摘要：自船舶燃油数据收集机制实施以来，国际海事组织定期形成燃油消耗数据报告，总结数据收集、报告等相关情况。为明晰近年来5 000总吨及以上国际航行船舶每年的燃油消耗和碳排放情况，探析未来船舶能源走势，基于MARPOL公约附则VI 2021修正案和有关导则的规定，以及燃油消耗数据报告，按照能效设计指数的船型和尺寸分类，对比分析国际海事组织提供的2019、2020、2021年度燃油消耗最新数据，为我国船舶能耗数据分析工作提供借鉴。
关键词：船舶；国际航行；燃油消耗数据；碳排放
一、引言
2016年，国际海事组织 ( International Maritime Organization，IMO ) 海上环境保护委员会 ( Marine Environment Protection Committee，MEPC ) 第70届会议审议并通过《经1978年和1997年议定书修订的1973年国际防止船舶造成污染公约》( 以下简称MARPOL公约 ) 附则VI关于船舶燃油消耗的数据收集系统 ( Data Collection System，DCS ) 的修正案 ( MEPC.278 ( 70 ) 号决议 )，于2018年3月1日生效。2017年，MEPC第71届会议审议并通过《2017年国际海事组织船舶燃油消耗数据库开发和管理导则》( MEPC.293 ( 71 ) 号决议，以下简称《2017数据库导则》)，作为IMO燃油消耗数据库开发和管理的指南。根据MEPC.278 ( 70 ) 和MEPC.293 ( 71 ) 号决议，秘书长应向MEPC递交年度报告，包括总结收集的数据、缺失数据的状况及MEPC可能要求的其他相关信息。2021年，MEPC第76届会议审议并通过2021年经修订的MARPOL公约附则VI ( MEPC.328 ( 76 ) 号决议，以下简称MARPOL公约附则VI 2021修正案 )，该修正案是MARPOL公约附则VI的一份综合文本，于2022年11月1日生效，其对附则VI第4章作了较大幅度的调整，但对DCS相关规定的修订较少。[1]2022年，MEPC第78届会议审议并通过《2017数据库导则》的替代文件——《2022年国际海事组织船舶燃油消耗数据库开发和管理导则》( MEPC.249 ( 78 ) 号决议，以下简称《2022数据库导则》)。[2]由于《2022数据库导则》对《2017数据库导则》的调整较少，主要增加了营运碳强度方面的要求，其他无本质变化，因此为便于讨论将两者统称为《数据库导则》。
本文基于MARPOL公约附则VI 2021修正案和《数据库导则》，根据审议通过的提交给IMO船舶燃油消耗数据库的燃油消耗数据报告 ( 2019年、2020年和2021年 )，分析并对比2019年、2020年和2021年全球5 000总吨及以上的国际航行船舶燃油消耗和碳排放情况，探析未来船舶能源走势，供主管机关、船舶所有人、船舶经营者、船员等相关方参考。
二、船舶燃油消耗数据库的相关规定
MARPOL公约附则VI 2021修正案第27条对收集和报告船舶燃油消耗数据及相关的数据库维护、管理和使用作了具体规定，主要包括要求从2019年开始，5 000总吨及以上的船舶应收集其使用的每种燃油类型的燃油消耗数据，以及其他指定数据 ( 包括用于计算运输工作量指标的数据 )，并向其主管机关报告，主管机关应将这些数据报送到IMO船舶燃油消耗数据库；秘书长须按照《数据库导则》，负责管理燃油消耗数据库，并向MEPC递交年度报告。
根据MARPOL公约附则VI 2021修正案附录IX，船舶提交给IMO船舶燃油消耗数据库的信息包括船舶识别号 ( IMO编号 )、每日历年数据提交的起止时间 ( 起始日期、终止日期 )、船舶技术参数。船舶技术参数包括船型、总吨位、净吨位、载重吨、主机和大于130 kW的往复式内燃机副机输出功率 ( 额定功率 )、能效设计指数 ( 如适用 )、冰级、按燃油类型的燃油消耗数据 ( 以吨计 )、用于收集燃油消耗数据的方法、航行距离、在航时间等。
根据《数据库导则》，每份年度报告至少应包括以下内容及MEPC要求的任何其他信息：( 1 ) 从事国际航行的所有5 000总吨及以上船舶每年消耗的各类燃油总量；( 2 ) 按照EEDI ( Energy Efficiency Design Index，能效设计指数 ) 船型和EEDI尺寸分类 ( 包括不受EEDI约束的“其他”类型船舶 )，从事国际航行的5 000总吨及以上船舶每年消耗的各类燃油总量、航行距离和航行小时数，向数据库报告的从事国际航行的5 000总吨及以上船舶的数量，未收到数据的在附则VI缔约方登记的从事国际航行的5 000总吨及以上的船舶数量。秘书长应采取措施确保数据库的完整性，包括对数据进行质量控制和核查，以查明丢失的船舶数据和提交数据中的明显错误。
关于EEDI船型的定义，笔者认为EEDI船型是指根据MARPOL公约附则VI 2021修正案第24条要求需要计算满足要求的EEDI的船舶类型，即受EEDI约束的船型，共计12种，包括：散货船、兼用船、集装箱船、豪华邮轮、气体运输船、杂货船、液化天然气 ( Liquified Natural Gas，LNG ) 运输船、冷藏货船、滚装货船、滚装货船 ( 车辆运输船 )、滚装客船、液货船。根据MARPOL公约附则VI 2021修正案第22条，客船需要计算达到的EEDI的，但根据第24条客船不受EEDI约束，因此认为客船不属于EEDI船型。
三、船舶燃油消耗数据库数据的统计分析
根据MEPC 76/6/1、MEPC 77/6/1、MEPC 79/6/1号文件附件中的2019、2020、2021年《提交给IMO船舶燃油消耗数据库的燃油消耗数据总结报告》( 以下简称《总结报告》)，分析、对比2019、2020、2021年的燃油消耗数据。其中：MEPC 76/6/1、MEPC 77/6/1是根据《2017数据库导则》编写的，而MEPC 79/6/1是根据《2022数据库导则》编写的，为最新的报告。
( 一 ) 船舶数量统计分析
根据《总结报告》，整理有关船舶数量的统计情况，见表1。
表1 船舶数量的统计情况 艘
注：①此处船舶指估计属于MARPOL公约附则VI 2021修正案第27条管辖范围的潜在船舶，数据主要来自于IHS Markit，该清单一般在报告日历年1月提供。②此处船舶指向全球综合航运信息系统 ( Global Integrated Shipping Information System，GISIS ) 燃油消耗模块报告数据的船舶。③此处船舶指未向GISIS燃油消耗模块报告数据的船舶，该清单一般在报告日历年的次年7月提供；失踪船舶清单中船舶的数量较船舶清单中船舶的数量与报告数据船舶的数量的差值大，可能是因为有新船的加入等情况。④此处船舶指在报告期总结报告前仍未修正数据的船舶，因此相关数据也未纳入报告期分析报告中。
经主管机关核实反馈，有一部分失踪船舶又报告了数据，对于另一部分失踪船舶，主管机关核实后认为其不属于MARPOL公约附则VI 2021修正案第27条管辖范围，这类失踪船舶情况主要包括船舶报废或闲置、仅在一国国内运营 ( 即不从事国际航行 ) 或船舶不相关 ( 如由于没有推进装置 )。
根据数据核查结果，数据出现明显错误的情况包括重复报告 ( 如船舶同一活动数据重复提交、船舶变更主管机关或认可组织后重报数据 )、不正确的船舶特征参数 ( 如航行小时数超过一年小时数、载重吨和燃料消耗数据异常 )、船型归类错误 ( 如船舶被错误地归类为“其他”“液货船”“客船”“滚装货船”“气体运输船”等船舶类型 ) 等。以上情况可为我国主管机关在验证及向IMO报送能耗数据时提供借鉴。
根据《总结报告》，整理与船舶数量相关的统计情况，见表2。
表2 与船舶数量相关的统计情况
注：①船舶数量报告率指报告数据的船舶数量与船舶清单中船舶数量的比值；②总总吨位：表示统计范围内所有船舶总的总吨位；③船舶总吨报告率指报告数据的船舶总总吨位与船舶清单中船舶总总吨位的比值；④船舶数量剔除率指未纠正数据的船舶数量与报告数据的船舶数量的比值；⑤船舶总吨剔除率指未纠正数据的船舶总总吨位与报告数据的船舶总总吨位的比值；⑥船型归类错误率指船型归类错误的船舶数量与报告数据的船舶数量的比值。
从表2可以看出，经过2019年船舶燃料消耗数据报告期，在船舶数量和总吨报告率、船舶总吨剔除率、船型归类错误率等方面，2020年、2021年报告期的相关数据均有改善，2020年、2021年报告期提交的数据中的错误数量大大少于2019年，且2020年和2021年的数据质量相近。因此，2020年、2021年报告期的数据质量要好于2019年。2020年、2021年报告期数据质量的改善，除与船舶自身报告数据质量的提高有关外，也与秘书处采取的确保数据库完整性的措施密切相关。值得注意的是，2020年、2021年报告期未纠正数据的船舶数量及数量剔除率比2019年有所增加，相关船舶还须及时纠正错误数据，以确保年度总结报告的准确性。
为解决船舶报告率不能达到100%的问题，建议IMO督促各个国家主管机关根据船舶登记等相关信息，完善GISIS中的船舶和公司详情模块，制定各国的应报告数据的船舶清单，再参照IHS Markit的数据，制定IMO的应报告数据的船舶清单，而不是主要依赖于IHS Markit的数据确定清单，因为IHS Markit的数据也存在老旧和更新不及时等问题。
针对数据明显错误及纠正不及时的船舶，建议IMO整理一份详细清单分发给各个国家主管机关，以便主管机关在港口国及船旗国监督时重点检查相关船舶，并采取针对性措施，确保报告数据的准确性。
( 二 ) 燃油消耗量统计分析
《总结报告》将“客船”从《数据库导则》中“其他”类型船舶细分出来，单独作为一种船舶分类。《总结报告》按照EEDI尺寸分类，给出了从事国际航行的5 000总吨及以上14种船型船舶 ( 包括12种EEDI船型、客船、“其他”类型船舶 ) 及所有船型船舶的每种燃油的年度消耗总量及汇总数据。这也为我国船舶能耗数据分析工作提供了一种思路。
燃油种类共有9类，包括：船用轻柴油/重柴油 ( Marine Gas Oil/Marine Diesel Oil，MGO/MDO )、重燃油 ( Heavy Fuel Oil，HFO )、轻燃油 ( Light Fuel Oil，LFO )、液化天然气 ( Liquified Natural Gas，LNG )、液化石油气 ( Liquified Petroleum Gas，LPG ) -丁烷、LPG-丙烷、乙醇、甲醇、其他 ( 如乙烷、生物柴油等燃料 )。为便于分析，将MGO/MDO、HFO、LFO归类为船用传统燃料，将LNG、LPG、乙醇、甲醇及其他等归类为船用新型燃料。
1.所有船型船舶燃油消耗量统计分析
根据《总结报告》，按照燃料种类，整理所有船型船舶燃油消耗量的统计情况，见表3。与所有船型船舶燃油消耗量相关的统计情况见表4。
表3 所有船型船舶燃油消耗量的统计情况
表4 与所有船型船舶燃油消耗量相关的统计情况
注：①燃料碳转换系数及含碳量参见《2018年新船达到的能效设计指数 ( EEDI ) 计算方法导则》，其他燃料的碳转换系数统一按3 tCO2/tFuel计算。
从表3、表4可以看出，2020年报告期燃料消耗量和CO2排放量较2019年均有较大幅度减少，分别降低约4.68%、4.44%，这除与采取的船舶降碳措施有关外，也可能与受新冠疫情影响导致的船舶营运活动量降低有关。但是，从2021年报告期的数据来看，2021年的数据与2019年的数据接近，燃料消耗量和CO2排放量均有微小幅度的减少，分别降低约0.39%、0.17%。由此可见，2020年报告期燃料消耗量和CO2排放量的减少，大概率是受新冠疫情影响，而2021年受新冠疫情影响较小。从3年的总趋势来看，在船舶采取降碳措施的背景下，船舶燃料消耗量和CO2排放量是在减少的。
2020年和2021年相对于2019年CO2排放量的降幅均略低于燃料消耗量的降幅，说明燃料的平均含碳量有所升高，这可与每种燃料的消耗量及含碳量相印证。经计算，2020年、2021年消耗燃料的平均含碳量较2019年分别升高约0.25%、0.22%，这是一个很不好的趋势。
与2019年相比：2020年除HFO、乙醇的消耗量降低 ( 且降幅较大 ) 外，其他种类燃料的消耗量均有较大幅度增长，且2020年没有报告消耗乙醇；2021年除HFO、甲醇的消耗量降低 ( 且降幅较大 ) 外，其他种类燃料的消耗量均有较大幅度增长。即使低碳燃料的消耗量增加，但MGO/MDO、LFO这两种含碳量较高 ( 比HFO还高 ) 的燃料，本来消耗量就较大，而且增幅又大，这就导致了CO2排放量的降幅不及燃料消耗量的降幅。MGO/MDO、LFO消耗量的大幅增加，可能与2020年全球限硫令的实施有关。
与2019年相比，2020年、2021年传统燃料 ( HFO、LFO、MGO/MDO ) 的消耗量占比分别下降1.07%、1.14%，新型燃料 ( 除HFO、LFO、MGO/MDO外的燃料 ) 的消耗量占比逐年相应提升；LNG的消耗量分别增长14.23%、20.42%，在消耗燃料数量中的占比分别提高了0.98%、1.03%，说明LNG作为一种过渡型的降碳燃料，目前有扩大使用量的趋势。LPG、其他燃料的消耗量虽然远不如LNG，但使用态势与LNG类似，且表现出更为强劲的增长趋势；而甲醇、乙醇等燃料的消耗量随年度波动较大，说明这两种燃料的应用还不成熟，在海船上的应用还有待观察。预计未来船用新型燃料，如LNG、LPG、甲醇等的使用量会越来越大，呈现出爆发式增长，代表了船用燃料的发展趋势及降碳路径的选择方向。
2.燃料消耗与船型相关性的分析
船舶燃料消耗的种类和数量情况，尤其是船用新型燃料，与船型有着密切关系。
根据《总结报告》，按照船舶类型，整理各种船型船舶燃料消耗量的统计情况，见表5。从表5可以看出，2021年、2020年、2019年燃料消耗量前3的船型依次为集装箱船、散货船、液货船，且这3种船型各自的燃料消耗量占比几乎均在20%以上，表现出相同的规律，2021年、2020年的占比几乎均比2019年有所提升；2021年、2020年、2019年这3种船型合计的燃料消耗量占比分别为76.05%、76.93%、73.78%。此外，LNG运输船的燃料消耗量也不少，紧跟上述3种船型之后，表现出逐年增长的趋势。与2019年相比，2021年、2020年客船、豪华邮轮、其他等船型的燃料消耗量可能受新冠疫情影响，呈现大幅下降态势，而杂货船、冷藏船等船型的燃料消耗量有所增加，客滚船的燃料消耗量变化趋势不稳定。
表5 各种船型船舶燃料消耗量的统计情况
根据《总结报告》，整理各种船型船舶LNG消耗量的统计情况，见表6。从表6可以看出，LNG运输船、气体运输船占据了LNG消耗量的绝大部分，这也是由船舶特性决定的，2021年、2020年、2019年的比例分别达95.82%、96.71%、97.58%，且占比有逐年降低的趋势，说明其他船型船舶消耗LNG的数量在增加。液货船、客滚船、集装箱船、散货船等船型船舶的LNG消耗量虽然不多，但呈现出较大的增长趋势。兼用船、冷藏船没有消耗LNG。
表6 各种船型船舶LNG消耗量的统计情况
关于乙醇燃料：2019年有液货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用149 t乙醇，除液货船外的船型船舶均无报告使用乙醇；2020年乙醇消耗报告数据为0；2021年有杂货船报告使用4 849 t乙醇，除杂货船外的船型船舶均无报告使用乙醇。
关于甲醇燃料：2019年有液货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用25 188 t甲醇，“其他”类型船舶报告使用4 363 t甲醇，此外无报告使用甲醇；2020年有液货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用75 727 t甲醇，客滚船 ( 1 000载重吨以上 ) 报告使用1 904 t甲醇，此外无报告使用甲醇；2021年有液货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用12 975 t甲醇，客滚船 ( 1 000载重吨以上 ) 报告使用56 t甲醇，此外无报告使用甲醇。
关于LPG-丁烷燃料：2019年有“其他”类型船舶报告使用1 182 t丁烷，此外无报告使用丁烷；2020年有液货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用1 562 t丁烷，此外无报告使用丁烷；2021年有气体运输船 ( 10 000载重吨以上 ) 报告使用989 t丁烷，有液货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用1 039 t丁烷，此外无报告使用丁烷。
关于LPG-丙烷燃料：2019年有杂货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用1 576 t丙烷，液货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用4 618 t丙烷，此外无报告使用丙烷；2020年有散货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用5 105 t丙烷，气体运输船 ( 10 000载重吨以上 ) 报告使用479 t丙烷，杂货船 ( 3 000载重吨以上 ) 报告使用11 038 t丙烷，此外无报告使用丙烷；2021年有散货船 ( 20 000载重吨以上 ) 报告使用1 783 t丙烷，集装箱船 ( 15 000至40 000载重吨 ) 报告使用8 477 t丙烷，豪华邮轮 ( 25 000至85 000总吨 ) 报告使用2 020 t丙烷，气体运输船 ( 10 000载重吨以上 ) 报告使用20 225 t丙烷，其他船型报告使用2 121 t丙烷，此外无报告使用丙烷。
综上所述，船用新型燃料主要由液货船 ( 有甲醇、乙醇、丙烷、丁烷、LNG等 )、气体运输船 ( 有LNG、丙烷等 )、LNG运输船 ( 有LNG等 )、客滚船 ( 有甲醇等 )、杂货船 ( 有LNG、丙烷等 )、集装箱船 ( 有LNG等 ) 等使用，且载重吨较大的船舶使用量较多，近3年的消耗有所起伏。船用新型燃料的使用与船型有着密切关系，其消耗主要集中在液货船、气体运输船、LNG运输船等船型船舶上，这是由船舶特性决定的，其他船型船舶也有使用，但数量较少。因此，船用新型燃料在集装箱船、散货船、杂货船等船型船舶上还有广阔的应用前景。
( 三 ) 碳强度相关数据统计分析
《总结报告》按照EEDI尺寸分类，给出了从事国际航行的5 000总吨及以上14种船型船舶及所有船型船舶的数量、总总吨位、总载重量及年度总航行距离和年度总航行小时数等汇总数据。此外，2021年的《总结报告》首次给出了按照EEDI船型和船舶大小分类的碳强度——年度营运能效指标 ( Annual Efficiency Ratio，AER ) 或cgDIST ( 使用总吨作为载运能力计算营运碳强度的指标[3]，cg代表船舶总吨，DIST代表航行距离 )。
根据《总结报告》，整理所有船型船舶碳强度相关数据的统计情况，见表7。从表7可以看出，与2019年相比：虽然2020年船舶数量增加1.84%、总载重量增加3.36%，但是年度总航行距离下降了5.05%、年度总航行小时数下降了3.99%；而2021年的情况也是类似，船舶数量增加3.49%、总载重量增加5.28%，但是年度总航行距离下降了4.73%、年度总航行小时数下降了4.97%。说明2020年、2021年船舶的营运活动量降低，这可能与新冠疫情和全球经济发展形势有关。由于《总结报告》未给出2019年、2021年单艘船舶的运输工作量 ( 载重量与航行距离的乘积 ) 的汇总值，无法分船型计算船舶营运碳强度，因此不能判断国际航行船舶总体的碳强度走势。预计随着国际航运碳强度规则的进一步实施，国际航行船舶碳强度会在波动中进一步降低，进而实现IMO温室气体初步战略提出的目标。
表7 所有船型船舶碳强度相关数据的统计情况
2021年各种船型船舶碳强度的统计情况见表8。从表8可以看出，2021年散货船、兼用船、液货船、滚装货船 ( 车辆运输船 )、集装箱船等船型的营运碳强度较低，说明这些船型具有较高的能源效率；而豪华邮轮、客滚船、冷藏船等船型的营运碳强度较高，这些船型的能源效率较低。因此，从能效的角度看，应该多发展营运碳强度较低的船型船舶。
表8 2021年各种船型船舶碳强度的统计情况
四、总结及展望
基于IMO的2019、2020、2021年度燃油消耗数据总结报告，分析对比2019、2020、2021年的燃油消耗数据，明晰了这三年来5 000总吨及以上国际航行船舶燃油消耗和碳排放情况，探析了未来船舶能源走势，相关结果可供相关方参考。结果表明：2020、2021年的数据质量近似且均好于2019年；2020、2021年燃料消耗量和CO2排放量较2019年均有所减少，但每吨燃料的平均碳含量较2019年均有升高，船用新型燃料的消耗量虽然较少，但有了较大幅度增长；集装箱船、散货船、液货船是燃料消耗量前3的船型，LNG运输船紧随其后；船用新型燃料的使用与船型有着密切关系，其消耗主要集中在液货船、气体运输船、LNG运输船等船型船舶上，其他船型船舶也有使用，但数量较少；受全球经济形势和新冠疫情影响，船舶整体的碳强度变化趋势尚不明朗，预计随着国际航运碳强度规则的进一步实施，国际航行船舶碳强度会在波动中进一步降低。船用新型燃料在集装箱船、散货船、杂货船等船型船舶上还有广阔应用前景，其使用量代表了船用燃料的发展趋势及降碳路径的选择方向。目前并没有一种新型燃料可以完全替代燃油在船用燃料中的中心地位。[4]此外，IMO的船舶燃油消耗数据分析可为我国船舶能耗数据分析工作提供借鉴。由于仅对比分析了2019年、2020年和2021年这三年的船舶燃油消耗数据库相关数据，不具有特别强的代表性，未来可持续跟踪研究，进一步分析船舶燃油消耗和碳排放情况的变化趋势。
参考文献：
[1] 薛树业.国际航运碳强度规则解读[J].世界海运,2022(4):5-11.
[2] 石珣,董丽娜.现有船能效EEXI、CII、SEEMP最新技术要求解析[J].中国船检,2022(7):46-50.
[3] 上海海事局,上海海事大学船舶能效数据中心.船舶能效和营运碳强度国际公约及国内法规汇编[M].上海:上海浦江教育出版社,2022:417.
[4] 邢辉,李想.船用替代燃料应用进展[J].世界海运,2023(2):16-24.
作者简介：
张英，中海油能源发展股份有限公司，工程师。
薛树业，上海海事大学商船学院、船舶能效数据中心，工程师。
*上海市科技计划“上海船舶智能运维与能效监控工程技术研究中心”项目资助，项目编号：20DZ2252300。
本文刊发于《世界海运》2023年第5期，转发须注明作者和原文出处。
