干货满满！实现减碳目标的具体路径

1、中期减碳路径（2023～2030年）

2008年国际航运业的碳排放强度约为21.9 gCO2/吨海里，在此后十多年的发展中，能效技术逐步在新造船上得到应用，到2019年碳排放强度已降至15.67 gCO2/吨海里，较2008年的基准已降低近30%，离2030年碳排放强度目标仅差10%。考虑到EEDI第三阶段要求将于2022年/2025年起实施，以及低能效老旧船舶在未来十年将陆续淘汰，因此实现2030年减碳目标的难度并不大。

图1  国际航运业碳排放强度（2008年—2019年）

路径一：应用符合EEDI要求的能效技术。基于目前碳排放强度的实际情况，以及与2030年减碳目标的差距，对于集装箱、客滚船等绝大多数船型而言，应继续在EEDI框架下发展和应用满足EEDI第三及后续阶段要求的能效技术。

路径二：能效技术 + LNG燃料。鉴于大型散货船、液货船目前尚难以满足EEDI第三阶段要求，应在能效技术的基础上应用LNG燃料等低碳燃料实现进一步减排。

2、长期减碳路径（2030～2050年）

鉴于2020年前后的新建造到2050仍有一定存量，要实现2050年碳排放强度降低70%的目标，则要求2030年以后新造船的碳排放强度降幅需远高于70%，因此需要实现碳中和或零碳能源的规模化应用。对于近海船和远洋船，在服务航线、船舶尺度等方面均存在显著差异，因此在减碳技术路径的选择上也各有侧重。

图2 基于能量密度和含碳水平的能源选取原则

图3 远洋船和近海船的远期减碳路径

（1）近海船

近海船航程相对较短、靠港频次较高，对燃料能量密度的敏感性不高。因此，可考虑使用能量密度较低但减碳效果好的能源，例如氢燃料或者电池。同时，考虑到近海船载重吨位相对较小（1000～15000DWT），对推进功率的需求相对较低（5000kW以内），氢燃料电池、氢燃料内燃机功率范围随着技术发展有望逐步扩展，满足近海船的推进功率需求。

路径一：氢燃料+燃料电池。以MCFC和SOFC为代表的高温燃料电池具有较好的船用前景。目前，船用氢燃料电池的功率一般在350kW以内，正在向500～1000kW功率等级发展。除大功率燃料电池外，还需研究解决针对氢燃料泄漏、氢脆、快速升温、火灾等风险的控制技术。

路径二：氢燃料+内燃机。柴油-氢气双燃料内燃机在小型客船（16客位，440kW）上已有工程实践，基于天然气-氢气的气体燃料发动机也正在研发之中，已经实现了60%氢气与40%天然气掺混燃烧，正在进行100%氢燃料内燃机的关键技术攻关。氢燃料内燃机尚需解决异常燃烧、NOx排放等技术难题。

路径三：纯电池动力。考虑到船舶对于电池的安全性要求高于陆用行业，磷酸铁锂电池是较为均衡的船用电池技术路线。应用电池动力的船型目前以车客渡船、客船为主，未来有望进一步拓展至近海中小型运输船和各式作业船。电池动力推广应用需要进一步提升能量密度、可靠性、循环寿命、安全性等方面的性能。

（2）远洋船

远洋船续航里程高，对燃料能量密度要求较高，因此在燃料的选取原则上，能量密度的优先级应高于含碳水平，可考虑选用低碳燃料或者零碳富氢燃料。对于低碳燃料路径而言，考虑到能源制取路径不同，从前端来看需要逐步由化石能源过渡至碳中和能源；从后端来看需要采用碳捕捉与封存（CCS）技术。动力装置方面，从功率范围、热效率、燃料适应性等方面综合考虑，低速二冲程机仍具有一定竞争优势。

路径一：低碳燃料+低速二冲程机+ CCS解决方案。从船舶使用端看，基于化石能源的低碳燃料的减碳空间有限。从排放后处理的角度考虑，结合CCS技术是实现进一步减碳的解决方案之一。从陆用经验看，高能耗和高成本是制约CCS技术发展的关键因素，发展船用CCS技术同样需要解决经济可行性问题。

路径二：低碳燃料（碳中和）+低速二冲程机。以LNG、甲醇、二甲醚等为代表的低碳燃料在船舶使用端的减碳潜力较为有限，LNG不超过22%，甲醇和二甲醚不超过10%。因此需使用碳中和途径制取的低碳燃料，才能抵消船舶使用端产生的碳排放。碳中和燃料应用的主要挑战在于产量和价格问题。

路径三：氨燃料+低速二冲程机。氨燃料作为一种富氢燃料，在能量密度、储存方面较氢燃料有明显优势。随着氨燃料船型开发、氨燃料发动机研发等项目逐步推进，氨燃料动力船有望在2024年实现商业化应用。氨燃料在船上应用需解决腐蚀性、毒性、火焰传播速度低、燃烧范围较窄以及NOX、N2O排放等问题。

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