、珠江和京杭運(yùn)河等水域，現(xiàn)實(shí)水域全覆蓋，船型全覆蓋。

然而，LNG作為目前主流船用燃料依舊具有“雙面性”。吳順平表示，從船舶燃料的安全性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)成熟度（配套能力）、法規(guī)完備性、可供應(yīng)性等綜合適應(yīng)性分析來(lái)看，LNG都具有其他替代燃料（如氫、氨、甲醇等）不可比擬的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于采用LNG燃料的船舶，未來(lái)改裝成零碳燃料（例如：氨燃料）動(dòng)力也較為容易。此外，與甲醇、氨等其他替代燃料相比，LNG燃料艙的體積、布置位置等在船舶營(yíng)運(yùn)時(shí)可能造成的裝貨損失、經(jīng)濟(jì)損失更小。雖然LNG燃料船舶存在上述諸多優(yōu)勢(shì)，但在整體發(fā)展上依舊面臨一些問(wèn)題，一是減排貢獻(xiàn)度有限（約10—20%），這是因?yàn)樘烊粴獗旧砗刑迹涣硪粋€(gè)是LNG使用中甲烷逃逸對(duì)溫室氣體排放帶來(lái)一定影響?！捌鋵?shí)在船舶應(yīng)用方面，終端逃逸量并不大。而且這個(gè)問(wèn)題通過(guò)后天技術(shù)跟進(jìn)，逐步優(yōu)化和改善，是可以得到解決的?！倍嗖块T(mén)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟SEA/LNG的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。此外，LNG價(jià)格受市場(chǎng)波動(dòng)起伏較大，且不同環(huán)境下的LNG氣源供應(yīng)不穩(wěn)定，缺乏合理的定價(jià)機(jī)制和供應(yīng)體系。

同時(shí)，針對(duì)目前熱度最高的爭(zhēng)議“LNG是否為過(guò)渡性燃料，將來(lái)是否會(huì)被替代”，吳順平表示，我國(guó)能源領(lǐng)域諸多研究機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)均表明，天然氣在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中將作為長(zhǎng)期性的主力能源。對(duì)于水運(yùn)行業(yè)而言，考慮到天然氣在能源可供性、減排貢獻(xiàn)度、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)成熟度、法規(guī)完備性等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，到2035年前天然氣都具備較好的發(fā)展前景，所以LNG在目前船用清潔燃料上是占優(yōu)勢(shì)的。但這也并不代表LNG在未來(lái)一定會(huì)被替代，因?yàn)長(zhǎng)NG技術(shù)也會(huì)隨著發(fā)展持續(xù)革新、取長(zhǎng)補(bǔ)短，所以此爭(zhēng)議是要通過(guò)未來(lái)技術(shù)發(fā)展去驗(yàn)證的。

“LNG是目前最佳的過(guò)渡能源，但不能固化地認(rèn)為它只能作為過(guò)渡燃料，坐等其它清潔能源到來(lái)。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，生物質(zhì)甲烷、電合成甲烷等可再生能源制取技術(shù)正在加緊研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)凈零排放，這將讓現(xiàn)有裝置可延續(xù)使用天然氣作為清潔燃料，并且發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也正在不斷優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，將有效解決甲烷逃逸等問(wèn)題。”吳順平說(shuō)。

從中長(zhǎng)期趨勢(shì)看，零碳燃料氫、氨是未來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶零排放的重點(diǎn)發(fā)展方向。目前，業(yè)界已經(jīng)針對(duì)氫燃料動(dòng)力船開(kāi)展了少量的研究及試點(diǎn)項(xiàng)目，船用技術(shù)裝備、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)設(shè)施等也將逐步發(fā)展完善。同時(shí)，吳順平表示，在儲(chǔ)氫方面，工業(yè)應(yīng)用技術(shù)還不夠成熟?！耙皇菤浞肿虞^小，極易鉆進(jìn)金屬材料的內(nèi)部，導(dǎo)致材料氫脆損傷；二是儲(chǔ)氫能量密度不高，不利于儲(chǔ)能，運(yùn)輸也極不方便；三是氫的可燃濃度范圍較廣，容易引發(fā)火災(zāi)爆炸等事故。所以對(duì)于氫燃料動(dòng)力裝備技術(shù)要求極高，進(jìn)而導(dǎo)致成本增加?！蹦壳埃邏簹鈶B(tài)儲(chǔ)氫在汽車行業(yè)應(yīng)用已相對(duì)較為成熟，但適合船用的高密度儲(chǔ)氫技術(shù)尚無(wú)理想解決方案，由于能量密度的限制，氫燃料目前僅適用于短程航行、小功率的船舶，要滿足國(guó)際遠(yuǎn)洋航行船舶的應(yīng)用需求，尚需進(jìn)一步發(fā)展液氫儲(chǔ)存技術(shù)或在線重整制氫技術(shù)。

從技術(shù)角度而言，氨燃料較氫燃料更易于在船上應(yīng)用，液氨體積能量密度約為液氫的1.5倍，其儲(chǔ)存及供應(yīng)相對(duì)容易，是一種較為理想的能量載體，適用于續(xù)航里程較長(zhǎng)的船舶。吳順平表示，“氨是一種富氫化合物，不含碳，使用氨作為燃料不產(chǎn)生二氧化碳，但氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)需要引燃裝置且燃燒會(huì)產(chǎn)生氮氧化物，尤其是氧化亞氮對(duì)溫室氣體影響極大，所以進(jìn)一步解決引燃技術(shù)及氮氧化物排放等問(wèn)題，是氨成為‘零碳’燃料的一個(gè)核心攻關(guān)點(diǎn)。其次，氨具有毒性，國(guó)際法規(guī)明確規(guī)定不允許使用有毒介質(zhì)作為燃料，因此如何解決氨的毒性，針對(duì)毒性進(jìn)行安全防護(hù)研究，保證其作為燃料可以安全使用，也是必須要解決的問(wèn)題?！?/p>

能源轉(zhuǎn)型未來(lái)趨勢(shì)

針對(duì)我國(guó)未來(lái)航運(yùn)減排之路如何發(fā)展，吳順平表示，基于經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)與能源保供的客觀需求，我國(guó)必須堅(jiān)守能源安全的底線，在航運(yùn)能源低碳轉(zhuǎn)型過(guò)程中堅(jiān)持“先立后破”的原則，統(tǒng)籌考慮我國(guó)能源現(xiàn)狀、資源稟賦、能源安全與船舶適應(yīng)性綜合選擇。

面向短中期的碳達(dá)峰目標(biāo)，國(guó)內(nèi)船舶減碳路徑應(yīng)以“節(jié)約優(yōu)先”為導(dǎo)向，重點(diǎn)推進(jìn)LNG燃料在船上應(yīng)用。面向遠(yuǎn)期的碳中和目標(biāo)，總體上應(yīng)遵循“安全降碳”原則，相信業(yè)界會(huì)在2030年之前針對(duì)氫、氨等零碳燃料開(kāi)展小規(guī)模試點(diǎn)應(yīng)用，建立技術(shù)儲(chǔ)備、積累風(fēng)險(xiǎn)防范經(jīng)驗(yàn)，為探索面向碳中和目標(biāo)的“安全降碳”發(fā)展路徑奠定基礎(chǔ)。

目前有一定應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展?jié)摿Φ拇们鍧嵢剂现饕↙NG、甲醇、生物柴油、氫和氨，業(yè)界正在探索研發(fā)適用于上述清潔燃料的最佳動(dòng)力裝置?！皩?shí)現(xiàn)航運(yùn)業(yè)碳減排不能‘一刀切’，應(yīng)該想方設(shè)法從源頭解決問(wèn)題。從全生命周期碳排放角度考慮，基于傳統(tǒng)化石能源制取的燃料仍會(huì)造成部分溫室氣體排放，未來(lái)將逐步轉(zhuǎn)向可再生能源電合成和生物質(zhì)制取途徑終極方案?！眳琼樒秸f(shuō)。

CCS《航運(yùn)低碳發(fā)展展望2021》認(rèn)為，未來(lái)隨著綠色燃料產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟，綠色甲醇和綠氨預(yù)計(jì)將超過(guò)LNG成為最具競(jìng)爭(zhēng)力的船舶清潔燃料。兼顧能源安全與船舶適應(yīng)性，甲醇和氨是我國(guó)未來(lái)最適合發(fā)展的船舶清潔燃料。在航運(yùn)能源低碳轉(zhuǎn)型的初期，化石基甲醇和氨是很好的過(guò)渡燃料；在航運(yùn)能源低碳轉(zhuǎn)型的中后期，綠色甲醇和綠氨將是強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。

此外，在清潔燃料應(yīng)用方面，不同航運(yùn)領(lǐng)域的最佳方案將有較大差異?！皩?duì)于國(guó)內(nèi)船舶而言，由于其噸位相對(duì)較小、燃料補(bǔ)給方便，結(jié)合不同清潔燃料/動(dòng)力裝置對(duì)船型的適應(yīng)性，從短期內(nèi)應(yīng)用LNG、電池動(dòng)力逐步過(guò)渡到未來(lái)應(yīng)用甲醇、氫、電池、燃料電池是較為可行的發(fā)展路徑；對(duì)于國(guó)際航行船舶，由于航程遠(yuǎn)、噸位大等特點(diǎn)，對(duì)續(xù)航力、動(dòng)力裝置功率、燃料可獲得性有更高要求，因此短期內(nèi)LNG是較為合適的燃料，未來(lái)將逐步過(guò)渡到甲醇、氨等清潔燃料?！蓖瑫r(shí)吳順平表示，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)船舶圍繞LNG、甲醇、電池動(dòng)力、氫、氨等其他清潔能源的應(yīng)用開(kāi)展了不同程度的研究和實(shí)踐，但尚未就船舶能源的低碳發(fā)展形成明確一致的結(jié)論。

那么在如今的減排目標(biāo)下，船舶應(yīng)用清潔燃料還將面臨哪些挑戰(zhàn)？

CCS《航運(yùn)低碳發(fā)展展望2021》認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)清潔燃料在航運(yùn)業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用的最大挑戰(zhàn)，來(lái)自燃料的可獲得性。盡管部分零碳燃料，如氨作為化工產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)、分銷已經(jīng)非常成熟，但航運(yùn)減碳政策中對(duì)全生命周期碳排放強(qiáng)度的關(guān)注，需要供應(yīng)采用綠色制備工藝生產(chǎn)的燃料。與國(guó)際航運(yùn)業(yè)所需的億噸級(jí)的燃料消耗量相比，目前綠色制備工藝生產(chǎn)的電制燃料仍在百萬(wàn)噸級(jí)的規(guī)模，遠(yuǎn)不能滿足需求；而生物質(zhì)綠色燃料的規(guī)劃產(chǎn)量，相較于航運(yùn)業(yè)對(duì)燃料的需求，更是杯水車薪。零碳燃料的可獲得性和可持續(xù)性，是規(guī)?；瘧?yīng)用和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的瓶頸問(wèn)題。

同時(shí)，吳順平表示，在船舶使用端，現(xiàn)階段可供航運(yùn)業(yè)選擇的零碳燃料主要有氨和氫，二者都屬于易燃介質(zhì)且都存在材料兼容性的特殊要求。此外，氫燃料的高壓特性、氫脆特性以及氨燃料的毒性等都會(huì)對(duì)燃料的加注、儲(chǔ)存、利用等構(gòu)成安全挑戰(zhàn)。氨和氫燃料的加注基礎(chǔ)設(shè)施、海上運(yùn)輸裝備以及船用應(yīng)用動(dòng)力裝置等均有待進(jìn)一步研發(fā)。

在船舶運(yùn)營(yíng)端，“船舶運(yùn)營(yíng)涉及廣泛，從宏觀到微觀，牽一發(fā)而動(dòng)全身，未來(lái)的減排之路具有一定風(fēng)險(xiǎn)與不確定性?！眳琼樒秸f(shuō)。CCS《航運(yùn)低碳發(fā)展展望2021》也指出航運(yùn)公司除需要應(yīng)對(duì)燃料的供應(yīng)和使用等中觀和微觀層面的經(jīng)營(yíng)性和技術(shù)性問(wèn)題以外，還要面對(duì)在全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)實(shí)現(xiàn)脫碳的進(jìn)程和實(shí)現(xiàn)碳中和以后，國(guó)際間和各國(guó)國(guó)內(nèi)水運(yùn)的貨物種類、物流方向、運(yùn)輸總量會(huì)發(fā)生何種變化等戰(zhàn)略性問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 先立后破