陳紅彬,劉 偉，匡增杰

(1.集美大學航海學院，廈門 361021；2.上海海事大學交通運輸學院，上海 201306；3.上海海關學院海關經濟系，上海 201306

0 引言

國際海事組織(IMO)海上環(huán)境保護委員會第72 屆會議(MEPC72)MARPOL Annex VI修正案中指出，2020年在全球范圍內所有未安裝脫硫設備的船舶禁止攜帶硫含量超0.5%的燃油，但如果船舶已經安裝有脫硫設備，也可以攜帶硫含量超標的燃油[1]。中國航務周刊[2]、信德海事[1，3]等公眾平臺對限硫政策下主流班輪公司采取的措施作了相關報道；白玉峰等[4，5]對脫硫主要措施的利弊作了分析；呂龍德[6]分析了限硫令對修船市場的挑戰(zhàn)與機遇。這些研究從定性角度研究了限硫措施的利弊及影響，并未全面的對各個措施進行詳細的經濟性比較。

本文從班輪企業(yè)運營成本角度出發(fā)，以20 000 TEU的超大型集裝箱船為主要研究對象，利用技術經濟學中相關分析模型分析各措施下的經濟效果，量化分析經濟效益和風險，以期在限硫政策下為班輪企業(yè)應對措施選擇提供技術經濟層面的指導。

1 限硫規(guī)則概述

2006年起，國際海事組織(IMO)《國際防止船舶造成污染公約》(MARPOL)附則六“防止船舶造成空氣污染”對船舶的硫氧化物排放設立了總體的限制。該附則促成了硫排放控制區(qū)(SECA)的建立。它規(guī)定區(qū)域內硫氧化物的硫含量上限是0.1%。該硫排放控制區(qū)自2015年1月起在歐洲和北美實施，此后將陸續(xù)擴大至全球海域。[7]

2015年7月，交通運輸部宣布對國內船舶的硫排放實施監(jiān)管，并設立硫排放控制區(qū)，這部《珠三角、長三角、環(huán)渤海京津冀水域船舶排放控制區(qū)實施方案》已于2016年1月1日實施。方案規(guī)定船舶在排放控制區(qū)核心港口靠岸停泊期間使用硫含量不高于0.5%的燃油[9]；同時交通部擬自2020年起，國內特殊區(qū)域(海南沿海、瓊州海峽、國內港口)將使用0.1%以下的燃油。[10]

從國內外的限硫規(guī)則看，未來1～2年內將普遍限制船舶燃油的硫含量在0.5%以下，未來10年左右最終限硫標準將提高到0.1%。

2 主要措施及實施案例

對于航運企業(yè)來說，燃油成本在船舶運營總成本中占據(jù)相當大的比重，燃油成本巨大，改用低硫油，成本增幅巨大，目前全球航運企業(yè)采取的主要應對措施如下。

2.1 使用低硫油

船用燃油有重油和輕油之分，重油分為普通重油(如IFO380CST)、低硫重油(LSFO380CST),輕油也分為普通輕油(Mgo)與低硫輕油(Lsmgo)。船舶航行時一般使用的是重油，在港時在低硫控制區(qū)內使用低硫重油，如果沒有符合要求的低硫重油補給時才使用低硫輕油。輕油由于其粘性不足，不能長時間使用，否則會對船舶發(fā)動機產生不利影響[11]。直接使用符合要求的低硫重油在技術上是簡單可行的，但是成本上比普通重油貴，而且存在供應不足的問題，需要與供油商提前預定。船舶保稅油，價格直接和國際原油掛鉤，以新加坡價格為風向標，根據(jù)2018年8月新加坡某些油商的最新報價，普通重油與低硫輕油之間的價格差在200美元/t左右，普通重油與低硫重油之間的價格差在170美元/t左右，普通輕油與低硫輕油的價格差僅6美元左右。2020年的全球限硫令主要的影響在于低硫重油與高硫重油的選擇上，重油根據(jù)產區(qū)不同，硫含量不一，少量產區(qū)的重油硫含量是達標的，但是大部分需要再加工后才能達標，其中一個加工方式是將高硫重油與低硫輕油調和，價格介于高硫重油與低硫輕油之間。

2.2 加裝船舶脫硫設備

船上加裝洗滌器是相對較新的技術，需要船舶有一定的安裝空間，成本可控。當前的洗滌塔主要有三種類型：開式、閉式和復合型。復合型脫硫裝置可以在開環(huán)以及閉環(huán)模式間切換。開環(huán)模式時，該設備主要通過海水“清洗”尾氣中的硫成分；而閉環(huán)模式時，則需要加入相應的化學試劑來達到脫硫的目的。由于閉環(huán)式脫硫系統(tǒng)要將廢棄污水保留在船上，對長距離航行的船舶來說不切實際。開放式脫硫塔由于操作簡單，容易被船員接受，目前約63%的船舶選擇了安裝開放式脫硫塔。但是硫排放物雖然沒有進入大氣，卻進入了海水中，約70%的污染物留在海上[12]。隨著環(huán)保規(guī)則的日趨嚴格，將來是否還允許污水排入大海是未知數(shù)。

從船公司及脫硫裝置生產商的報價看，脫硫裝置費用，加上安裝費用，安裝時間的消耗，對于超大型集裝箱船舶來說，每個脫硫裝置大約需要投入800萬美元[2-3]。

2.3 采用LNG燃料或其他清潔能源代替燃油

從環(huán)保方面看，采用清潔能源是最好的選擇。目前船公司已經采用或計劃采用的清潔能源包括LNG、電力等，已經有約100多艘船使用LNG燃料，大型集裝箱船使用LNG動力技術上是可行的，有新建和改造兩種途徑。環(huán)保性方面，LNG不含硫，也不含顆粒物，氮氧化物排放將減少85%；但是從經濟上看，會犧牲一定的裝載空間，同時LNG動力的大型集裝箱船建造成本也較高。根據(jù)達飛公司訂造的相關資料，每艘20 000 TEU的LNG動力船舶造價約1.6億美元，而22 000 TEU的普通動力船舶造價約1.4億美元[3]。如果將現(xiàn)有普通燃油船舶改造為LNG動力船舶，改造費用不菲，而且需要耽誤較長時間的船期。除了建造成本或改裝成本偏高，LNG資源補給上可能會存在困難，港口基礎設施建設還未跟上，目前具有完善的港口設施及加注船的港口有鹿特丹、新加坡、舟山等。

3 經濟性計算

3.1 基本模型構建

無論采取何種措施，班輪企業(yè)都需要付出額外的費用，目標是求出年度費用最小的經濟措施。進行設備投資回收期比較時，以普通高硫重油為參照進行計算，取投資回收期短的方案。

在模型構建時，提出以下假設：

1)燃油、LNG價格不隨市場波動，按當前市場價格計算；

2)沒有補貼措施支持；

3)在港輕油消耗極少，忽略不計。

3.1.1 措施1的年費用

低硫油措施下的等額年費用為：

(1)

式(1)中船舶的燃油消耗與主機功率、運營速度有關系，主機功率越大、速度越快，每天消耗的燃油量越多，市場環(huán)境不好時，班輪企業(yè)會選擇低速航行，以減少市場上的總運力供給，保持船舶的裝載率，反之則會增加航速。在本算例中，通過對航運企業(yè)的調研，按照當前市場環(huán)境下，20 000 TEU級的集裝箱船，每天耗油量大約為120 t。

3.1.2 措施2的年費用

加裝脫硫裝置的等額年費為：

EUAC2=C固×(A/P,i，n)-R×(A/F,i，n)。

(2)

其中：EUAC2為安裝脫硫裝置的等額年費用；C固表示初期投入的固定成本；(A/P,i，n)為等額系列資金回收因子[10]；R為設備殘值，取5%；i為企業(yè)基準收益率，此處取8%；n為設備的經濟使用期，設為10年，(A/F,i，n)為等額系列償債基金因子[13]。

3.1.3 措施3的年費用

使用LNG動力的等額年費用為

EUAC3=ΔC(A/P，i，n)-R×(A/F,i，n)+QLNG×PLNG-QLSFO×PLSFO。

(3)

式中：EUAC3為使用LNG動力的等額年費用；QLNG表示目標船舶LNG的年消耗量；PLNG表示LNG單價；QLSFO表示船舶普通重油的年消耗量；PLSFO為普通重油的單價；ΔC表示改造固定成本或者新建LNG動力船舶與普通動力船舶之間的價格差額。

3.1.4 投資回收期

這里的投資回收期分別指基于第一種措施的經濟性(高、低硫油間價格差產生的)，措施2與措施3的設備投資回收期可以用式(4)，式(5)計算。

EUAC4=C固×(A/P,i，n2)。

(4)

EUAC5=ΔC(A/P，i，n3)+(QLNG×PLNG-QLSFO×PLSFO)。

(5)

通過式(4)、式(5)求出的n2、n3分別為措施2和措施3的投資回收期。

3.2 算例分析

3.2.1 基本數(shù)據(jù)

以某班輪企業(yè)的20 000 TEU超大型集裝箱船的運營為例，目前該船型主要投放在亞歐航線上，以圖1的航線掛靠港為例，挑選該航線上幾個基本港口作為實例。

表1為圖1中燃油補給港的高、低硫重油的最新價格(油商2018年8月24日的報價)。中國港口的油價略高于其他港口，鹿特丹的油價水平較低，船用保稅油經常波動，價格受到供需、政治、戰(zhàn)爭、經濟等因素的影響，每年的平均水平都不相同，2018年油價與2017年相比漲幅較大，但是高、低硫油之間的差價變化不大?？紤]到在限硫規(guī)則下，未來低硫重油的需求量會增加，供給量受生產工藝調整的滯后而不足，兩者的差價也許會擴大。長期來看，生產企業(yè)為滿足海運巨大需求而采取高、低硫油調和工藝生產，價格將介于高硫重油與低硫輕油之間。在這里取三港的平均值進行估算。

表1 主要加油港8月份報價

Tab.1 Quotation of main refueling ports in August 2018 美元/t

通過對船廠、航運企業(yè)的調研，估算該類船型安裝脫硫設備需要的總成本為7×106美元，包括改裝工期的時間消耗成本，日常維護費用較少，假定為0，實際運營成本核算時可將日常維護成本作為年費用考慮進去。

根據(jù)對船廠和航運企業(yè)的調查，LNG動力的集裝箱船能耗及成本基本信息如表2所示。

表2 20 000 TEU級LNG動力集裝箱船相關成本數(shù)據(jù)

如果將具備雙動力的發(fā)動機安裝LNG燃料罐及管道設備，一艘大型集裝箱船的花費為2.0×107～2.5×107美元。LNG動力集裝箱船占用船舶的空間較大，大概會耗費1%的運力，因此用22 000 TEU的普通動力集裝箱船與20 000 TEU的LNG動力集裝箱船的新造成本差額約為2×107美元。將新造成本差額或改造成本作為增量成本，定為2×107美元。20 000 TEU級的集裝箱船每個航次消耗18 000 m3[14]，按圖1航線掛靠計劃，全年營運340 d，一個航次70 d，則全年可以跑4.9個航次，所以20 000 TEU級的集裝箱船每年消耗的LNG大概為8.82×104m3。

由于LNG國際價格亞洲地區(qū)高于歐洲地區(qū)，亞歐航線上船舶多在鹿特丹補給LNG，所以取歐洲地區(qū)國際LNG價格為參照，從近三年的國際LNG價格變化情況看[注]數(shù)據(jù)來源：國際燃氣網。(如圖2所示)，2016年4月份達到最低值4美元/mmbtu，之后波動上升，至2018年8月份接近8美元/mmbtu，假設補給LNG的船舶設備及管理費用約2美元/mmbtu，因此補給LNG的價格在此算例中取10美元/mmbtu。

3.2.2 計算結果

根據(jù)3.2.1的基本數(shù)據(jù)計算限硫規(guī)則下三種措施班輪企業(yè)運營20 000 TEU級集裝箱船增加的年費用，如表3所示。

表3 三種措施下的等額年費用及投資回收期

4 敏感性分析

上述結果是在現(xiàn)有經濟環(huán)境下得出的，而船舶的使用年限高達二三十年，在這些年中，能源價格、設備價格變化等不穩(wěn)定因素會導致相關成本費用產生波動，其中油價、LNG價格波動最為頻繁，假定兩者關聯(lián)，油價與LNG價格以相同幅度變化，等額年費用的變化情況如表4所示。能源價格上升的幅度越大，班輪企業(yè)的措施將會傾向于選擇LNG動力船舶，當能源價格浮動10%以上時，則選擇LNG動力船舶更經濟。

表4 能源價格同幅度變化時的年費用表

5 結論與建議

對比三種措施的等額年費用，措施2為較優(yōu)方案；對比措施2和措施3的投資回收期，措施2可以較快地回收資金，說明在當前市場環(huán)境下，采取措施2可以應對限硫令,并很快回收資金。通過敏感性分析，長期來看，隨著各行各業(yè)對于油氣等能源需求的增多，油氣價格同時上揚時，使用LNG動力對于班輪企業(yè)來說經營成本更少，而且LNG動力船舶更具有環(huán)境友好性。