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为脱碳欧盟单边行动,全球航运减排难在哪里?

“双碳” 之下,交通领域如何转型?| 图源:pixabay.com

编者按

作为2016年《巴黎气候协议》里唯二未被提及的行业,航空和航运领域的减排一直争议颇多。一方面,排放额度的分配很难,例如一艘在中美间航行的船舶,船东、船舶经营人、运输的商品、商品运输的目的地可能均来自不同国家,船舶建造和运行的排放量如何划分意见不一致;另一方面,各国普遍认为,控制碳排放的各种举措增加运输成本,会影响出口国的利益,如果碳排放控制要求过于激进,将降低海运贸易商品的竞争力。

2021年7月,欧盟公布了名为 “Fit for 55” 的一揽子改革计划,拟在2026年之前将航运业完全纳入现有的碳市场,以确保2030年欧盟温室气体排放量比1990年水平减少至少55%。提案要求,碳市场涵盖欧洲经济区内部航运的所有排放、船舶在欧洲港口停泊期间的所有排放、从欧洲外港口出发航行进入欧洲港口船舶航程50%的碳排放和离开欧洲港口航行到欧洲外港口船舶航程50%的碳排放。

这一相当激进的管理措施,是否会冲击目前的全球航运碳减排战略?对于全球而言,船运减排有什么可行的路径?“双碳” 目标之下,大宗海上运输面临什么挑战?中国在哪些领域拥有最佳实践?

《知识分子》邀请交通运输部水运科学研究院首席研究员彭传圣,为读者抽丝剥茧,探析船运减排的难点与挑战。

撰文 | 彭传圣

责编 | 冯灏

1 “双碳” 之下,交通领域如何转型?

交通运输是国民经济和社会发展的基础性、先导性和服务性行业,需要为经济社会发展提供高效、便捷和经济的服务,同时需要落实平安、绿色发展的社会责任。不同运输方式适应不同货物或者人员的位移要求,其选择和发展也不是从减少全生命周期的碳足迹要求出发的。

因此,为实现 “双碳” 目标,迫切需要的交通方式碳足迹的增加,只能靠非迫切需要的交通方式或者其他行业碳足迹的减少而平衡。

而不同行业或者不同交通运输方式,实现碳达峰或者碳中和理应存在时间和空间差异。客观地看,鉴于当前公路和民航运输规模增长潜力较大,公路和民航面临的碳达峰压力也更大;鉴于民航和水路运输低碳或者零碳能源应用的固有技术困难,民航和水路碳中和的压力更大;鉴于碳达峰和碳中和需要付出成本,而中央政府财政支持有限,经济欠发达地区面临更大的减碳压力。

就目前而言,在交通领域,中央政府是要按照交通方式的不同将碳达峰(2030)、碳中和(2060)“双碳” 目标的责任和要求分解到省级政府,省级政府也将采用类似的方式将责任和要求分解到市县一级政府。

但是,对于 “双碳” 目标达成的经济影响,以及具体的技术潜力和路径选择,政府各个部门、各个层级之间的认识尚不统一。因此,在分解 “双碳” 目标相应责任和要求的时候,很难充分考虑领域差异、行业差异以及区域承担的能力差异。

在口号上,一些欠发达地区或者一些高碳排放行业声称能够提前或者及时实现 “双碳” 要求,一是从政治出发,表达坚决维护中央权威的姿态;二是寄希望于中央政府提供足够的财政支持。

但实际上,良好的愿望不能代替骨感的现实,涉及大规模能源转型的问题,中央政府能够提供的财政支持只能是杯水车薪且难以持久,若完全按照这些欠发达地区、高碳排放行业的愿望表达去分解 “双碳” 责任,他们面临的减排压力将是巨大的。

2 船行多港,碳排放归属如何计算?

根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的 “国家排放清单指南”,各种交通方式的核算边界有明确界定,只有始发港和到达港均为同一国港口的船舶航次的排放,才能计为该港口国的水运碳排放。原因是什么呢?因为只有这样是可行的——该国对这类船舶航行具有管辖权,就可以提出安全与运行要求,比如减速航行、靠泊码头使用岸电等,并监督设施。

而在始发港和到达港为不同国家港口的情况下,船舶航次的排放计为国际航运排放,由国际海事组织负责管理和控制。这是因为,此类船舶航行航线将途径不同港口国管辖的水域或公海,遇到各港口国提出不同的管理要求,船舶可能无所适从。

举例来说,我国国际远洋运输的二氧化碳排放总量并不全部计入我国,计入我国水运碳排放的只能是出发港和到达港均为我国港口的航段的国际航行船舶的碳排放,因为只有这类水运碳排放我国才能实施有效管理,比如,要求船舶采取减速航行或者靠港船舶使用岸电等措施减少碳排放。

具体到我国,在涉及国际运输时,中央政府专有管辖权,要求各省(区、市)按运营主体注册地原则,将国际远洋运输的二氧化碳排放总量单独报送生态环境部(按国际规则,只有始发港和到达港均为中国港口的部分属于中国水运排放),不计入运营主体所在省(区、市)的二氧化碳排放总量。

但是,在仅涉国内运输的时候,根据生态环境部的《省级二氧化碳排放达峰行动方案编制指南》(征求意见稿),按照交通工具的登记注册地,将相应交通工具的 “双碳” 责任和要求分派给注册地政府。

按经营主体注册地原则,对运输排放实施属地管理,实际上面临严重的监管有效性问题。例如,一艘在浙江登记注册的船舶长期在长江库区运行,因为浙江港口都具备岸电供应能力,就要求靠港船舶都使用岸电以减少碳排放。但是,这艘船舶实际航行的长江库区港口很少有具备岸电供应能力的,要船舶怎么落实浙江的要求呢?

因为地方政府及各类行政部门是碳排放目标的下达者和监管者,而碳排放企事业单位是目标的落实者或实现者,面对减碳硬约束,各个政府部门之间的矛盾(如,哪些类型的减碳措施值得财政激励以及财政激励资金如何使用、分配)未来将会显现。此外,当创造经济效益碰上减碳硬约束,政府和企业的矛盾也将会激化,值得警惕。

3 岸电,降低海运碳排放的重要途径

靠港船舶使用岸电,就是将市政电网的电力从港区供电系统引到码头上的船舶岸上供电系统,船舶靠港后,利用船岸连接系统将船舶岸上供电系统与船载受电系统进行连接,供给船上各类用电设施,满足船上冷藏、空调、加热、通讯、照明、应急和其它设备的电力需求,取代船上辅机燃油发电,减少碳排放。

目前,靠港船舶作业产生的主要排放污染源有:

1. 港作船舶和运输船舶在港区航行、作业和停靠过程中,消耗能源导致的温室气体和污染物排放,特别是大气污染物排放;

2. 港口机械和港作车辆工作过程中,消耗能源导致的温室气体和污染物排放,特别是燃油消耗产生的大气污染物排放;

3. 港口作业的干散货和液体散货装卸、运输和堆存过程中,发生扬尘、遗撒、溢散或挥发导致的环境污染物排放;

4. 集疏运火车和卡车在港区运行和等待装卸货物过程中,消耗能源导致的温室气体和污染物排放。

发达国家港口多年的量化分析结果均表明,来自靠港船舶的大气污染排放是港口大气污染的最大来源。2010年,美国长滩港的柴油颗粒物来源分析结果显示,整个港口的大气颗粒物中,货运船舶占64%、港作船舶占13%、集疏运火车8%、集疏运卡车占8%,港口机械占8% [1]。

而同年生效的《加州靠港船舶规则》强制要求:从2014年起挂靠每个加州港口的集装箱船(船公司船舶年挂靠港口25次以上)、邮轮(船公司船舶年挂靠港口5次以上)和冷藏货物运输船,靠港期间必须不断增加岸电使用率。具体要求:2014-2016年间,年岸电使用率达到50%;2017-2019年间,达到70%;2020年之后,达到80%。如果船公司挂靠船舶不能满足上述要求,每艘次额外停靠将酌情罚款1000-75000美元。

长期以来,中国海运(集团)总公司及其与中国远洋运输(集团)总公司合并成的中国远洋海运集团有限公司一直有航线挂靠洛杉矶港。

下表所示为2014年以来洛杉矶港和中远海集团在洛杉矶港挂靠集装箱船的岸电使用率。除了2020年下半年受疫情影响导致洛杉矶港挂靠船舶实际岸电使用率仅达到79%,较跪着规则要求的80%稍低外,其他各年,无论洛杉矶港还是中远海集团在洛杉矶港挂靠船舶实际岸电使用率,都超过加州靠港船舶规则要求,表明实施强制性政策推动靠港船舶使用岸电,可以有效改变港口和船公司的行为。

洛杉矶港和中远海运集团在洛杉矶港靠港集装箱船岸电使用率 | 图源:文献[2]

国际港口协会认为,靠港船舶使用岸电的关键在于电力来源是干净的、绿色的,否则,如果船舶使用的岸电来自燃煤电厂,电力就不是啊干净的、清洁的,就不会真正减少碳排放。

实际上即使电力来源结构不够清洁,岸电也具有如下好处——

1. 随着绿色发电(光伏、风电、潮汐能)的发展以及国家对煤电的控制,港口岸电使用的增加不会把污染传导给煤电;

2. 电力一般是不可储存的,在用电低谷时段,即使靠港船舶不使用岸电,煤电的生产与排放依然存在,过剩的电力供给靠港船舶将实实在在减少碳排放;

3. 鉴于我国燃煤发电长长期以来实施 “上大压下” 政策以及在脱硫、脱氮和除尘方面的技术进步,在我国燃煤电厂发电,与靠港远洋船舶使用辅机消耗残渣燃料油发电向比较,也更加干净;

4. 即使靠港船舶使用岸电是将污染物排放由港口转移到发电厂,但由于港口及周边产业密集、人员与居民众多,港口的污染高度集中带来的民众健康问题严重,靠港船舶使用岸电也会有效减少港区及城市的污染对民众健康的影响。

4 现状尚不乐观

目前,我国内地港口很少对大气污染来源(污染物总量及其来源构成)进行量化分析,可能出于以下种种原因:交通管理部门不想让本行业产生的污染影响自身形象、港口所在地政府不想让本地港口因为排放大而影响竞争力、港口不想让政府管理部门知晓自身的排放情况,等等。

而与此同时,我国大量建成的港口岸电供电系统没能有效发挥作用,是不争的事实。

截止2018年底,我国建成港口岸电供电系统3700余套,覆盖泊位5200余个,约占全国生产用泊位总数的22%,2019年这些泊位均具备岸电供应能力。但是,根据交通运输部对2019年全国各省区(安徽、广西除外)靠港船舶使用岸电的分析,全年只有约6万艘次靠港船舶使用岸电,仅占当年靠港船舶总艘次的0.52%,实际使用岸电总量仅约4500万千瓦时,换算为燃油量仅约10000吨,而当年靠港船舶实际使用的燃油量超过100万吨 [3]。

2019年以来,又有不少码头具备岸电供应能力,据统计截止2020年6月底,全国建成港口岸电供电系统5800多套,覆盖7200多个泊位,但是靠泊这些码头的船舶较少使用岸电的状况并没有改观 [4]。

限制究其原因,主要是以下几方面——

船公司投入大

为使靠港船舶能够使用岸电,船公司或船东需要改造船上受电系统,如果使用高压岸电,船上需要配置变压器等设备设施,岸电受电系统1MW容量需要投资约80万元;还需要培训船员具备安全和规范操作岸电受电系统的技能,这些都意味着船公司需要增加额外投入。

船长积极性不高

尽管国内一些港口为靠港船舶提供价格优惠、甚至免费的岸电,比如,深圳港靠港船舶使用岸电,船舶只需要付辅机燃油发电燃油成本的三分之一;南京龙潭集装箱码头靠港船舶使用岸电免费;岳阳港靠港船舶使用岸电免费……

港口还尽可能降低靠港船舶运营成本,使用岸电又能为船员营造相对安静的工作与休息环境、减少船上发电设备损耗等。但是,靠港船舶使用岸电意味着增加了操作环节,需要与岸上人员交接、配合完成,使用岸电不像使用燃油那样在船长或船员自己的自由掌控之下,显然增加了工作的繁琐性。

特别是对于长江流域航行的船舶而言使用岸电积极性不高,主要是内河船舶较小、装卸货物靠港时间短,但连接岸电系统可能占用更多时间,增加了时间成本。

国内岸电使用不具强制性

现行《大气污染防治法》仅仅在第63条第2款要求 “船舶靠港后应当优先使用岸电”,除此之外,并没有具体要求。尽管交通运输部基于《大气污染防治法》发布了《船舶大气污染物排放控制区实施方案》和《港口和船舶岸电管理办法》,规定了靠港船舶使用岸电的具体要求,但是并不能对违反规定的行为,设定具有法律效力的惩罚措施。

缺少强制推动靠港船舶使用岸电的法律基础,其他措施又难以改变船公司和船长行为习惯,因此,在我国不少港口靠港船舶使用岸电收费极低甚至免费的情况下,依然难以有效推动靠港船舶的岸电使用。

5 只要政府推动,总有企业和公众响应

由于我国交通运输业的大规模发展晚于发达国家,交通运输业又是一个以技术应用为主的领域,我们目前引以为豪的交通运输领域的高技术发展,实际上都是发达国家做过的,如高铁、大飞机、自动化集装箱码头、电动汽车等等。只是因为技术应用的门槛降低,我们具有后发优势和巨大的规模优势,新技术推广应用的效果容易凸显。

以加拿大为例,温哥华港是加拿大最大的集装箱港口,2020年集装箱吞吐量仅有347万标准箱,对比我国最大集装箱港口上海港,2020年集装箱吞吐量达到4350万标准箱。温哥华港至今没有自动化集装箱码头,“上海洋山港四期” 自动化集装箱码头2017年12月建成投产,设计年通过能力初期为400万标准箱、远期为630万标准箱,2020年吞吐量就达到420万标准箱,充分发挥了其自动化集装箱码头的规模效益。

日照港自动灌包作业线 | 图源:彭传圣

我们的另一个优势是只要政府推动,不管技术是否成熟、应用是否方便或者有没有经济效益,总有企业和公众主动或被动响应,为探索技术大规模应用的可行性提供了条件。社会分摊了一些错误的政府决策的成本,也扩大了一些正确的政府决策的效果,比如电动车的推广应用、液化天然气动力船舶的推广应用、船舶排放控制区实施以及港口岸电供电系统普及等。

促进运输工具、运输方式以及能源结构改善的科技应用可以带来大宗货物运输的碳减排收益。如内河船舶大型化、粮食和煤炭等散货改成集装箱运输以及集装箱码头轮胎式集装箱门式起重机驱动系统 “油改电” 等。

内河船舶大型化

交通运输的本质是实现人员或货物有目的的位移,对于同样类型的运输船舶,随着船舶载重吨的增加,完成单位运输周转量的燃油消耗或者二氧化碳排放将大幅度降低,因此,船舶大型化成为减少船舶燃油消耗或者二氧化碳排放,提高经营效益的有效手段。

长期以来,我国引导船舶标准化大型化、鼓励淘汰老旧船舶的激励政策卓有成效,我国内河船舶平均净载重吨由2001年的107吨[5]提升到2020年的1189吨 [6],提高了10倍,有效降低了我国内河运输的燃料消耗和碳排放强度。

粮食和煤炭等散货改成集装箱运输

大宗干散货通常都是以散装形态利用散货船进行运输,这种运输方式装卸船效率低、污染大,集疏运也是以散货形态通过铁路或者公路运输系统进行运输,运输过程中以及到达目的地后卸车操作环保问题多。

我国一些港口正在大力推行 “散改集” 运输方式,北方的粮食装入集装箱通过海运方式运到南方港口,再通过集装箱卡车直接运输到最终目的地;焦炭在沿海港口装入集装箱运往内陆钢铁厂;“散改集” 也逐渐成为矿石和煤炭等大宗干散货运输方式之一。港口开展 “散改集” 为整个干散货运输链各环节的环境保护提供了条件,也拓展了港口物流服务的途径。2020年天津港 “散改集” 完成了170万标准箱;广州港集团完成了150万吨干散货的 “散改集”。

轮胎式集装箱门式起重机驱动系统 “油改电”

鉴于轮胎式集装箱门式起重机(RTG)具有初始投资少、对地基基础要求低、可分期分批购置等成本优势;可以全场调度,机动灵活等便于生产组织管理的优点,成为全球近90%的集装箱码头选择的堆场作业设备,中国的绝大多数集装箱码头也都选用RTG作为堆场作业设备。常规的RTG使用柴油作为动力,在集装箱码头正常运作和RTG正常使用的情况下,每年每台RTG作业集装箱10万TEU以上、消耗燃油超过100t,这使得 RTG成为大多集装箱码头主要的大气污染物排放来源之一。

将RTG动力由柴油改成电力,所谓的 “油改电” 将有利于减少港区RTG的大气污染物排放,改善港区乃至港口城市的环境空气质量。在燃油价格高企的时候,为降低RTG的运营成本,我国大多港口自主开始将常规以柴油为动力的RTG改造成以电力为动力的电动RTG(ERTG)。

因为这一做法有利于节能减排,政府又从经济上给企业奖励,从而有力地推动了这一进程,目前,我国大多港口均完成了RTG “油改电” 的工作,共计完成改造2000多台,年减少港口柴油使用量超过20万吨,大量减少了港区大气污染物排放,为改善港区乃至港口城市的环境空气质量做出了应有的贡献。当前国外集装箱码头还有不少RTG仍然以柴油为动力。

现在,各种物流信息化系统应用和智能通讯手段的普及,为运输能力和运输需求在时间和空间上的适配、提高运输工具的实载率提供了条件。在完成同样货物周转量的情况下,减少运输车辆活动水平、减少货运燃料消耗强度、降低货运碳排放强度、提高企业经营效益。

当然也要看到,有些运输工具的空载不是互联网货运平台公司可以解决的。比如,我国苏州一家企业经上海港从美国进口重箱卸货后,需要将空箱送还到船公司的箱管公司(上海港);而苏州另一家企业需要经上海港出口货物到美国,又要到相应船公司的箱管公司(上海港)提取空箱到苏州装货后送到上海港发运,这样做是因为涉及到集装箱损坏的法律责任认定。

另外,还有一些运输工具的空载是不得已而为之,比如我国大量进口原油、铁矿石等,原油、铁矿石专用运输船往往只能重载进入我国港口卸载,回程空载;我国北方煤炭、粮食运往南方,南方却少有大宗干散货运往北方,货物运输的不平衡,导致沿海南行煤炭、粮食运输船实载率高于北行煤炭、粮食运输船,理论上回程只能空驶。需要更多的货运组织变革或者标准化才能解决。图片

致谢:辽宁师范大学王海壮对本文亦有贡献。

图片 参考资料(上下滑动可浏览)

[1] https://polb.com/environment/air#emissions-inventory 

[2] https://www.portoflosangeles.org/environment/air-quality/alternative-maritime-power-(amp)

[3] 彭传圣、朱建华、陈俊峰.夯实法律基础 推动靠港船舶使用岸电.中国水运报.2021年4月12日第1版

[4] 交通运输部办公厅. 港口岸电建设、使用情况和下一步工作. 交通运输部简报,第17期,2020年9月18日

[5] 交通部综合规划司. 2001年公路水路交通行业发展统计公报. https://wenku.baidu.com/view/2a20ef7bba1aa8114531d968.html

[6] 交通运输部. 2020年交通运输行业发展统计公报. https://xxgk.mot.gov.cn/2020/jigou/zhghs/202105/t20210517_3593412.html

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