周 曉， 冷 瑜

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

0 引 言

目前，氣候變暖已是全球面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題之一。2020年國(guó)家提出了“2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和”的發(fā)展目標(biāo)，為我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展提供了方向[1-2]。

航運(yùn)業(yè)承擔(dān)了全球約90%的貿(mào)易運(yùn)輸量，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，也是關(guān)系國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的支柱性行業(yè)。近年來(lái)，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各航運(yùn)國(guó)家的船舶數(shù)量不斷增加，且船舶大型化發(fā)展的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，航運(yùn)業(yè)的溫室氣體排放量大幅增加，大氣污染防治的壓力不斷增大。2018年，國(guó)際海事組織(International Maritime Organization，IMO)的調(diào)查報(bào)告指出，航運(yùn)業(yè)的CO2排放量由2012年的9.6億t增加到了2018年的10.6億t，若不加以控制，到2050年航運(yùn)業(yè)的CO2排放量可能會(huì)比2012年增長(zhǎng)250%，這可能會(huì)阻礙全球溫室氣體減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，航運(yùn)業(yè)的碳減排任務(wù)十分艱巨[3-4]。

2021年1月17日，A.P.穆勒—馬士基(A.P. Moller-Maersk)宣布將于2023年啟用以甲醇為燃料的支線(xiàn)集裝箱船，這標(biāo)志國(guó)際航運(yùn)業(yè)的零碳排放工作得到了進(jìn)一步推進(jìn)。與此同時(shí)，其他航運(yùn)企業(yè)紛紛宣布了自身的碳減排計(jì)劃，以期為減緩全球氣候變暖做出貢獻(xiàn)。

為積極服務(wù)于國(guó)家的碳減排和零碳發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)對(duì)新形勢(shì)帶來(lái)的各種挑戰(zhàn)，樹(shù)立低碳意識(shí)，提升產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)水平，本文對(duì)IMO提出的碳減排目標(biāo)及其落實(shí)時(shí)間節(jié)點(diǎn)、世界主要國(guó)家的航運(yùn)業(yè)采取的碳排放措施和方法進(jìn)行梳理，并對(duì)相關(guān)措施和方法的優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，基于零碳排放面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為我國(guó)航運(yùn)業(yè)提出應(yīng)對(duì)建議。

1 IMO推出的碳減排方案和措施

1.1 減排目標(biāo)及其時(shí)間節(jié)點(diǎn)

2018 年，IMO推出了全球航運(yùn)業(yè)溫室氣體減排戰(zhàn)略規(guī)定，其中給出了一系列實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)(見(jiàn)表1)。IMO提出：國(guó)際船舶CO2排放單位強(qiáng)度到2030年至少比2008年下降40%，到2050年至少比2008年下降70%；國(guó)際船舶溫室氣體排放總量到2050年至少比2008年減少50%[5]。

表1 IMO降低船舶溫室氣體排放行動(dòng)方案時(shí)間表

1.2 碳減排主要方案

為規(guī)范引導(dǎo)船舶節(jié)能減排，IMO于2011年提出了新建船舶EEDI和《船舶能效管理計(jì)劃》(Ship Energy Efficiency Management Plan，SEEMP)，將其作為控制船舶碳排放的主要手段，從設(shè)計(jì)建造和營(yíng)運(yùn)2個(gè)方面降低船舶耗能水平。

1) EEDI注重設(shè)計(jì)階段的船舶CO2排放量估算，引導(dǎo)船舶設(shè)計(jì)單位、造船廠和設(shè)備制造廠采取各種措施改進(jìn)船舶能效，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步；

2) SEEMP 規(guī)定船舶運(yùn)營(yíng)商制訂計(jì)劃，通過(guò)采取各種措施提高能源效率，從而降低碳排放。

1.3 碳減排主要措施

近年來(lái)，各國(guó)的航運(yùn)企業(yè)不斷增大船舶綠色能源的使用比例，液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)燃料、太陽(yáng)能和風(fēng)能等綠色能源都引入到了船舶推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)中，減少了化石燃料消耗，降低了溫室氣體排放[6]。實(shí)踐結(jié)果表明，只有通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、研發(fā)應(yīng)用和引進(jìn)零碳燃料，才有可能實(shí)現(xiàn)零碳排放的目標(biāo)[7]。

然而，目前國(guó)際上一般認(rèn)為，僅依靠現(xiàn)有手段和措施很難實(shí)現(xiàn)IMO既定的2050年的溫室氣體減排目標(biāo)。國(guó)際能源署(International Energy Agency，IEA)預(yù)測(cè)，到2050年航運(yùn)業(yè)的CO2排放量將降至1.2億t，與2020年相比減少86%。但是，由于市場(chǎng)上缺乏可用的低碳燃料船舶，航運(yùn)業(yè)是少數(shù)幾類(lèi)到2050年無(wú)法實(shí)現(xiàn)零排放的行業(yè)。

2 國(guó)外航運(yùn)業(yè)低碳發(fā)展現(xiàn)狀

歐盟、美國(guó)、英國(guó)和日本等航運(yùn)業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家或地區(qū)具有較高的低碳航運(yùn)發(fā)展水平。這些國(guó)家或地區(qū)出臺(tái)了較為完善的法律法規(guī)，各大航運(yùn)企業(yè)針對(duì)低碳發(fā)展實(shí)施了一系列有效的措施。

1) 歐盟于2012年提出了碳稅方案，公布了針對(duì)航運(yùn)業(yè)的碳排放稅價(jià)格清單。此后，歐盟又于2013年給出了航運(yùn)業(yè)碳減排的實(shí)施步驟：首先確定航運(yùn)業(yè)碳排放監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)和核對(duì)機(jī)制，并制訂首期航運(yùn)業(yè)碳減排計(jì)劃；將來(lái)基于市場(chǎng)機(jī)制在中長(zhǎng)期內(nèi)實(shí)施碳減排方案。歐盟未來(lái)將對(duì)經(jīng)過(guò)及?？吭跉W盟各國(guó)港口的大型船舶進(jìn)行碳排放監(jiān)測(cè)。

2) 美國(guó)針對(duì)航運(yùn)業(yè)的碳減排投入了大量資金，針對(duì)部分港口出臺(tái)了具體的法律法規(guī)。例如，加利福尼亞州長(zhǎng)灘港規(guī)定，靠近長(zhǎng)灘港的船舶必須遵守在距離港區(qū)40 n mile范圍內(nèi)使用清潔燃料的規(guī)定[8]。

3) 丹麥的航運(yùn)公司馬士基采取了一系列碳減排措施，在航運(yùn)業(yè)低碳發(fā)展方面取得了顯著成效。該公司采取的碳減排措施主要有：降低船舶的航速，以減少碳排放量；設(shè)計(jì)、購(gòu)買(mǎi)和改造新型集裝箱船，提高燃油的使用效率；研發(fā)并推出電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)和配備有排氣旁路系統(tǒng)的新型船舶，提高能源的利用效率；在船上安裝先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)，提高船舶的性能，達(dá)到低碳節(jié)能的目的[9]。

4) 挪威有關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)為，加大生物質(zhì)能源使用比例是實(shí)現(xiàn)2030 年航運(yùn)業(yè)碳減排目標(biāo)的重要手段，已向政府提出關(guān)于航運(yùn)業(yè)實(shí)施可持續(xù)生物燃料配額義務(wù)的提案[8]。

5) 英國(guó)已規(guī)定在建船舶項(xiàng)目均需考慮船舶使用壽命后期的動(dòng)力由化石燃料供給改為由非化石燃料供給。在開(kāi)發(fā)和商業(yè)化推廣零碳排放船舶方面，英國(guó)高度重視與國(guó)際能源開(kāi)發(fā)商、燃料技術(shù)公司等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)建立合作關(guān)系。為實(shí)現(xiàn)《低碳行動(dòng)2050》的船舶碳減排目標(biāo)，英國(guó)明確了發(fā)展零碳排放船舶的需求，開(kāi)展零碳排放船舶的工業(yè)可行性評(píng)估，分析向零碳排放船舶發(fā)展過(guò)程中的推動(dòng)因素，制訂具體的低碳行動(dòng)計(jì)劃，推動(dòng)零碳排放船舶的發(fā)展[8]。

6) 日本計(jì)劃在2030年之前引入超低碳排放或零碳排放船舶，以期到2030年碳排放量比2008年減少90%以上。此外，通過(guò)加快新技術(shù)的研發(fā)與示范，鼓勵(lì)零碳排放船舶、清潔替代燃料供應(yīng)鏈和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同發(fā)展，以期緩解低碳船舶在推廣應(yīng)用初期存在的投入成本高、續(xù)航能力不足和相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)滯后等問(wèn)題[8]。

此外，IMO已將集裝箱船、雜貨船、LNG運(yùn)輸船、具有非傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)的豪華郵船和15 000載重噸以上的氣體運(yùn)輸船等5種船型的EEDI 第三階段要求提前至2022年4月1日?qǐng)?zhí)行[10]。目前，全球新造船基本上能達(dá)到EEDI的要求，但要滿(mǎn)足未來(lái)EEDI繼續(xù)下降的要求，還需采取更多措施，如進(jìn)一步優(yōu)化船型、開(kāi)發(fā)新能源船型、開(kāi)發(fā)少壓載水船型、采用螺旋槳節(jié)能技術(shù)和采用節(jié)能涂層等。同時(shí)，為更快實(shí)現(xiàn)零碳排放目標(biāo)，IMO引入了新的減排評(píng)價(jià)指標(biāo)，即現(xiàn)有船舶EEXI和CII，這2個(gè)指標(biāo)旨在同時(shí)規(guī)定技術(shù)(船舶如何改裝和配套)和操作措施(船舶如何運(yùn)營(yíng))。IMO還建議5 000總噸及以上的船舶確定應(yīng)達(dá)到的年度運(yùn)營(yíng)CII。CII確定了在特定水平內(nèi)持續(xù)提高船舶運(yùn)營(yíng)碳排放強(qiáng)度所需的減排系數(shù)，將記錄在SEEMP中。對(duì)EEXI和CII的要求將于2023年1月1日正式生效[10]。

3 我國(guó)航運(yùn)業(yè)低碳發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題

3.1 我國(guó)航運(yùn)業(yè)低碳發(fā)展現(xiàn)狀

3.1.1 國(guó)內(nèi)航運(yùn)企業(yè)低碳發(fā)展概況

我國(guó)規(guī)模比較大的航運(yùn)企業(yè)均已針對(duì)低碳發(fā)展采取相應(yīng)的措施。例如，中國(guó)遠(yuǎn)洋海運(yùn)集團(tuán)有限公司始終堅(jiān)持采取碳減排措施。該公司積極按歐盟的船舶排放和油耗監(jiān)測(cè)要求、IMO的《船舶燃油消耗的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)》等國(guó)際公約或標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)定碳減排目標(biāo)；基于長(zhǎng)期的能效數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)制訂目標(biāo)，助力實(shí)現(xiàn)能源能效提升和溫室氣體減排；大力發(fā)展清潔能源，緊抓國(guó)家加快能源轉(zhuǎn)型和推動(dòng)清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇，積極探索LNG運(yùn)輸，引領(lǐng)綠色能源運(yùn)輸發(fā)展的方向。此外，國(guó)內(nèi)一些內(nèi)河航運(yùn)企業(yè)也采取了一系列碳減排措施。例如，重慶的長(zhǎng)江輪船公司開(kāi)發(fā)了新型節(jié)能集裝箱船，提高了能源利用率，其首批建造的12艘新型低碳減排船每年可減少碳排放量超過(guò)1萬(wàn)t，對(duì)促進(jìn)內(nèi)河航運(yùn)業(yè)的低碳發(fā)展具有重大意義[11]。

3.1.2 岸電使用情況

船舶在靠港期間使用岸電是降低船舶碳排放的有效措施。目前，我國(guó)的上海港、天津港和深圳港等港口已開(kāi)始為靠泊船舶提供岸電，其中深圳港還鼓勵(lì)船舶在靠港期間使用清潔燃料并給予補(bǔ)貼。但是，由于港口岸電的接口、額定電壓和頻率等方面的標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有完全統(tǒng)一，導(dǎo)致港口在接駁岸電設(shè)施時(shí)遇到了一定的困難，限制了船舶在靠泊期間使用岸電的規(guī)模。同時(shí)，總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)港口岸電基礎(chǔ)設(shè)施還不健全，導(dǎo)致總體使用率偏低。

3.1.3 碳排放交易進(jìn)展

我國(guó)自2021年起就不斷加快建立碳交易市場(chǎng)。2021年3月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《碳排放權(quán)登記管理規(guī)則(試行)》《碳排放權(quán)交易管理規(guī)則(試行)》和《碳排放權(quán)結(jié)算管理規(guī)則(試行)》，對(duì)碳排放權(quán)的登記、交易和結(jié)算管理做出了規(guī)定。2021年7月，備受矚目的全國(guó)碳市場(chǎng)正式上線(xiàn)交易。碳交易是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，“十四五”期間，全國(guó)性碳交易市場(chǎng)將逐步納入鋼鐵、化工和建材等高碳排放行業(yè)，船舶修造業(yè)供應(yīng)端將率先面臨碳減排壓力，這會(huì)給航運(yùn)業(yè)帶來(lái)一定的倒逼效應(yīng)。因此，航運(yùn)業(yè)要做好碳資產(chǎn)管理工作。

3.2 我國(guó)航運(yùn)業(yè)低碳發(fā)展存在的主要問(wèn)題

3.2.1 政策和規(guī)劃

我國(guó)缺乏船舶零碳發(fā)展的國(guó)家規(guī)劃和行業(yè)規(guī)劃，減排計(jì)劃和階段性目標(biāo)尚未明確。已頒布的《溫室氣體排放核算方法和報(bào)告指南》并未涵蓋航運(yùn)業(yè)，全國(guó)僅有上海市于2016年頒布了針對(duì)水運(yùn)行業(yè)的《上海市水運(yùn)行業(yè)溫室氣體排放核算與報(bào)告方法(試行)》?！妒〖?jí)二氧化碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案編制指南》針對(duì)國(guó)際遠(yuǎn)洋運(yùn)輸業(yè)僅要求提供排放量數(shù)據(jù)，并沒(méi)有明確指出核算邊界和方法，這給航運(yùn)業(yè)獲取相關(guān)企業(yè)的碳排放總量、確定碳減排時(shí)間節(jié)點(diǎn)和規(guī)劃對(duì)策帶來(lái)了困難。

3.2.2 創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力

與航運(yùn)業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)在船舶和港口的低碳化發(fā)展方面創(chuàng)新性不足，目前僅處于滿(mǎn)足國(guó)際公約或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的要求階段。部分航運(yùn)企業(yè)過(guò)于重視運(yùn)營(yíng)成本，多采取直接引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的方式實(shí)施碳減排，這在一定程度上抑制了我國(guó)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。因此，需大力提升我國(guó)航運(yùn)企業(yè)的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)科技創(chuàng)新的能動(dòng)性，從而更穩(wěn)定地推進(jìn)我國(guó)航運(yùn)業(yè)的低碳發(fā)展。

3.2.3 激勵(lì)措施與相關(guān)資金配套

不少航運(yùn)企業(yè)缺乏系統(tǒng)性和可操作性強(qiáng)的低碳發(fā)展規(guī)劃，企業(yè)和科研院所的研究力量及資源整合利用率不高。若政府部門(mén)的統(tǒng)籌監(jiān)管、干預(yù)和激勵(lì)機(jī)制不明確，僅靠航運(yùn)企業(yè)自身完成低碳任務(wù)，會(huì)限制企業(yè)低碳發(fā)展的積極性。

4 科技發(fā)展帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

4.1 低碳科技發(fā)展帶來(lái)的機(jī)遇

4.1.1 零碳燃料的引入

國(guó)際航運(yùn)公會(huì)(International Chamber of Shipping，ICS)于2020年11月發(fā)布了《促進(jìn)第四次推動(dòng)系統(tǒng)革命》的報(bào)告，闡述了加速技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)船舶動(dòng)力燃料系統(tǒng)革命，到21世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)零碳航運(yùn)的迫切性，同時(shí)認(rèn)為動(dòng)力系統(tǒng)革命是實(shí)現(xiàn)IMO碳減排目標(biāo)的必然途徑。據(jù)預(yù)測(cè)，2030—2040年采用氫燃料、環(huán)保氨燃料、核能和風(fēng)能輔助驅(qū)動(dòng)的船舶動(dòng)力技術(shù)方案將大幅增多。因此，引入零碳能源是船舶成功實(shí)現(xiàn)零碳排放最重要的一步[12]。

4.1.2 多元化能源技術(shù)的應(yīng)用

在未來(lái)的幾十年內(nèi)，現(xiàn)有的新能源技術(shù)將在船舶燃料動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。根據(jù)IEA的預(yù)測(cè)，未來(lái)航運(yùn)動(dòng)力系統(tǒng)有可能大量使用環(huán)保氨、甲醇和二甲醚等低碳能源。環(huán)保氨燃燒產(chǎn)生的溫室氣體主要為氮氧化物，可利用船上已有的脫氮裝置有效消除，而在內(nèi)燃機(jī)中使用甲醇和二甲醚燃料可實(shí)現(xiàn)碳減排約10%[12]。

氫燃料電池技術(shù)已在汽車(chē)行業(yè)得到大力發(fā)展，但目前僅處于開(kāi)發(fā)試驗(yàn)階段。在船上應(yīng)用氫燃料電池可實(shí)現(xiàn)能源高效利用和零碳排放，有難以替代的優(yōu)越性?，F(xiàn)階段，很多國(guó)家和地區(qū)的航運(yùn)企業(yè)都在加緊布局燃料電池船舶市場(chǎng)。

核燃料技術(shù)目前僅在商用船舶上使用，可實(shí)現(xiàn)零碳排放，且僅需一個(gè)小反應(yīng)堆即可實(shí)現(xiàn)，不僅使用年限長(zhǎng)，而且不需要加注燃料，相對(duì)便捷。但是，考慮到核能的特殊性和安全性，不適宜在國(guó)內(nèi)航運(yùn)線(xiàn)路上應(yīng)用。

4.1.3 船舶碳捕獲與封存方案

為實(shí)現(xiàn)零碳排放，除了從源頭(即燃料動(dòng)力)上尋找解決方案以外，降低燃料燃燒之后的CO2排放量也是很重要的一個(gè)方面。目前，國(guó)內(nèi)外正大力開(kāi)展船舶碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage, CCS)項(xiàng)目，日本于2021年8月在船上開(kāi)展了CCS實(shí)船試驗(yàn)。在現(xiàn)有的船用CCS技術(shù)研究項(xiàng)目中，有一個(gè)設(shè)想是在船上安裝一套CO2捕獲裝置，采用化學(xué)吸收法捕獲CO2，將捕獲的CO2壓縮或液化之后制成干冰貯存，并利用成熟的海上技術(shù)將其運(yùn)輸?shù)胶５壮练e物中封存。在該技術(shù)中，碳捕捉和碳貯存是最主要的攻關(guān)點(diǎn)。對(duì)于碳封存，由于船舶本身無(wú)法承載大量的干冰，目前考慮采取的方案是丹麥船級(jí)社與其他公司聯(lián)合提出的用機(jī)械臂將固化的CO2拋投至500 m以下的深海海床上。

4.2 零碳排放面臨的挑戰(zhàn)

4.2.1 資金來(lái)源

目前船舶零碳技術(shù)尚未形成規(guī)模，也尚未應(yīng)用于大型遠(yuǎn)洋船舶上，其候選零碳燃料(如氨、氫氣和電池等)系統(tǒng)有待大量研發(fā)。這些研發(fā)需投入大量的資金和人力，初步預(yù)計(jì)，需花費(fèi)約1 萬(wàn)億美元才能實(shí)現(xiàn)2050 年的碳減排目標(biāo)，因此必須依靠航運(yùn)企業(yè)和相關(guān)組織共同努力才能完成該任務(wù)。2019年，有航運(yùn)組織提出航運(yùn)公司應(yīng)為船舶額外支付每噸燃料2美元的稅款，將這些稅款匯總成為海事研究基金，促進(jìn)“海事零碳技術(shù)的應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)(包括船舶原型的開(kāi)發(fā))”，很多航運(yùn)組織和國(guó)家都予以支持，該基金設(shè)立之后將會(huì)是幫助航運(yùn)業(yè)填補(bǔ)替代燃料和零排放技術(shù)投資缺口的一項(xiàng)重要資金來(lái)源。

4.2.2 零碳燃料的適用性

零碳燃料對(duì)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)換代的要求較高。現(xiàn)有船舶發(fā)動(dòng)機(jī)主要適宜采用傳統(tǒng)化石能源，采用新的零碳燃料之后，必須驗(yàn)證其對(duì)新能源的適應(yīng)性。若需對(duì)現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造或更換，需投入大量資金。同時(shí)，目前對(duì)于何種能源將成為主力零碳燃料還沒(méi)有定論，船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)改造方向也無(wú)法確認(rèn)。

零碳燃料空間占比通常比較大。大型遠(yuǎn)洋船舶的航程通常較長(zhǎng)，需攜帶大量的燃料。現(xiàn)有的候選零碳燃料(如環(huán)保氨和氫)的能量密度較低，這意味著其空間占比將比傳統(tǒng)燃料大，這勢(shì)必會(huì)占用貨物運(yùn)輸空間，降低航運(yùn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。利用電池驅(qū)動(dòng)船舶引擎的技術(shù)目前僅處于研發(fā)階段，按船舶動(dòng)力需求計(jì)算，若使用純電力驅(qū)動(dòng)，一艘大型集裝箱船1周的電池需求量將達(dá)到7萬(wàn)塊特斯拉S85電池[12]，船舶根本不可能攜帶如此多的電池，這給船舶使用純電力驅(qū)動(dòng)加大了難度，也給航運(yùn)業(yè)去碳化帶來(lái)了比較大的難題[13]。

若使用零碳燃料，成本將大幅增加。由于目前零碳燃料的需求量不大，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，因此零碳能源的成本比化石能源高，對(duì)于追求經(jīng)濟(jì)效益的航運(yùn)業(yè)而言，燃料成本上漲無(wú)疑會(huì)增大航運(yùn)企業(yè)采用低碳能源的難度。同時(shí)，目前零碳燃料產(chǎn)能不足,受原材料供給、制能技術(shù)和安全性等因素的制約，尚未大規(guī)模生產(chǎn)，以目前的生產(chǎn)規(guī)模還不能滿(mǎn)足全球航運(yùn)業(yè)日益增長(zhǎng)的能源需求。因此，僅依賴(lài)新的船舶燃料可能在沿海和區(qū)域的航運(yùn)中實(shí)現(xiàn)IMO既定目標(biāo)，但無(wú)法在遠(yuǎn)洋航運(yùn)中實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，因此航運(yùn)業(yè)必須研究其他新技術(shù)[14]。

4.2.3 新能源的安全性

船舶燃料的安全性一直是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的重要問(wèn)題。按照船舶現(xiàn)有的化石能源動(dòng)力系統(tǒng)，燃料使用技術(shù)和流程已非常成熟，但仍存在一定的安全隱患。一旦使用環(huán)保氨和氫氣等零碳燃料，由于這些燃料本身的化學(xué)性質(zhì)有很大的不同，加上船舶機(jī)艙的空間較小，會(huì)產(chǎn)生多大的安全風(fēng)險(xiǎn)尚無(wú)法預(yù)測(cè)，這為新燃料技術(shù)在船上應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難[15-16]。

4.2.4 船舶CCS技術(shù)

目前船舶采用CCS技術(shù)的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在船上可安裝相關(guān)裝置的空間有限。另外，貯存CO2的安全性、捕獲CO2并將其制成干冰或液態(tài)CO2需消耗的能源情況也需考慮。碳捕捉與固化貯存系統(tǒng)的能耗直接影響該技術(shù)的應(yīng)用成本。目前該技術(shù)尚未成熟，碳捕獲量較低，其應(yīng)用成本遠(yuǎn)高于碳交易的價(jià)格，難以促進(jìn)船舶碳捕捉與固化貯存系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展。

在CCS裝置體積方面，已有人員對(duì)船用CCS技術(shù)的可行性和解決方案進(jìn)行研究，提出了小型捕獲裝置方案，若考慮安全性和能耗等其他因素，還需進(jìn)一步縮減CCS裝置的布置空間。

在安全性方面，船舶貯存液態(tài)CO2的技術(shù)要求可參考《國(guó)際散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》，也可參考液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas，LPG)運(yùn)輸船的技術(shù)要求或CO2儲(chǔ)罐相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。若將CO2制成干冰拋投至指定海域，考慮到拋投方式、拋投區(qū)域和拋投給海洋環(huán)境帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，IMO各締約國(guó)還未對(duì)此達(dá)成一致意見(jiàn)，甚至已有海洋保護(hù)組織向IMO提出深切關(guān)注碳捕獲干冰拋投可能帶來(lái)的危害。另外，限定拋投區(qū)域與船舶運(yùn)輸路線(xiàn)不同也會(huì)給航運(yùn)業(yè)帶來(lái)額外的成本和能源消耗[17]。

5 應(yīng)對(duì)建議

從國(guó)際和國(guó)內(nèi)航運(yùn)業(yè)低碳發(fā)展的趨勢(shì)出發(fā)，對(duì)我國(guó)航運(yùn)業(yè)的零碳發(fā)展提出以下幾點(diǎn)建議：

1) 加快制定碳排放法律法規(guī)。

密切關(guān)注并積極參與重要國(guó)際公約中有關(guān)碳排放的條款的制定和實(shí)施，加快國(guó)內(nèi)碳排放法律法規(guī)的制定。編制航運(yùn)業(yè)碳減排方面的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)航運(yùn)業(yè)能源消耗和碳排放核定及盤(pán)查等工作。建立節(jié)能減排技術(shù)和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系和評(píng)估規(guī)范，推進(jìn)航運(yùn)業(yè)節(jié)能減排的鑒定和評(píng)估工作。研究制定航運(yùn)業(yè)節(jié)能減排技術(shù)政策，篩選碳排放消減技術(shù)和產(chǎn)品。做好政策支撐和應(yīng)對(duì)措施的準(zhǔn)備工作，提升我國(guó)的行業(yè)話(huà)語(yǔ)權(quán)。充分發(fā)揮政策導(dǎo)向作用，加強(qiáng)節(jié)能減排宣傳培訓(xùn)。通過(guò)多種形式宣傳航運(yùn)業(yè)碳減排工作的重要意義、相關(guān)法律法規(guī)和國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)宣傳載體建設(shè)，建立行業(yè)節(jié)能減排工作信息溝通平臺(tái)，樹(shù)立行業(yè)低碳發(fā)展的企業(yè)文化。

2) 優(yōu)化碳捕獲后CO2處置方案。

由于船舶的特殊性，采用船舶碳捕獲技術(shù)捕獲的CO2無(wú)法實(shí)現(xiàn)在陸地上利用或封存，因此捕獲后CO2的處置方案是船舶碳捕獲技術(shù)成功實(shí)施的關(guān)鍵。根據(jù)不同的航線(xiàn)和船舶類(lèi)型優(yōu)化捕獲后CO2利用方案。若采用液體儲(chǔ)存再利用方案，則需重點(diǎn)考慮減少船舶載貨空間損失的經(jīng)濟(jì)效益和提高捕獲CO2的純度問(wèn)題；若采用以固體的方式進(jìn)行海洋封存的方案，則需考慮制成干冰可能增加的能源消耗和CO2在海洋封存過(guò)程中的損失等，尤其是優(yōu)化拋投區(qū)域和拋投裝置設(shè)計(jì)等問(wèn)題?？傮w來(lái)說(shuō)，液體存儲(chǔ)再利用方案可能更適用于國(guó)內(nèi)航線(xiàn)船舶，而以固態(tài)方式進(jìn)行海洋封存的方案更適用于遠(yuǎn)洋航行船舶，可優(yōu)先對(duì)散貨船和集裝箱船開(kāi)展實(shí)船驗(yàn)證。近年來(lái)歐洲的碳稅逐漸升高，而這更有利于減少船舶碳捕獲及后續(xù)實(shí)施CO2處置方案帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

3) 制訂零碳燃料應(yīng)用方案。

對(duì)于船舶來(lái)說(shuō)，可考慮利用鋼鐵行業(yè)捕獲的CO2和清潔能源制成甲醇作為船上燃料供給的碳中和方案。甚至可考慮在船上安裝碳捕獲裝置和風(fēng)能或太陽(yáng)能裝置制造甲醇保證船舶燃料自身供給，以此解決甲醇燃料供應(yīng)問(wèn)題。但是，無(wú)論是以甲醇和氨為燃料的船舶，還是雙燃料船舶，都必須考慮各種因素，包括能量密度、新動(dòng)力系統(tǒng)的要求，燃料供給和補(bǔ)給的便利性等。不同尺度的船舶可考慮采取多燃料推進(jìn)的優(yōu)化方案，比如液化天然氣(Liquefied Natural Das，LNG)和甲醇在雙燃料系統(tǒng)中的應(yīng)用。另外，根據(jù)不同的航線(xiàn)優(yōu)化零碳燃料應(yīng)用方案：對(duì)于近岸運(yùn)輸船舶而言，燃料電池和氫電池相對(duì)合適，或考慮將風(fēng)能和氫燃料電池組合作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)船舶行駛；對(duì)于跨洋航行的大型船舶而言，可能需選擇甲醇或氨作為燃料，甚至可采用雙燃料作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)船舶行駛。

4) 充分利用碳金融手段。

建立健全航運(yùn)業(yè)碳減排資金激勵(lì)機(jī)制，設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)資金推行以獎(jiǎng)代補(bǔ)政策。加強(qiáng)不同層次的航運(yùn)業(yè)節(jié)能減排專(zhuān)項(xiàng)資金監(jiān)管，逐步形成以國(guó)家和地主政府資金為引導(dǎo)，以企業(yè)資金為主體的航運(yùn)業(yè)碳減排投入機(jī)制，拓寬行業(yè)節(jié)能減排的融資渠道。加快推進(jìn)航運(yùn)業(yè)碳稅和碳交易機(jī)制的建立，二者代表著2種不同的機(jī)制，相輔相成。對(duì)于我國(guó)這樣的經(jīng)濟(jì)規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的國(guó)家而言，僅靠碳交易難以實(shí)現(xiàn)IMO既定的碳減排目標(biāo)，面對(duì)國(guó)內(nèi)外壓力，碳稅與碳交易并行很可能才是最有效的解決方案。

6 結(jié) 語(yǔ)

總體上看，當(dāng)前航運(yùn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是向“零碳排放”轉(zhuǎn)型，但I(xiàn)MO在國(guó)際海運(yùn)業(yè)溫室氣體減排方面的進(jìn)展與其目標(biāo)還有較大的距離，21世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)零碳排放的任務(wù)還很艱巨。航運(yùn)業(yè)需從能源結(jié)構(gòu)、船舶推進(jìn)系統(tǒng)、船體設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)和CO2捕獲等各方面綜合開(kāi)展減碳行動(dòng)。同時(shí)，需從政策、法律、金融和稅收等各方面采取保障性措施。我國(guó)作為航運(yùn)大國(guó)，“碳達(dá)峰、碳中和”的發(fā)展目標(biāo)對(duì)于我國(guó)航運(yùn)業(yè)而言既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，只有將航運(yùn)業(yè)整體協(xié)調(diào)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)航運(yùn)活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。