國際航運承擔(dān)了全球85%以上的國際貿(mào)易運輸量，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%，航運減排問題受到國際社會的高度關(guān)注。

近日，記者采訪有關(guān)專家學(xué)者了解到，隨著航運擺脫對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、零碳燃料開展了不同程度的技術(shù)研發(fā)及工程實踐，鑒于船舶燃料低碳轉(zhuǎn)型是一項長期、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

記者梳理發(fā)現(xiàn)，2018年，國際海事組織（IMO）MEPC72次會議通過了《船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略》，對航運業(yè)應(yīng)對氣候變化行動做出了總體部署；2019年12月，歐委會發(fā)布應(yīng)對氣候變化新政《歐洲綠色協(xié)議》，提出到2050年歐洲在全球范圍內(nèi)率先實現(xiàn)“氣候中和”；2021年7月，歐盟委員會正式發(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、政策提案均對減排提出了相應(yīng)要求。其中初步戰(zhàn)略要求，到2050年國際航運溫室氣體排放強度較2008年力爭降低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)逐步消除海運溫室氣體排放。

隨著氣候變化問題的熱度持續(xù)提升，根據(jù)部分激進組織的評估，為了實現(xiàn)總量降低50%的目標(biāo)，應(yīng)提出更加嚴(yán)格的碳強度降低要求。并且，部分國家和組織甚至提出2050年實現(xiàn)國際航運溫室氣體凈零排放的目標(biāo)，全球航運業(yè)也在COP26會議上公開呼吁聯(lián)合國將航運業(yè)完全脫碳的時間縮短至2050年。

對此，中國船級社（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于IMO來說更加激進，歐盟制定的時間表和減排要求更高，歐美主要發(fā)達(dá)國家、非政府組織等紛紛呼吁加快國際航運溫室氣體減排步伐，通過各種方式和途徑向IMO施加壓力。在此背景下，IMO在2023年對溫室氣體減排初步戰(zhàn)略進行調(diào)整以形成減排最終戰(zhàn)略時，極有可能將原來本世紀(jì)內(nèi)逐步消除海運溫室氣體排放的目標(biāo)提前到2050年，這將對國際航運溫室氣體減排路線圖、時間表產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響?！?/p>

面對巨大的減碳壓力，IMO在初步戰(zhàn)略發(fā)布時提出了達(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)措施只能實現(xiàn)一部分脫碳，能效措施始終貫穿減排進程，但其作用和效果日益有限。從長遠(yuǎn)看，航運業(yè)需要逐步使用低碳/零碳清潔燃料，并考慮市場機制發(fā)揮的補充和促進作用。加快能源低碳轉(zhuǎn)型，以實現(xiàn)航運綠色低碳可持續(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，清潔燃料在船隊及手持訂單中的應(yīng)用正在穩(wěn)步推進。克拉克森統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2021年11月初，以總噸計，全球船隊中約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在上海北外灘國際航運論壇上發(fā)布了《航運低碳發(fā)展展望2021》，該報告明確指出船舶實現(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”。由于航運業(yè)運輸量龐大，船舶航行于不同國家和地區(qū)之間，復(fù)雜的溫室氣體排放導(dǎo)致目前減排形勢相當(dāng)嚴(yán)峻，因此從船舶碳減排的情況來看，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)展趨勢來看，清潔能源主要分為低碳燃料和零碳燃料，同時還應(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現(xiàn)最終零排放。目前，業(yè)界重點開展了以LNG、甲醇、氫、氨等為代表的低碳和零碳燃料船上應(yīng)用研究和實踐，從燃料層面為航運溫室氣體減排提供了多種可能的方向。

從世界范圍來看，LNG燃料動力船舶發(fā)展引起了各國高度重視，在新建船舶和燃料補給基礎(chǔ)設(shè)施方面都投入較大。目前，全球LNG燃料動力船舶數(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，國內(nèi)已新建/改造LNG燃料動力船超過300余艘，其應(yīng)用水域已涉及沿海、長江、珠江和京杭運河等水域，現(xiàn)實水域全覆蓋，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，對于采用LNG燃料的船舶，未來改裝成零碳燃料（例如：氨燃料）動力也較為容易。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運時可能造成的裝貨損失、經(jīng)濟損失更小。雖然LNG燃料船舶存在上述諸多優(yōu)勢，但在整體發(fā)展上依舊面臨一些問題，一是減排貢獻度有限（約10—20%），這是因為天然氣本身含有碳；另一個是LNG使用中甲烷逃逸對溫室氣體排放帶來一定影響?！捌鋵嵲诖皯?yīng)用方面，終端逃逸量并不大。而且這個問題通過后天技術(shù)跟進，逐步優(yōu)化和改善，是可以得到解決的?！倍嗖块T產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟SEA/LNG的研究也證實了這一點。此外，LNG價格受市場波動起伏較大，且不同環(huán)境下的LNG氣源供應(yīng)不穩(wěn)定，缺乏合理的定價機制和供應(yīng)體系。

同時，針對目前熱度最高的爭議“LNG是否為過渡性燃料，將來是否會被替代”，吳順平表示，我國能源領(lǐng)域諸多研究機構(gòu)的預(yù)測均表明，天然氣在我國能源結(jié)構(gòu)中將作為長期性的主力能源。對于水運行業(yè)而言，考慮到天然氣在能源可供性、減排貢獻度、經(jīng)濟性、技術(shù)成熟度、法規(guī)完備性等方面具有綜合優(yōu)勢，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)勢的。但這也并不代表LNG在未來一定會被替代，因為LNG技術(shù)也會隨著發(fā)展持續(xù)革新、取長補短，所以此爭議是要通過未來技術(shù)發(fā)展去驗證的。

“LNG是目前最佳的過渡能源，但不能固化地認(rèn)為它只能作為過渡燃料，坐等其它清潔能源到來。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)動機技術(shù)也正在不斷優(yōu)化改進設(shè)計，將有效解決甲烷逃逸等問題?！眳琼樒秸f。

從中長期趨勢看，零碳燃料氫、氨是未來實現(xiàn)船舶零排放的重點發(fā)展方向。目前，業(yè)界已經(jīng)針對氫燃料動力船開展了少量的研究及試點項目，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，吳順平表示，在儲氫方面，工業(yè)應(yīng)用技術(shù)還不夠成熟?！耙皇菤浞肿虞^小，極易鉆進金屬材料的內(nèi)部，導(dǎo)致材料氫脆損傷；二是儲氫能量密度不高，不利于儲能，運輸也極不方便；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。所以對于氫燃料動力裝備技術(shù)要求極高，進而導(dǎo)致成本增加?！蹦壳?，高壓氣態(tài)儲氫在汽車行業(yè)應(yīng)用已相對較為成熟，但適合船用的高密度儲氫技術(shù)尚無理想解決方案，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，要滿足國際遠(yuǎn)洋航行船舶的應(yīng)用需求，尚需進一步發(fā)展液氫儲存技術(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，其儲存及供應(yīng)相對容易，是一種較為理想的能量載體，適用于續(xù)航里程較長的船舶。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)動機需要引燃裝置且燃燒會產(chǎn)生氮氧化物，尤其是氧化亞氮對溫室氣體影響極大，所以進一步解決引燃技術(shù)及氮氧化物排放等問題，是氨成為‘零碳’燃料的一個核心攻關(guān)點。其次，氨具有毒性，國際法規(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，針對毒性進行安全防護研究，保證其作為燃料可以安全使用，也是必須要解決的問題。”

能源轉(zhuǎn)型未來趨勢

針對我國未來航運減排之路如何發(fā)展，吳順平表示，基于經(jīng)濟穩(wěn)定增長與能源保供的客觀需求，我國必須堅守能源安全的底線，在航運能源低碳轉(zhuǎn)型過程中堅持“先立后破”的原則，統(tǒng)籌考慮我國能源現(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)，國內(nèi)船舶減碳路徑應(yīng)以“節(jié)約優(yōu)先”為導(dǎo)向，重點推進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)界會在2030年之前針對氫、氨等零碳燃料開展小規(guī)模試點應(yīng)用，建立技術(shù)儲備、積累風(fēng)險防范經(jīng)驗，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力裝置?！皩崿F(xiàn)航運業(yè)碳減排不能‘一刀切’，應(yīng)該想方設(shè)法從源頭解決問題。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造成部分溫室氣體排放，未來將逐步轉(zhuǎn)向可再生能源電合成和生物質(zhì)制取途徑終極方案。”吳順平說。

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

此外，在清潔燃料應(yīng)用方面，不同航運領(lǐng)域的最佳方案將有較大差異?！皩τ趪鴥?nèi)船舶而言，由于其噸位相對較小、燃料補給方便，結(jié)合不同清潔燃料/動力裝置對船型的適應(yīng)性，從短期內(nèi)應(yīng)用LNG、電池動力逐步過渡到未來應(yīng)用甲醇、氫、電池、燃料電池是較為可行的發(fā)展路徑；對于國際航行船舶，由于航程遠(yuǎn)、噸位大等特點，對續(xù)航力、動力裝置功率、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，未來將逐步過渡到甲醇、氨等清潔燃料。”同時吳順平表示，現(xiàn)階段國內(nèi)船舶圍繞LNG、甲醇、電池動力、氫、氨等其他清潔能源的應(yīng)用開展了不同程度的研究和實踐，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《航運低碳發(fā)展展望2021》認(rèn)為，實現(xiàn)清潔燃料在航運業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用的最大挑戰(zhàn)，來自燃料的可獲得性。盡管部分零碳燃料，如氨作為化工產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)和儲運、分銷已經(jīng)非常成熟，但航運減碳政策中對全生命周期碳排放強度的關(guān)注，需要供應(yīng)采用綠色制備工藝生產(chǎn)的燃料。與國際航運業(yè)所需的億噸級的燃料消耗量相比，目前綠色制備工藝生產(chǎn)的電制燃料仍在百萬噸級的規(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，相較于航運業(yè)對燃料的需求，更是杯水車薪。零碳燃料的可獲得性和可持續(xù)性，是規(guī)模化應(yīng)用和實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的瓶頸問題。

同時，吳順平表示，在船舶使用端，現(xiàn)階段可供航運業(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對燃料的加注、儲存、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、海上運輸裝備以及船用應(yīng)用動力裝置等均有待進一步研發(fā)。

在船舶運營端，“船舶運營涉及廣泛，從宏觀到微觀，牽一發(fā)而動全身，未來的減排之路具有一定風(fēng)險與不確定性?！眳琼樒秸f。CCS《航運低碳發(fā)展展望2021》也指出航運公司除需要應(yīng)對燃料的供應(yīng)和使用等中觀和微觀層面的經(jīng)營性和技術(shù)性問題以外，還要面對在全球經(jīng)濟和社會實現(xiàn)脫碳的進程和實現(xiàn)碳中和以后，國際間和各國國內(nèi)水運的貨物種類、物流方向、運輸總量會發(fā)生何種變化等戰(zhàn)略性問題。

關(guān)鍵詞： 先立后破