码头低碳化发展路径与措施——上海国际航运研究中心港口发展研究所 谢文卿

随着航运业控制碳排放的呼声越加强烈，港口作为国际航运物流中的重要一环，对绿色低碳港口建设的期望也越加明显。

2021年，德国杜伊斯堡港提出以液氢为燃料，结合可再生能源、储能和各种氢技术、Power-to-X技术在码头场站内设置一个可持续能源系统，以实现建造“零碳”码头的设想；同时，天津港也正式宣布北疆港区C段智能化集装箱码头将通过风电和光伏供能，使其成为全球首个“零碳”码头，虽然两者都是以港口局部设施为试点，但从侧面也反映出当前全球港口建设“低碳”、“零碳”码头的大趋势。

然而，想要建设“零碳”码头，则首先应通过碳足迹跟踪港口的生产经营活动，明确港口核算边际及排放类型。

一、国际港口碳排放核算边界及方法

根据现有的国际公认相关准则主要有：温室气体协议（GHG）、空气质量和温室气体工具（AQGG）、碳足迹指导文件（CFGD）三种。

其中，温室气体协议是目前国际上政府和企业使用最为广泛的碳排放核算工具，核算结果通常应用于了解、量化和管理温室气体排放；而空气质量和温室气体工具则是国际港口协会（IAPH）开发的工具系统；碳足迹指导文件是世界港口气候倡议公司（WPCI）联合一些港口共同制定的指导性文件，目的在于对致力于开发自己的碳足迹核算方法的港口提供技术指导。

基于上述指导性文件与准则，港口在核算碳排放前首先要明确排放对象范围（3类排放源）与排放核算的边界范围（3种边界范围），然后才能对港口排放有更加全面与充分的了解。

表1 基于GHG协议港口碳排放核算对象范围

资料来源：温室气体协议（GHG），SISI整理。

区分排放源的类型更加便于港口或企业加强对温室气体排放的管理和控制，并使社会产业不会发生大规模重复核算排放量的情况发生（存在例外的是，第2类排放源中港口购买并消耗电能的排放量，还将被作为发电厂的第1类排放源进行核算，而港口第3类排放源也大多会在产品制造企业端进行核算）。因此，GHG协议要求企业的温室气体排放核算至少应包括第1类和第2类排放源。

表2 基于GHG协议港口碳排放核算边界范围

资料来源：温室气体协议（GHG），SISI整理。

同时，进行港口碳排放核算时，还需要确定核算范围，并从港口是否具有实际控制权角度进行区分，主要包括物理边界、组织边界和营运边界三种。

由于港口产业的特殊性，其中物理边界除了港口陆域范围外，还应包括水域范围，即挂靠港口的船舶排放也应纳入核算范围；而组织边界主要从企业角度出发，将企业在外投资项目的碳排放量也纳入核算范围，如果仅对属地港口碳排放进行核算，则可暂不考虑组织范围；最后，营运边界是考虑港区内仓库堆场、物流车辆等其他承租方或相关企业，如果港口无法直接或间接控制租户的活动，则在核算时不应将租户的排放也纳入。

此外，港口员工生活采购、旅行消费等所造成的排放，对于港口排放而言十分小，因此没有必要纳入考虑。

表3 港口相关活动碳排放源的类型示意

资料来源：SISI整理。

二、当前港口减少碳排放的一般做法

根据港口排放源的分类以及核算边界的划分，港口为降低碳排放，优先开展的是将港内所有机械设备从“柴油动力”转化为“纯电设备”，因为煤炭、柴油等石化燃料作为一次能源使用，不仅能耗高、碳排放量大，而且易产生粉尘/固态颗粒，对空气影响较大，且部分国家或地区的港口推进设备调整为纯电设备，也是考虑根据国家在减碳方面的安排，电力产业本身要实现“零碳”，继而港口设备用电后的碳排放也是相对较低的；

部分港口改用LNG燃料作为替代，虽然具有气价便宜（“俄乌冲突”爆发使国际天然气供应紧张，价格已大幅飙升）、设备改装成本低、罐装技术成熟使其安全性较高，供应相对充足，且燃烧颗粒物较少等优势，但LNG始终不是清洁能源，其二氧化碳排放较燃油和轻柴油仅低25%，能在一定程度上降低碳排放，但仍不能满足2050年目标，因此仅作为“过渡型能源”，建议港口企业适度使用。

而电力驱动是目前最佳的减排方式，但使用电力并不意味着即是清洁能源，因为购买电力能耗也将被作为第2类排放源纳入港口核算（根据所在地区的电网基准线排放因子进行核算），只有使用太阳能、风电等可再生能源以及氢能等转换的电力才是真正的清洁能源。

表4 常用能源的碳排放因子

根据常用能源的碳排放因子，直接使用煤炭与燃油的排放量无疑是最高的，而天然气的排放量依然很大，只有电能排放量远低于其他能源，但依然不能作为建设“零碳”或“低碳”码头的主要能源。

三、能源更新之外的降碳措施

除了从能源上进行彻底改变外，港口降低碳排放的方式还有很多，例如加强能源利用（电能回馈技术的应用）、提升单位能耗效益（优化集疏运方式）、加强碳排放控制（碳捕捉技术应用）、实施碳中和举措（生态修复抵消碳排放）等。因此，港口运营企业结合前述碳排放核算边界对自身港口生产环节逐一进行优化，也能有效支持港口打造“低碳”新名片。

（1）优化集疏运体系严控抵港船舶碳排放

以新加坡港区的碳排放实测结果为例，港口核算边界范围之内碳排放比例最高的应属抵港船舶，因此要打造“零碳”港口仅靠港区自身设施全部使用清洁能源还远远不够，应严格要求抵港船舶减速航行、使用岸电，并对在港碳排放采取碳中和的措施加以弥补。

同时，在新加坡港外集疏运车辆虽作为第3类排放源（港口无法控制），未纳入统计；但从系统性的角度，港口不仅应积极减少港内运输环节、降低空驶或空箱调研，还应积极鼓励支线驳船、进港铁路等集疏运模式发展，其单位运力的能耗远低于公路车辆，对降低港口外部碳排放有巨大作用。

表5 新加坡港区排放检测实例

（2）提升设备电动化与“减排”技术应用

无论采用太阳能、风能、氢能、核能等何种能源，港口都应加快机械设备的电力驱动改造，以满足更加符合清洁标准要求的驱动系统，尤其是轮胎式集装箱门式起重机、叉车和运输车辆；而对于报废前无法实施动力系统改造的设备，应采用排放控制技术，如应用柴油机微粒过滤器、选择性催化还原脱硝技术（SCR）等降低港口能源污染。同时，在岸桥以及龙门吊等大型起重机械上安装能量回馈装置，可以把在电机调速等过程中产生的再生电能回馈到电网，供其他设备使用，进一步降低起重机械工序能耗，提高能源利用率，间接减少温室气体排放。

此外，港口还应提高建筑物能效水平，积极采用高效空调系统、双层玻璃窗和LED灯或其他节能照明系统等。

图1  2011-2019年中国港口吞吐量及CO2排放量

数据来源：邓红梅，《港口碳排放现状及减碳措施分析》，（2021.12）。

（3）数字化技术和智能化技术应用优化流程减碳

技术作为第一生产力，其对港口绿色低碳发展的作用也是极其显著的。以新加坡为例，其开发的海上数字港口信息平台（DigalPORT@SGTM），能为港口活动上下游企业提供实时信息，以便更好地协调、规划和分配港口资源。

该数字平台内有一个JIT计划和协调系统，可以更高效地调度抵港船舶与物流车辆，实现货物装卸、船舶加油、船舶再补给、修理和维护等业务的无缝衔接，使抵港船舶能够更好地优化其航行速度、航线或抵达时间，以达到减少船舶等候时间的目的，并相应减少其在港口码头及水域停靠所排放的废气。

除了与抵港船舶互动外，新加坡港还利用技术和数字化优势来支持脱碳业务发展，包括已开发出的智能原动机，可以利用传感器和远程信息处理技术，帮助驾驶员“生态驱动”，避免了硬刹车和过度加速，从而降低油耗。同时，还尝试通过数据分析，进一步优化路线、速度和加速的自主原动机，以提高原动机的能源效率，目前计划从2023年起将这种测试工作扩展到40台自主原动机，以覆盖堆场和码头，与没有系统支持的传统柴油使用模式相比，每集装箱移动可减少50%的排放量。此外，智能电网管理和多能源系统通过监测港口装备设施、码头大楼和其他港口设施的能源效率，可以进一步降低港口能耗。

由此可见，数字化与智能化对港口低碳模式转型作用巨大；除了建设智能电网外，电池储能系统、虚拟发电厂、铝驱动能源采购，以及基于仿真和机器学习的科技控制系统，每年能为港口降低耗电量3%至5%。当前，这个系统可以管理网络中的各种能源，为不同情况下的特定电力需求选择最优的能源组合，通过分析，它还能够利用天气数据选择合适的替代能源来补充发电。

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