國際航運承擔了全球85%以上的國際貿易運輸量，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注。

近日，記者采訪有關專家學者了解到，隨著航運擺脫對多碳石油的依賴并轉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研發(fā)及工程實踐，鑒于船舶燃料低碳轉型是一項長期、復雜的系統(tǒng)工程，船用清潔燃料的推廣及規(guī)模化應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%，并努力在本世紀內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，根據部分激進組織的評估，為了實現(xiàn)總量降低50%的目標，應提出更加嚴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，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)略進行調整以形成減排最終戰(zhàn)略時，極有可能將原來本世紀內逐步消除海運溫室氣體排放的目標提前到2050年，這將對國際航運溫室氣體減排路線圖、時間表產生重大而深遠的影響?！?/p>

面對巨大的減碳壓力，IMO在初步戰(zhàn)略發(fā)布時提出了達到二氧化碳減排目標的技術候選措施，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，不斷推動船舶應用能效提升技術和裝置。然而，行業(yè)普遍認為僅依靠上述短期技術措施只能實現(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。加快能源低碳轉型，以實現(xiàn)航運綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。

從技術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用正在穩(wěn)步推進?？死松y(tǒng)計數據顯示，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當減排“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，復雜的溫室氣體排放導致目前減排形勢相當嚴峻，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，同時還應考慮能源全生命周期碳排放情況，使用生物質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設施方面都投入較大。目前，全球LNG燃料動力船舶數量約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，國內已新建/改造LNG燃料動力船超過300余艘，其應用水域已涉及沿海、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、經濟性、技術成熟度（配套能力）、法規(guī)完備性、可供應性等綜合適應性分析來看，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梅矫妫K端逃逸量并不大。而且這個問題通過后天技術跟進，逐步優(yōu)化和改善，是可以得到解決的?！倍嗖块T產業(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氣源供應不穩(wěn)定，缺乏合理的定價機制和供應體系。

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，我國能源領域諸多研究機構的預測均表明，天然氣在我國能源結構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、經濟性、技術成熟度、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，生物質甲烷、電合成甲烷等可再生能源制取技術正在加緊研發(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)動機技術也正在不斷優(yōu)化改進設計，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，船用技術裝備、規(guī)范標準、基礎設施等也將逐步發(fā)展完善。同時，吳順平表示，在儲氫方面，工業(yè)應用技術還不夠成熟?！耙皇菤浞肿虞^小，極易鉆進金屬材料的內部，導致材料氫脆損傷；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)火災爆炸等事故。所以對于氫燃料動力裝備技術要求極高，進而導致成本增加?！蹦壳埃邏簹鈶B(tài)儲氫在汽車行業(yè)應用已相對較為成熟，但適合船用的高密度儲氫技術尚無理想解決方案，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，要滿足國際遠洋航行船舶的應用需求，尚需進一步發(fā)展液氫儲存技術或在線重整制氫技術。

從技術角度而言，氨燃料較氫燃料更易于在船上應用，液氨體積能量密度約為液氫的1.5倍，其儲存及供應相對容易，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生二氧化碳，但氨燃料發(fā)動機需要引燃裝置且燃燒會產生氮氧化物，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?！?/p>

能源轉型未來趨勢

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性綜合選擇。

面向短中期的碳達峰目標，國內船舶減碳路徑應以“節(jié)約優(yōu)先”為導向，重點推進LNG燃料在船上應用。面向遠期的碳中和目標，總體上應遵循“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)模試點應用，建立技術儲備、積累風險防范經驗，為探索面向碳中和目標的“安全降碳”發(fā)展路徑奠定基礎。

目前有一定應用經驗和發(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’，應該想方設法從源頭解決問題。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，未來將逐步轉向可再生能源電合成和生物質制取途徑終極方案?！眳琼樒秸f。

CCS《航運低碳發(fā)展展望2021》認為，未來隨著綠色燃料產業(yè)鏈的逐步成熟，綠色甲醇和綠氨預計將超過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，在清潔燃料應用方面，不同航運領域的最佳方案將有較大差異。“對于國內船舶而言，由于其噸位相對較小、燃料補給方便，結合不同清潔燃料/動力裝置對船型的適應性，從短期內應用LNG、電池動力逐步過渡到未來應用甲醇、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、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?！蓖瑫r吳順平表示，現(xiàn)階段國內船舶圍繞LNG、甲醇、電池動力、氫、氨等其他清潔能源的應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論。

那么在如今的減排目標下，船舶應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》認為，實現(xiàn)清潔燃料在航運業(yè)規(guī)模化應用的最大挑戰(zhàn)，來自燃料的可獲得性。盡管部分零碳燃料，如氨作為化工產品的規(guī)?；a和儲運、分銷已經非常成熟，但航運減碳政策中對全生命周期碳排放強度的關注，需要供應采用綠色制備工藝生產的燃料。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的電制燃料仍在百萬噸級的規(guī)模，遠不能滿足需求；而生物質綠色燃料的規(guī)劃產量，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)?；瘧煤蛯崿F(xiàn)碳中和目標的瓶頸問題。

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、利用等構成安全挑戰(zhàn)。氨和氫燃料的加注基礎設施、海上運輸裝備以及船用應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險與不確定性。”吳順平說。CCS《航運低碳發(fā)展展望2021》也指出航運公司除需要應對燃料的供應和使用等中觀和微觀層面的經營性和技術性問題以外，還要面對在全球經濟和社會實現(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。

關鍵詞： 先立后破