国际航运脱碳进程与思考

2023-02-16 16:56来源： 张清宝船舶技术法规研究中心

近年来，无论国内还是国外，节能减排、碳达峰/碳中和、绿色转型、绿色发展等词汇都不绝于耳，屡见报端。绿色发展成为时代发展的主旋律，绿色转型成为诸多行业的新需求。在这种全球绿色发展的大浪潮下，航运业也在积极寻求绿色转型。航运绿色转型涉及面广，内容多，本公众号将陆续推出系列文章详细讲解绿色航运那些事，敬请关注！

继降氮、限硫之后，脱碳成为近来航运绿色转型的另一个热议话题，因此，作为该系列文章的第一篇，本文以航运脱碳为主题，首先简单回顾航运脱碳的历史进程，然后再谈一谈航运脱碳的三个基本问题：一是航运脱碳的缘起；二是航运脱碳的目标；三是航运脱碳的路径。最后提出关于航运脱碳的一些思考。

航运脱碳的历史进程

为了保护海洋环境，防止船舶造成大气污染，国际海事组织（IMO）于1997年召开了防止大气污染的外交大会并通过了MARPOL73/78的1997年议定书，新增“防止船舶造成大气污染规则”作为公约的附则VI。MARPOL附则VI最初主要是对船舶排放氮氧化物、硫氧化物和破坏臭氧层物质作出规定和限制，并不涉及二氧化碳等温室气体。

随着国际社会对气候变化和全球变暖等问题关注度的提高，航运温室气体减排逐渐被IMO提上议事日程。于2003年召开的第23届IMO大会（Assembly）通过了A.963(23)决议，该决议将船舶温室气体减排列为IMO重要的政策议题，并要求海上环境保护委员会（MEPC）围绕该议题开展一系列评估和开发工作。

经过多年的研究与努力，MEPC在2011年召开的第62届会议上通过了对MARPOL附则VI的修正案，新增第四章“船舶能效规则”。该修正案已于2013年1月1日生效，主要规定了船舶能效设计指数（Energy Efficiency Design Index, 简称EEDI）、船舶能效管理计划（Ship Energy Efficiency Management Plan, 简称SEEMP）、能效技术合作与转让等方面的强制性温室气体减排要求。

随后，IMO于2016年对第四章“船舶能效规则”进行修正，推出了船舶燃油消耗数据收集系统（Data Collecting System，简称DCS），要求5000总吨及以上的船舶从2019年起每年都要向主管机关报告其所使用的各类船用燃油的消耗数据，并设立了船舶燃油消耗量数据库以提供可视化的船舶年度碳排放数据服务，该修正案已于2018年3月1日生效。

2016年，第70届MEPC会议通过了船舶温室气体减排战略路线图，初步确定了温室气体减排“三步走”战略实施时间表。按照路线图的设定，2018年第72届MEPC会议通过了《IMO船舶温室气体减排初步战略》（以下简称2018《初步战略》），这是IMO第一次系统性地阐述其推动国际航运业脱碳的总体规划和愿景。

2021年，海上环境保护委员会通过MEPC.328(76)决议对MARPOL附则VI进行了全面修订，将第四章更名为“国际航运碳强度规则”，并在该章新增了现有船舶能效指数（Energy Efficiency Existing Ship Index, 简称EEXI）和碳强度指数（Carbon Intensity Indicator，简称CII），该修正案已于2022年11月1日正式生效。

LNG混合动力驳船“Hummel”号

航运脱碳的基本问题

一、航运脱碳的缘起

航运业是全球贸易的生命线，其承担了80%以上的全球贸易运输量，对促进全球经济和保障物质供应起到了重要作用。尽管航运具有单位运输耗能低的优势，但其每年消耗大量的化石燃料并排放相当规模的温室气体。据IMO发布的《2020年IMO第四次温室气体研究报告》，2018年全球航运业温室气体排放量为10.76亿t，占全球人为温室气体排放总量的2.89%。其中，船舶的二氧化碳排放量高达10.56亿t。

“温室气体”在《联合国气候变化框架公约》（United Nations Framework Convention on Climate Change, 简称UNFCCC）中被定义为大气中那些吸收和重新放出红外辐射的自然的和人为的气态成分。简单地说，温室气体就是能产生温室效应的气体。科学早已证实，温室气体排放与全球变暖有密切关系。国际社会也早已对全球变暖问题予以关注并加以应对。

1992年通过的《联合国气候变化框架公约》是世界上第一个为全面控制二氧化碳等温室气体排放和应对全球气候变暖的国际公约，也是国际社会在应对全球气候变化问题上进行国际合作的一个基本框架。

1997年在日本京都召开的第三次缔约方大会（COP3）上又签订了《联合国气候变化框架公约》的补充条款——《京都议定书》（Kyoto Protocol）。该议定书将6种温室气体纳入控制范围，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。

2015年，又一个里程碑式的气候变化国际公约——《巴黎协定》（Paris Agreement）获得通过，其提出的目标是到本世纪末将全球平均气温升幅较工业化前水平控制在2℃以内，并努力争取将其控制在1.5℃以内。该协定对2020年后全球应对气候变化的行动作出了统一安排。

事实上，纵观航运脱碳的历史进程，IMO在航运业脱碳减排方面的工作是随着《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》、《巴黎协定》等国际气候变化公约的签署而逐步展开的，航运脱碳也是为协助实现气候变化国际公约设定的目标而采取的措施。

上海船舶研究设计院研发的氨燃料动力汽车运输船（PCTC）

二、航运脱碳的目标

紧跟2015年《巴黎协定》设定的温控目标，2018年MEPC第72届会议通过了2018《初步战略》。这是一个政策性框架，也是IMO第一次系统性地阐述其针对国际航运业推进温室气体减排的总体规划。该规划包含了IMO推进船舶脱碳的愿景和目标，其目标是以2008年为基准，到2030年航运碳排放强度降低40%，到2050年航运碳排放强度降低70%并且温室气体排放总量减半，本世纪内努力实现零排放。

该目标发布以后引起了业界的广泛关注和讨论。相关研究表明，IMO设定的脱碳目标与《巴黎协定》设定的温控目标之间存在一定差距，并且不断增长的船舶数量和航运碳排放量进一步使该差距加大。据克拉克森研究数据显示，尽管全球航运船舶数量增速放缓，但全球船舶数量持续增多。到2021年2月，全球商船船队中100总吨以上的船舶数量突破10万艘并且船舶大型化趋势明显（平均船舶大小达到21355载重吨）。

与此同时，全球航运温室气体排放量进一步增加，据联合国贸易和发展会议（简称贸发会议）在其发布的《2022年海运回顾报告》中指出，2021年，世界海运船队的碳排放量增加了近5%，现役船舶的平均年龄已经增加到近22年。

甲醇双燃料动力绿色船舶“STENA PRO PATRIA”

综合考虑固有的目标差距和目前的航运业实际情况，业界普遍认为IMO应在推进航运脱碳方面展现更大的雄心和力度。目前已有多个成员国向IMO提交了修改2018《初步战略》的提案，IMO将在2023年7月召开的MEPC第80届会议上对2018《初步战略》进行修订，新修订的航运脱碳目标肯定会高于2018《初步战略》中设定的目标，这意味着航运业将会面临更大的脱碳挑战。

三、航运脱碳的路径

鉴于航运业的复杂性和船舶类型的多样性，找到一个全行业通用的脱碳方案既不现实也不科学。各成员国和航运单位要在满足法规强制性规定的前提下，根据实际情况科学制定脱碳方案。作为指导航运业脱碳减排的战略性文件，2018《初步战略》提出了短期、中期、长期可能的备选减排措施清单。

采用可再生能源革新方案的客滚渡船“Blue Star Delos”号

不管采用什么脱碳减排措施（包括市场机制在内），航运脱碳的最终实现路径大概包括三种，一是排放源头控制，即使用低碳（如LNG、甲醇）或零碳（如氢、氨）替代燃料以及电能、风能、太阳能等清洁能源，从源头上控制二氧化碳的排放。二是排放过程控制，即进一步提高船舶能效，特别是在继续使用传统化石燃料的情况下，提高船舶能效可以减少燃料消耗，降低二氧化碳排放。提高船舶能效可以采取技术和/或管理措施，技术措施包括优化船体型线设计、使用节能减排型船用设备、采用船舶减阻新技术（例如空气润滑技术）等；管理措施包括降速航行、航线航程优化、航行状态优化(例如纵倾和吃水)、船舶外壳清洁、余热回收利用、靠泊使用岸电等。三是排放后再处理，即采用碳捕捉、碳收集、碳封存等技术对排放的二氧化碳进行处理。目前，三种脱碳路径均取得不同程度的发展，长期来看，随着技术的逐步成熟，使用零碳替代燃料将成为一种很好的选择。

关于航运脱碳的一些思考

一、脱碳只是手段，不是目的

如前所述，航运脱碳是为了应对全球变暖而采取的一种措施，其本身不是目的。因此，在选择脱碳方案时要综合考虑，不能为了脱碳而不顾其它温室气体的排放，通俗地讲就是不能“摁下葫芦浮起瓢”。因使用LNG燃料造成的甲烷逃逸（或甲烷滑脱）就是一个很好的例子。LNG作为一种替代燃料，相比传统重质燃油能减少25%左右的二氧化碳排放量，但在使用LNG的过程中会产生甲烷逃逸的现象。甲烷也属于温室气体而且其引起温室效应的能力大概是二氧化碳的二三十倍，甲烷逃逸的影响可能会抵消因使用LNG而减少二氧化碳排放量带来的好处，甚至带来更为严重的污染危害。基于这个原因，曾有环保组织建议IMO将LNG排除在船用替代燃料名单之外。船舶在营运过程中可能产生的其他温室气体还有N2O等，其温室气体效应更为显著。另外，航运脱碳还要综合考虑船用燃料全生命周期（从井下到尾迹）的二氧化碳排放量。

装备风帆装置的30万吨油船“凯力”号

二、航运要脱碳，更要安全脱碳

在全球都追求绿色发展的大背景下，航运脱碳是大势所趋，IMO以及各成员国都在积极推进航运绿色转型。绿色环保是航运追求的目标之一，但不管到任何时候，安全仍然是航运首要追求的目标。航运业的宗旨是提供安全高效便捷的运输服务，没有安全做保证，其它都无从谈起。因此，无论采取任何脱碳措施，应把保证航行安全贯穿于航运脱碳的始终。例如，在替代燃料中，氢和氨都属于零碳燃料，以氢或氨为燃料的船舶能实现彻底的绿色转型，但同时氢具有易爆炸性，氨具有毒性和腐蚀性，如何安全使用这两种替代燃料是业界必须高度重视的问题。虽然《国际船舶使用气体或低闪点燃料安全规则》（IGF规则）为船舶使用气体或低闪点燃料提供了一个国际标准和框架，但目前该规则仅包含船舶使用LNG作燃料时的要求，使用其他替代燃料的要求目前还未纳入到该规则当中，其他燃料主要通过替代设计来满足该规则的要求。另外，关于燃料电池、甲醇/乙醇、LPG等IMO制定了一系列单独的导则，指导业界使用，待时机成熟之后才会纳入到IGF规则当中。

三、脱碳技术是关键，公约法规是保障

航运脱碳不是一件容易的事，实现航运绿色转型需要资金、技术、管理、法规等多方面的支持和保障，其中脱碳技术是关键，要支持鼓励新技术的研发与应用，特别是零碳替代燃料及燃料系统技术。在已知的脱碳减排措施中，零碳替代燃料可能是实现《巴黎协定》温控目标唯一可行的解决方案。同时，要实现航运脱碳目标也离不开公约法规的保障。例如，纳入MARPOL附则VI中的几项减排措施——EEDI、EEXI、CII等具有法律约束力，可以对缔约国强制实施，从而有效保证船舶能效提升方面的效果。为了更好地实现脱碳目标，IMO还应进一步丰富完善脱碳减排法规，并通过强制审核等方式积极推动它们在各成员国国内的有效实施。各缔约方也应积极采取措施，及时转化国际公约，制定并逐步完善有关脱碳减排的国内法律法规，采取有力措施确保其被有效执行和遵守。