航运低碳发展展望2023

11在全球共同应对气候变化的背景下，航运业正在面临前所未有的压力和挑战，绿色低碳发展已成为业界关注的焦点。中国船级社（CCS）在2021年北外滩国际航运论坛上发布了《航运低碳发展展望船舶温室气体减排战略”，提出了“国际航运温室气体排放尽快达峰，并考虑到不同国情，在年前后达到净零排放”的雄伟目标，彰显了IMO积极应对全球气候挑战的雄心。此外，欧盟关于航运温举措标志着绿色低碳发展已成为行业共识，这将对未来航运业发展带来深刻变革，并对产业链上下游产中国船级社始终聚焦航运绿色低碳和可持续发展，长期深耕船舶减排技术和规范标准研究，并基于最新研究成果编制了《航运低碳发展展望2023》报告。报告面向IMO“2023年船舶温室气体减排战略”与相关方最新减排政策，分析航运低碳发展面临的挑战和机遇，研判主要减排措施适用性和应用前景，探索可行的低碳发展路径，提出典型船舶优选减排方案建议。借此报告，中国船级社愿与业界分享观目录—7—/2航运低碳发展展望2023（一）国际海事组织（IMO）提升减排雄心水平2023年是国际航运温室气体减排历史上具有里程碑意义的年份。IMO在今年7月举行的海洋环境保护委员会（MEPC80）会议上，通过了2023年船舶温室气体减排战略（以下简称“2023战国际航运温室气体减排雄心水平进一步提升，基于船用燃料全生命周期的温室气体排放核算要求改变了“游戏规则”，各方正在积极推动航运减排略”），为国际航运温室气体减排设定了新的愿景“2023战略”明确，国际航运温室气体排放应尽快达峰，并到2050年或2050年左右（接近2050年）达到净零排放，“2023战略”还指出到2030年，零/近零排放技术、燃料和/或能源在国际航运总用能中的占比至少达到5%，并力争达到10%。与此同时，“2023战略”设定了两个“指标性校核●到2030年，国际航运温室气体年度排放总量相比2008年至少降低20%，并力争降低30%；●到2040年，国际航运温室气体年度排放总量相比2008年应至少降低70%，并力争降低80%。2028年，IMO还将视情对“2023战略”进行◎图1-1IMO在今年7月举行的海洋环境保护委员会（MEPC80）会议上，通过了2023年船舶温室气体减排战略（来源：IMO）◎图1-2IMO2023年船舶温室气体减排战略与初步战略对比与2018年发布的船舶温室气体减排初步战略相比，“2023战略”要求基于全生命周期对船用燃料温室气体排放进行核算，且核算的排放气体范围不局限于二氧化碳（CO2），还包括甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）。为支撑全生命周期排放核算，MEPC80会议通过了《船用燃料全生命周期温室气体强度导则》（LCA导则），明确了船用燃料全生命周期温室气体强度的计算方法和燃料可持续性的评估要求，并在附件中给出了典型制备路径下燃料代码和部分计算默认值等信息。接下来，IMO将继续修订和完善该导则。“2023战略”特别强调了集技术要素和经济要素于一体的“一揽子”市场机制措施的要求和完成时间，并将其作为中期措施特殊项单独列出。同时，“2023战略”还将“一揽子”措施评估和制定的时间表一并纳入了2028年战略修订计划。按照计划，IMO将在MEPC80会议之后启动对“一揽子”市场机制措施的综合评估，在MEPC81和82会议上分别发布中期报告和最终报告，在2025年春季举行的MEPC83会议上批准，在2025年秋季举行的MEPC83特别会议上正式通过。未来国际航运减排市场机制的实施，尤其是基于目标的燃料标准设定，势必将为行业能源转型产生除市场机制措施之外，按照《国际防止船舶2026年1月1日之前还将完成对短期措施的评估。短期措施将就现有船舶能效指数（EEXI）、营运碳强度指标（CII）法定要求及其相关导则进行全面地评估，其中可能会导致对CII强制指标、CII计算方法以及短期减排措施力度的修订，这将对未来船舶履约带来一定的影响。/34航运低碳发展展望2023◎图1-3欧盟将航运业纳入EUETS欧盟已颁布一揽子气候立法与政策（“Fitfor55”），在此框架下与航运业密切相关的法案主要包括：《欧盟排放交易体系指令（EUETS）》《欧（1）欧盟排放交易体系指令（EUETS）欧盟修订EUETS指令旨在与其2030年气候目标相匹配，以实现2030年ETS覆盖行业的温室气体排放量比2005减少62%。自2024年1月1日起，海运业将被纳入EUETS，其中2024年和2025年为过渡期，EUETS覆盖的航运公司按照经验证的累计CO2适用排放量的40%和70%比例分别清缴配额；2026年1月1日起全面实施，按100%比例清缴配额。在规则实施初期，EUETS仅覆盖CO2排放，2026年1月1日起将纳入CH4和N2O。适用船型方面，目前EUETS仅适用于5000总吨及以上货船和客船，2027年1月1日起将纳入5000总吨及以上海工船。排放核算边界方面，EUETS覆盖停靠欧盟港口以及欧盟内部航段排放的100%及欧盟港口与非欧盟港口之间航段排放的50%。为配合EUETS的修订，《航运业CO2排放监测、报告、核查机制》（MRV）同步进行了调整，2024年1月1日起将覆盖CO2、CH4和N2O三种温室气体，2025年1月1日起纳入400总吨及以上杂货船和海工船。经修订的《EUETS指令》特别提出，如果IMO◎图1-4《欧盟海运燃料条例》船用燃料年平均温室气体强度限值示意在2028年之前未通过符合《巴黎协定》的目标，且未达到与EUETS相同水平的航运业减排市场措施，欧盟将对照《巴黎协定》的目标审查是否有必要对欧盟港口与非欧盟港口之间航行船舶适用50%以上的配额清缴要求，并特别考虑IMO层面的进展，审查任何第三国是否有与EUETS相当的市场按照2021年MRV年报数据，EUETS覆盖的5000总吨及以上的国际航运船舶约占全球商船船队规模的38%，预计将有12000多艘船舶和1600多家航运公司受到影响，其中约50%为第三国公司，中国将受到较大影响。EUETS全面纳入航运业后，按欧盟碳排放配额价格95欧元/吨测算，每吨燃油的配额成本约增加300欧元。2023年9月22日，《欧盟海运燃料条例》官方文本发布，并于10月12日正式生效。按照《欧盟海运燃料条例》要求，船舶使用能源的年平均温室气体强度限值将以2020年为基线（91.16gCO2eq/），（2035年）、31%（2040年）、62%（2045年）和80%（2050年）的比例分阶段折减。自2030年起，停靠欧盟成员国主要港口码头的集装箱船和客船的所有用能必须来自岸电，2035年起适用于欧盟其余港口（如有岸电设施），特殊情形除外。《欧盟海运燃料条例》针对船用能源全生命周挂所有船旗的船舶，停靠欧盟港口以及欧盟内部航段的排放按100%统计，欧盟港口与非欧盟港口之间的航段排放按50%统计。船舶可通过合规余额转移、预支和联合池（Pool）的灵活方式履约。符合条例规定的船舶将获发欧盟燃料（FuelEU）符合证书（DoC未持有效DoC证书的船舶将面临罚款、驱逐、禁入、滞留等处罚。该条例对航运业的影响在广度和深度上预计都将超过EUETS。（3）可再生能源指令（REDIII）欧盟在可再生能源指令中定义了可接受的可持续燃料，包括生物质燃料（Biofuel）、非生物质可再生燃料（Renewablefuelsofnon-biologicalfuel，RCF），并从排放强度和可持续性方面提出了相应要求。具体而言，生物质燃料要求使用第二代和第三代生物质来源，且燃料全生命周期温室气体排放强度相较于2021年水平（94gCO2eq/MJ）降低65%，即小于32.9gCO2eq/MJ。非生物质可再生燃料和碳循环燃料允许使用非生物质碳源与氢气合成制备电制燃料（如：电制甲醇），但需满足：一是碳源必须为可持续来源的碳，或在初始阶段（2036年或2041年之前，取决于碳来源）接受各种来源捕获的CO2（如工业废气碳源），前提是该碳源已纳入EUETS或同等定价机制的碳交易体系；二是燃料全生命周期温室气体排放强度相较于2021年水平降国际船级社协会（IACS）面向IMO、船旗国政府目标和业界转型发展需求，有针对性地制定了相应的战略规划和工作路线图，分析替代燃料和新技术的风险，专门成立了安全去碳专业委员会（SafeDecarbonizationPanel，SDP）。在新技术与替代燃料应用安全方面，IACS致力于促进本质上更安全的技术解决方案，以满足《使用气体或其它低闪点燃料船舶国际安全规则》（IGF规则）中规定的目标和功能要求。目前，IACS已制定了《新技术和燃料安全问题立场文件》，并成立了氨、氢、电能存储系统和碳捕集等专业项目组），/56航运低碳发展展望2023减少船舶温室气体排放监管框架的流程、时间表及路线图，以及综合监管评估框架等建议。在推进航运温室气体减排的进程中，相关方积极开展实践探索，绿色走廊建设是其中的重要代表之一。所谓绿色走廊，是指签署国之间的港口、船公司、燃料供应商等航运产业链相关方开展合作，通过引进创新技术、采用新型燃料等手段，在特定航线上实现温室气体减排甚至零排放目标。2023年9月22日，美国洛杉矶和中国上海宣布建立城市、港口、航运公司和货主网络的合作伙伴关系，在世界上最繁忙的集装箱航线之一的港口之间创建全球首个跨太平洋绿色航运走廊，“上海港-洛杉矶港绿色航运走廊实施计划纲要”表明了世界最大的两个经济体在航运温室气体减排方面的雄心和努力。根据上述实施计划纲要，自2025年起，航运公司合作伙伴将在该走廊部署具备全生命周期低碳或零碳排放能力的船舶；到2030年，将在该走廊上展示全球第一艘全生命周期零碳排放集装箱船舶（或船队）。在碳达峰碳中和（简称“双碳”）“1+N”政策体系指引下，中国稳步推进国内航运温室气体减排。交通运输部于2022年1月发布了《水运“十四五”发展规划》，提出构建清洁低碳的港口船舶能源体系，促进岸电设施常态化使用，鼓励液化天然气（LNG）、电动、氢能等新能源和清洁能源船舶研发应用。2022年9月，工业和信息化部、发展改革委、财政部、生态环境部和交通运输部联合发布《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》，提出到2025年，LNG、电池、甲醇、氢燃料等绿色动力关键技术取得突破；到2030年，内河船舶绿色智能技术全面推广应用，配套基础设施、运营管理、商业模式等产业生态更加完善，标准化、系列化绿色智能船型实现批量建造。各地围绕“双碳”目标也在积极行动。福建省发布《2022年福建省电动船舶产业发展试点示范实施方案》，明确要进一步推动电动船舶产业发展，按交付船舶电池动力推进系统价格的40%给予补助，其中省级首批次示范项目按60%给予补助。2022年8月，上海市政府印发《上海市碳达峰实施方案》，提出要持续提高船舶能效水平，加快发展电动内河船舶，积极推广LNG、生物质燃料以及探索氢、氨等新能源在远洋船舶中的应用，明确到2030年主力运输船型新船设计能效水平在2020年基础上提高20%，LNG等清洁能源动力船舶占比力争达到5%以上。2023年4月，《湖北省支持绿色智能船舶产业发展试点示范若干措施》印发，提出加快推动湖北省内LNG、电池、甲醇、氢燃料、混合动力等绿色动力船舶和智能船舶的研发、设计、制造、应用及配套。为实现航运温室气体减排目标，目前业界主要从清洁能源、动力装置、能效技术、船载碳捕集等方面探索和应用可行的技术措施。能效技术措施应用广泛但潜力有限；船载碳捕捉技术暂不成熟，相关规则缺失，产业配套不足，尚无大规模应用的条件；在此情况下，应用低碳/零碳替代燃料和清洁能源将是实现航运温室气体减排的主要途径。目前，LNG作为燃料在全球船队中的应用已初具规模。根据国际气体燃料船协会（SGMF）的统计数据，截至2023年11月，全球已有426艘LNG动力船投入营运，536艘在建。中国内河已建造LNG动力船400余艘。与此同时，LNG加注设施正在快速发展，全球已有114个港口可提供船用LNG燃料加注服务。技术方面，LNG燃料舱、供气系统、发动机等技术均已趋于成熟，目前主要针对减少甲烷逃逸、优化动态特性、LNG低温高锰钢材料应用等方面开展技术优化和降本研究。从全生命周期角度看，相比于传统船用燃油，化石LNG可减排约25%，生物质LNG可减排约66%。总体而言，目前化石LNG燃料仍然是航运业减排的有效手段，并将◎图2-1航运温室气体减排概览/78航运低碳发展展望2023◎图2-2◎图2-2LNG加注船“新奥普陀号”正在进行加注作业（来源：中国石油）备配套方面，业界正在拓展甲醇发动机产品谱系，研制甲醇燃料供应系统，规划布局甲醇燃料加注港口。灰色甲醇主要通过煤、天然气等制备，基于可再生碳源、生物质、可再生电力等的绿色甲醇产能相对匮乏。目前全球范围内规划的绿色甲醇制备项目超过80个，若全部投产2027年全球绿色甲醇产能在中短期阶段发挥重要作用。面向长期减排目标，LNG燃料需要从化石能源开采向生物质等绿色制备目前国际上已有近30艘甲醇燃料动力船投入运营，其中以货物作燃料的甲醇运输船24艘，其余为车客渡船、引航船、集装箱船等。截至2023年11月，全球甲醇动力船新造订单已达到220余艘，其中集装箱船150余艘，其余为散货船、油轮、海工可达800万吨/年。在全生命周期温室气体排放框架下，绿色甲醇可减排63%~99%，能够实现船舶中长期减排目标，将成为航运业未来深度减排的重要替代燃料之一。自2000年以来，全球范围内开展了一系列氢燃料动力试验船项目，对氢燃料动力系统在船舶上应用的性能、安全和环保进行了探索。目前已有数艘氢燃料电池试验船开展了示范运行，主要◎图2-3中远海运16000TEU甲醇双燃料集装箱船（来源：中远海运）◎图2-4中国首艘氢燃料电池公务船“三峡氢舟1”（氢燃料电池功率500kW，储氢量240kg）（来源：新华社）力船型研发及配套装备研制，已有船东下单订造全球首批氨燃料动力散货船。氨发动机方面，近期已有厂家推出氨燃料中速机产品，预计低速机产品将于2025年左右推出。目前氨基本采用哈伯法（Haber-Bosch）合成，主要原料有天然气、煤（或焦炭）和重质油等。国际能源署（IEA（IEA）数据显示，2022年全球氨产量约为1.83亿吨/年，几乎全部由化石燃料生产，可再生能源生产的绿氨不足2万吨/年。在IMO全生命周期温室气体排放核算规则下，绿氨生产和供应成为全球关注的重点，IEA预测2030年全球绿氨产量将达到1500万吨/年，2040年高效储存对于船舶应用氢燃料至关重要，当前高压气态储氢技术已较为成熟，是现阶段最为可行的储氢技术，但由于氢的体积能量密度局限性，目前氢燃料仅适用于小功率、短航程船舶。从全生命周期角度看，基于化石能源（煤、天然气等）制备的氢气排放高于传统燃油，可再生能源制备的氢则可实现约96%的减排效果。因此，未来要实现全生命周期净零排放，化石能源制氢需逐步转向可再生能◎图2-5中远海运5500HP氨燃料拖轮◎图2-5中远海运5500HP氨燃料拖轮（来源：中远海运重工）料，其广泛应用将对未来航运温室气体减排带来巨大贡献。目前，业界正在开展氨燃料动/9/10航运低碳发展展望2023将达到7100万吨/年。据CCS统计，目前中国在建和规划的绿氨制备工厂项目年产能合计超过800万吨/年。从全生命周期角度来看，煤制氨的排放量高于船用燃油，天然气合成氨约减排9%，可再生由于生物燃油具有即加即用（drop-in）的特性，可以助力营运船舶快速减排，在航运业具有较大的优势和应用潜力，业界对船用生物燃油的关注和需求与日俱增。目前应用潜力较好的生物燃油主要是氢化植物油（HVO）和脂肪酸甲酯（FAME）。HVO由于其成分和理化特性与船用柴油基本相同，可与现有发动机、燃油供应系统等“无缝”连接；而FAME在应用时需对发动机、燃料供应系统、燃料舱进行适当调整或改造。从全生命周期角度看，采用废弃油脂作为生产原料生产的豆油等第一代农作物制备，可能造成粮食安全、生物多样性和土地利用变化等问题，因此不具有减排◎图2-6中船动力研究院520mm缸径船用低速原理试验机（RTX8）开展纯生物燃料试验（来源：中国船舶集团）◎图2-7清洁能源动力装置发展概览随着集装箱船、油船、散货船等其它船型应用甲醇燃料的需求日益增长，相关发动机厂家正在扩展二冲程甲醇机产品谱系，同时积极开展四冲程甲醇发动机的研制；目前在全球首艘甲醇动力集装箱船上，已有二冲程和四冲程甲醇发动机投入实际应用。氨发动机的研发进展总体滞后于甲醇发动机，相关厂家正在针对氨燃◎图2-7清洁能源动力装置发展概览集成验证等方面开展基船舶应用各种清洁能源的市场需求和技术进步正在不断促进各种新型动力装置的发展。内燃机凭借优异的动力性、良好的可靠性和较高的热效率等优势，仍将长期保持在船舶尤其是远洋船舶动力领域的主力军地位。此外，燃料电池、锂电池等新型船用动力装置在内河和沿海船舶上的作用将日益凸显。天然气发动机方面，包括双燃料发动机（含高压二冲程、低压二冲程、低压四冲程）、纯气体发动机（低压四冲程）在内的各种机型均有实船应用，船用天然气发动机技术及产品已基本成熟。目前，业界主要针对减少甲烷逃逸、优化动态特性等方面继续开展相关研发工作。甲醇发动机早期主要在以货物作燃料的甲醇运输船上实现商业化应用；础研究及台架试验，预计首批氨发动机将于2025年在干散货船上投入运行。目前船用燃料电池主要是质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。PEMFC具有工作温度低、启停快、比功率高、技术料适应性差等缺点。SOFC则可使用LNG、甲醇、氨其功率正在向兆瓦级突破，但同时也存在工作温度高（500~800℃)、启停慢、耐冲击性差等缺点。目磷酸铁锂和三元锂是船用锂电池的两种主要技术路线，均已实现商业化应用。磷酸铁锂具有良好/11/12航运低碳发展展望2023◎图2-8全球电池装机容量最大的电池舱充电式纯电动游轮“长江三峡1”号（来源：湖北三峡旅游集团和中国长江电力股份有限公司）◎图2-9全球首制700TEU纯电池动力集装箱船“中远海运绿水01”轮（来源：中远海运）的电化学性能和热稳定性，其主要优点是安全性高和循环寿命长，且成本更低。三元锂电池则在能量密度、低温性能、充电效率等方面具有优势。基于船舶对安全性要求高、对空间重量要求相对温和的实际应用特点，磷酸铁锂电池成为近期船用电池动力的主流选择，三元锂电池则将在具有更高能量密度需求的船舶领域中发挥作用。目前船舶混合动力系统的应用型式既包括传统能源与新能源的组合，也包括不同新能源的组合，总体上可分为油电混合、气电混合、电力混合和可再生能源混合四种类型。混合多能源船舶是传统能源船舶向现代新能源船舶过渡的重要形式。随着船用储能技术的进步、船舶电网调度的◎图2-10混合动力港作拖轮“厦港拖30”轮（来源：厦门港务船务有限公司）优化以及多能源的集成和协同运行技术的发展，混合动力船舶的性能不断提高。现代混合动力船舶采用综合电力系统，以实现船舶推进系统和电力系统的集成，确保全船能量的精确高效控制以及多种能源的灵活接入，降低船舶动力对传统化石燃料的依赖。技术能效措施主要通过在船舶设计建造中采用相应的优化技术提高船舶能效水平，从而减少船舶的燃料消耗及排放。成熟度较高的能效技术措施，如型线优化、涂层减阻、节能附体等，在各型船舶上已有较广泛应用。目前，业界正在开展空气润滑、风力助航等减排潜力较高的技术措施的研发及应用。营运能效措施旨在从操作管理层面提高船舶营运过程中的能效水平，主要包括计划管理节能、操作优化节能、设备能效优化等类别。通过信息与智能技术的应用，营运能效措施正在得到不断迭代优化。此外，通过船舶与港口间的通讯和数据联通，减少不必要的等港待港时间，提升船舶在港口的装◎图2-11全球首艘双翼动力风帆超大型油轮“新伊敦”（来源：大连船舶重工集团有限公司）/13/14航运低碳发展展望2023卸和维护效率，可有效降低船舶在港期间的温室气体和空气污染物排放。船载碳捕集系统（OCCS）主要用于将船舶排放废气中的CO2进行分离捕集。捕集的CO2将运输到目的地加以资源化利用或注入海底/地层封存，防止其进入大气层，以实现船舶CO2永久减排。此外，捕集的CO2作为副产品还可能获得一定收益，冲抵部分船舶运营费用。OCCS技术可以在相对较短的时间内实现显著的减排效果，适用于包括营运船和新造船在内的绝大多数船舶，但是加装OCCS将会带来载货空间损失、安装布置困难、增加船舶运行能耗等问题。对于舱容敏感度不高的矿砂船和甲板开敞空间较大的液货船来说，OCCS可供选择的布置方案相对更多，但对于布置较为紧凑的散货船以及“寸箱寸金”的集装箱船，CO2储存舱的布置势必会受到严OCCS技术的相关法规、规范及CO2转移、利用的岸基设施尚待完善，但因其较大的减排潜力，可灵活匹配减排目标及较好的经济性，逐步得到行业的关注，全球相关技术研发投入越来越多；另外，其与绿色甲醇制备行业耦合，可实现陆上与船上的碳循环利用，在实现净零排放的同时，还有利◎图2-12船载碳捕集系统设计方案（来源：瓦锡兰）于解决可再生碳源供应不足的问题。因此，OCCS技术将是国际航运实现净零排放目标具有竞争力的技术路径之一。国际、国内航运温室气体减排的大方向是一致的，应用低碳/零碳燃料和清洁能源是实现减排目标的主要途径，但国际、国内航运在减排路径选择上无论国际还是国内，在推进航运温室气体减排和最终走向净零排放的大方向上是一致的。但由于船队发展基础、自身特点等方面存在不同，两者航运减排的目标、核算方法等也存在一定差异，主要IMO“2023战略”提出“到2050年或2050年左右（接近2050年）达到航运温室气体净零排放”；中国提出的2030年前碳达峰是全局性达峰，而不是某一行业、某一区域的局部达峰。水运作为交通领域的重要组成部分，按照《2030年前碳达峰行动方案》，将以发展清洁能源船舶、加快老旧船舶更新改造等手段推动低碳发展。目前，国内水运碳排放核算是基于政府间气候变化专门委员会（IPCC）的方法（交通活动水平和），主联盟（coZEV）”，旨在到2040年实现100%的零排放航运运输。相较而言，国内水运温室气体减排主要受政策和法规驱动。◎图2-132022年中欧电力结构图◎图2-132022年中欧电力结构图前20年的全球生产总值、进1）能源基础出口贸易额和国际航运业周转量等数据，结合IMO1）能源基础航运是能源的终端用户之一，其减排高度依赖于某一区域或国家的能源结构和发展水平。虽然中国可再生能源发电增长较快，但在能源消费增量中的比重仍不高。欧盟清洁能源发展水平领先全球，2022年可再生能源在欧盟发电量中的占比达到39%，这为发展清洁的合成燃料提供了有利条件。◎◎图2-14国际航运业能源需求预测（当量燃油）根据IMO“2023战略”，设定两种场景，分别根据IMO“2023战略”，设定两种场景，分别对应减排战略中“力争（strivingfor）”和“至少法规体系，其中，新造船设计能效指数（EEDI）已实施十年，面向现有船舶技术能效指数（EEXI）和营运碳强度指标（CII）已于2023年实施。欧盟在碳交易、可持续燃料认证等方面建立了完备体系。目前，中国也在加快相关规则建设，国内航行船舶法规已引入新造船EEDI强制性要求，上海碳交易市场已将水运行业纳入交易体系。◎◎图2-15基于IMO“2023战略”的减排场景货主的驱动力也不容忽视，例如由宜家、亚马逊、联合利华、米其林等跨国零售商成立的“零排放货/15/16航运低碳发展展望2023◎图2-16基于减排目标的替代燃料全生命周期排放强度◎图2-17不同减排场景下航运业绿色甲醇与绿氨需求规模预测（3）可持续燃料需求规模按照IMO“2023战略”，假定采用能效技术、船载碳捕集技术和潜在市场措施（目前IMO尚未确定是否允许采用碳信用进行抵消）贡献减排目标的20%，剩余80%的减排目标由替代燃料贡献，测算满足2030年、2040年和2050年减排目标下，航运业所使用的替代燃料全生命周期温室气体排放强度考虑到航运业引入替代燃料的“渐进性”，在较长一段时间内，燃油在航运能源中的份额将会逐步降低，而不会突然地、急剧地被取代。同时，随着替代燃料生产、运输、利用等各环节技术不断发展，未来甲醇、氨等替代燃料的全生命周期温室气体排放强度将逐步降低。根据上述不同减排场景下的燃料平均排放强度要求，假定未来航运替代燃料以绿色甲醇和绿氨为主，可初步测算需求。除宏观路径分析外，本报告针对30万吨超大型油轮（VLCC）和16000TEU超大型集装箱船采用不同替代燃料的经济性进行了初步测算，列于◎图2-18中国电动船舶发展概览内的船舶，较适合采用超级电容器充电模式或箱式相较于国际航运，国内航运呈现出船舶吨位较电源换电模式，这类船舶主要为客渡船和车客渡小、推进功率较低、航线相对固定等特点，因此在船；二是航程两小时以内、一到两天充一次电、总选择减排路径上也存在差异性。目前，国内已有储能4000kWh以内的船舶，较适合采用锂离子电400余艘LNG燃料动力船，一些甲醇、氢、氨燃料池舱充电模式，这类船舶主要为游览船和中短途货动力船正在开展试点应用。除替代燃料外，电动船；三是航程超过两小时、总储能大于4000kWh化是国内航运绿色转型的重要方向。经过近十年发的船舶，较适合采用箱式电源换电模式，这类船舶展，中国电动船数量已增长到300余艘；单船电池主要为长途货船和区域性营运船舶。容量从不到100kWh提升至57600kWh；船用电池类型涵盖铅酸电池、磷酸铁锂电池、超级电容等多种型式；电动船舶类型由小型游览船扩展到旅游船、客渡船、集装箱船等多种船型；相关配套设施从充电设施拓展至换电设施。根据电动船运营特点，目前主要有三种电动船方案：一是航次频繁、单航次半小时以内、总存储能量1000kWh以。图2-19不同电动船动力方案比较/17航运低碳发展展望2023如前所述，IMO已经设定在2050年左右实现温室气体净零排放的目标。尽管减排目标已经非施等）仍存在不确定性，各方对减排路径的看法仍不尽相同，航运业通向净零排放的道路上充满了挑战，主要体现在市场机制、技术选择和场景适配三市场机制方面，主要体现在经济要素措施尚未最终确定，虽然强制性温室气体税、可持续航运基金等“一揽子”措施中的经济要素已经列入了候选市场机制，但由于前期各方在共同但有区别责任、市场机制的要素、资金分配等方面未能达成一致，给航运业相关方的经济性测算和收益预测带来较大不确定性，进而影响整个航运业减排进程和技术路技术选择方面，主要体现在可供选择的减排技术路径中，航运业自主可控的部分仅限于船端的能效技术和船载碳捕集技术。单纯依靠能效技术无法达到净零排放目标，而船载碳捕集系统短期内难以实现大规模应用。相较而言，绿色替代燃料技术路径清晰且能够实现航运业深度减排，但因其生产和供应受制于陆上能源、化工乃至农业领域，航运业能否获得长期稳定的供应，存在较大不确定性。场景适配方面，不同水域不同船型适配的最佳减排方案存在显著差异，不存在“赢者通吃”的单一解决方案。对于远洋船舶，绿色燃料的可获得性、能量密度和燃料储存条件将是重要的考量因素，可选方案主要有LNG、甲醇、氨和生物柴油等燃料。对于内河和沿海船舶，燃料的储存和补给等相对容易实现，目前国内航运主要基于船端核算温室气体排放，电池动力方案更具优势。绿色燃料是一个相对宽泛的概念，IMO虽然制定了LCA导则，但只给出了燃料温室气体强度计算方法，并未明确什么是“绿色燃料”。通常认为能够大幅降低全生命周期温室气体排放的燃料均可被称为“绿色燃料”，包括生物质燃料（bio-fuel）和使用可再生能源制备的电制燃料（e-fuel）。当前使用绿色燃料被认为是航运业如期实现减排目标的根本性解决方案，然而绿色燃料可持续供应面临巨大挑战。据测算，1艘中欧航线16000TEU集装箱船若全程100%使用绿色甲醇燃料，年消耗量约5万吨。然而当前全球生物甲醇产量不到总产量1%，2022年产量仅为30~40万吨，供应缺口巨大。事实上，包括绿色甲醇、绿氨、生物LNG/合成LNG在内的所有绿色燃料都面临扩大产能的难题。目前全球已开展了小范围的绿色燃料制备试点和示范，但规模化推广仍存在一定障碍，今后10-20年中大力推动绿色合成燃料的规模化生产尤生物质燃料面临的挑战主要在于产能亟需提升。生物质燃料可由生物质废弃物制备获得，目前其制备技术仍处于起步阶段，预计未来会出现更为多样化的绿色燃料组合。生物质燃料可以使航运业在保持运营效率的同时加速减排进程，但由于现有的产能限制，以及来自其他行业的竞争，可能会使海运业面临短期的生物燃料供应短缺。因此，在生物质燃料发挥潜能之前，需全力推进可持续产能的电制燃料面临的挑战主要在于可再生电力成本问题。电制燃料技术是以电解水制氢技术为基础，并进一步将产生的氢气合成为甲烷、甲醇、氨等燃料和化工原料的低碳创新技术，目前部分国家已率先实现商业化和规模化。航运业应用电制燃料将面临各行各业的竞争，如果可再生电力供应不足，则会产生跨领域的可再生电力竞争，推升可再生电力成本，间接推升电制燃料价格，导致其竞争力下降，从而影响航运业的减排进程。/19/20航运低碳发展展望2023甲醇作为全球大宗化学品之一，具有产业链成熟、储运方便、环境友好等突出优势。在全球绿色低碳转型发展背景下，基于可再生能源制备的绿色甲醇燃料得到航运业的广泛关注，越来越多的航运巨头将甲醇燃料作为实现航运中长期减排目标的重点发展方向。截至2023年11月，全球甲醇燃料船舶（含订单）总数已经超过220艘。甲醇燃料备受青睐的主要原因在于：一是国际上对船舶燃料温室气体排放的核算覆盖全生命周期范畴，对于船公司而言，最为便捷、快速的减排方式是使用能够实现全生命周期碳中和的绿色燃料。绿色甲醇理论上属于碳中和燃料，具备实现中长期减排目标的潜力；同时，绿色甲醇生产路径多样，生物质甲醇、电制甲醇制备技术已相对成熟，中短期内具备更低的成本二是相较于其它替代燃料，甲醇在技术成熟度、安全性、规范标准完备性等方面具有一定优势，不存在明显短板制约因素。国际上二冲程低速甲醇燃料发动机已实船应用多年，未来四冲程中速机将陆续实现商用。IMO已通过了《甲醇/乙醇燃料船舶安全临时导则》，中国海事局发布了《醇燃料动力船舶技术与检验暂行规则》，中国船级社发布了《船舶应用甲醇/乙醇燃料指南》，甲醇船上应用安全性可以得到保障。甲醇燃料常温常压下为液体，无需低温防护，船上储存和运输相对便利，现有船舶燃油舱和岸上加油基础设施经改造后即可使用，极大地减少了甲醇动力船投资成本和营运操作难度，有利于船东及燃料供应商等相关方推广应用。与甲醇相比，氨是另一种被业界看好的航运燃料。氨便于储存运输，燃烧不产生CO2，且随着全球可再生能源和绿氢产业的大力发展，基于催化合成技术生产的绿氨具有成熟的生产工艺和良好的产业基础，未来具备规模化供应前景。在2035~2040年以后，与甲醇燃料相比，绿氨制备无需CO2，在原料获取、制备难度和未来产能方面更具优势。随着全球气候治理行动的深入推进，工业捕集CO2将不被接受作为绿色燃料生产所需的碳源，而空气直接捕集CO2效率低、成本较高，导致未来电制甲醇的成本可能进一步上升。而生物甲醇受原料供应限制