未來世界船隊及其碳排放量預(yù)測模型︱阿法牛AlphaBull

支梔

大家好，我是阿法牛。

正如行業(yè)人士預(yù)料的那樣，在全球環(huán)境問題上，繼禁氮、限硫之后，很自然地，航運(yùn)業(yè)將面臨脫碳的挑戰(zhàn)。

《2050年海事預(yù)測》

最新的《2050年海事預(yù)測》（Maritime Forecast to 2050）報告中，一項新提出的溫室氣體（GHG）路徑模型有助于航運(yùn)業(yè)在減少溫室氣體排放措施實施過程中準(zhǔn)備與評估政策調(diào)整和技術(shù)變動的影響提供幫助。

借助長期GHG路徑模型，該報告基于預(yù)計運(yùn)量需求預(yù)測了2050年全球船隊規(guī)模、燃料結(jié)構(gòu)與二氧化碳排放量的可能結(jié)果。

該報告的主要作者之一、DNV GL監(jiān)管事務(wù)部首席顧問地托爾·隆格說：“為滿足IMO減少航運(yùn)業(yè)溫室氣體排放的目標(biāo)，船舶將被采取強(qiáng)制性措施。同樣，為支持新能源科技的發(fā)展與利用，也將會有許多政策措施出臺。當(dāng)我們運(yùn)用該模型分析為減少航運(yùn)溫室氣體排放所采取的不同監(jiān)管方式所帶來的不同結(jié)果時，模型的結(jié)果是非常準(zhǔn)確的。這些發(fā)現(xiàn)非常及時，有助于幫助IMO決定政策優(yōu)先順序以及采取何種措施。”

DNVGL《2019年能源轉(zhuǎn)型展望報告》之一的《2050年海事預(yù)測》，不僅關(guān)注IMO溫室氣體排放目標(biāo)，還關(guān)注外部對航運(yùn)業(yè)日益增長的減排壓力。它研究了能源效率、物流以及替代性燃料各種潛在發(fā)展趨勢下航運(yùn)業(yè)如何達(dá)到GHG目標(biāo)。借助長期GHG路徑模型，該報告基于預(yù)計運(yùn)量需求預(yù)測了2050年全球船隊規(guī)模、燃料結(jié)構(gòu)與二氧化碳排放量的可能結(jié)果。

隆格說：“我們堅信，海事生態(tài)系統(tǒng)中每個利益相關(guān)者都應(yīng)當(dāng)了解這一研究結(jié)果。這里所說的利益相關(guān)者包括船舶設(shè)計師、造船廠、船東、運(yùn)營商、承租人、發(fā)動機(jī)與儲存系統(tǒng)制造商、港口船舶燃料和岸動力基礎(chǔ)設(shè)施的公共和私人開發(fā)商，以及如銀行、保險公司等其他金融行業(yè)參與者?！?/p>

GHG路徑模型評估了多個未來發(fā)展情景。船隊發(fā)展模塊每年增減船只以平衡海上貿(mào)易需求下的船隊供給運(yùn)力。減排能耗模塊每年評估現(xiàn)有船舶和新建船舶GHG減排措施。反饋回路通過增加新船維持船隊貿(mào)易運(yùn)力，從而調(diào)整航速。另一回路確保船隊運(yùn)用技術(shù)措施和燃油以逐年減少未來安裝成本。這反映了技術(shù)的發(fā)展以及因日趨成熟而對市場的影響。

2050年以前航運(yùn)業(yè)二氧化碳排放量預(yù)測

DNVGL的《2050年海事預(yù)測》介紹了三種模擬GHG路徑模型的成果。其中兩個強(qiáng)調(diào)船舶設(shè)計或運(yùn)營要求，以便實現(xiàn)IMO目標(biāo)。兩者都為個體船舶制定相關(guān)規(guī)定，以鼓勵必要的減排，但二者的側(cè)重點有所不同（見表1）。

第一種途徑假設(shè)現(xiàn)有船只和未來20年內(nèi)修建的船只不會有向可替代的碳中性燃料的重大轉(zhuǎn)變。這種情景下，自2040年起，新建船舶燃料必須完全轉(zhuǎn)變。在此假設(shè)下，航運(yùn)業(yè)不必考慮機(jī)器翻新和現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器與燃油的匹配，而只需繼續(xù)根據(jù)相關(guān)度最高的燃油建造新船。

第二種情景則通過經(jīng)營船舶的運(yùn)營要求來實施漸進(jìn)性改進(jìn)。高級生物柴油和液化沼氣等完全替代燃料是避免昂貴改造費用的首選。

第三種“現(xiàn)行政策”路徑描述了如若沒有進(jìn)一步政策出臺將會發(fā)生的局面。它假設(shè)IMO除現(xiàn)有的《能效設(shè)計指數(shù)》和《船舶能效管理計劃》外不發(fā)布任何其他規(guī)定。

據(jù)估計，2008年航運(yùn)業(yè)排放了9.21億噸二氧化碳，2018年則排放了9.7億噸。據(jù)DNVGL能源轉(zhuǎn)型展望報告數(shù)據(jù)中運(yùn)力需求增長39%，若碳濃度保持不變，2050年排放量將達(dá)到12.1億噸。

隆格說：“所有路徑中，節(jié)能措施和減速航行的影響重大，甚至可于2035年初期實現(xiàn)目標(biāo)。這是因為這些措施不需要翻新船隊設(shè)施。2020年代中期至后期，排放量將達(dá)到峰值。”

若沒有進(jìn)一步規(guī)定，除非替代燃料價格與化石燃料齊平，否則無法充分利用替代燃料達(dá)成IMO GHG目標(biāo)。根據(jù)“現(xiàn)行政策”途徑的預(yù)測，直至2050年，二氧化碳排放量將達(dá)到6.7億噸，僅低于2008年水平四分之一多（27%）。在此情景下，二氧化碳濃度最終為8.2克每噸英里，比2008年減少了62%。而另外兩種達(dá)成IMO目標(biāo)的途徑下，2050年碳濃度約為5.6克每噸英里，比2008年減少了74%。

結(jié)果表明，即使航運(yùn)貿(mào)易增長緩慢或適度，實現(xiàn)IMO 2050年減少50%CO2的目標(biāo)仍比減少70%碳濃度的措施要嚴(yán)格得多。

未來船隊的燃料結(jié)構(gòu)預(yù)測

全球航運(yùn)業(yè)能源總用量預(yù)計將從2018年的10.6焦耳（EJ）上升至2025年的峰值11.6EJ（約合210公噸油當(dāng)量）。至2050年，這一數(shù)據(jù)將降至9~9.5EJ，其中占比最大的分別為集裝箱船（23%）、散貨船（16%）和油輪（13%）。

在所有方案中，液化甲烷占2050年燃料結(jié)構(gòu)的主要份額，從40%至80%不等（設(shè)計和運(yùn)作要求途徑見下圖）甲烷的主要能源在化石、生物質(zhì)和其他可再生能源間變化。

氨最有希望用于新建船舶的燃料碳中和。另一選擇是逐步改變現(xiàn)有船舶所使用的、與當(dāng)前燃油轉(zhuǎn)換器兼容的完全替代性燃料，如用生物或電-柴油替代液體燃料，或生物/電-甲烷替代液化天然氣。之所以看好氨的使用，是因為與氫氣（H2）、液化沼氣和合成甲烷相比，轉(zhuǎn)爐、儲存和氨作為燃料自身的轉(zhuǎn)化器成本較低。

若要實現(xiàn)IMO GHG減排目標(biāo)，到本世紀(jì)中葉，碳中和燃料必須占國際航運(yùn)業(yè)30%-40%的能源供給。

而對于“現(xiàn)有政策”模擬方案，該模型預(yù)計將過渡部分燃料至其他燃料，2050年化石燃料將占93%，其中為50%為LNG，43%為液化燃料。在所有模擬路徑中，由于價格原因，LNG使用率較高，預(yù)計LNG價格至2050年呈下降趨勢。

在所有模擬情景中，2050年，岸電將通過電池和岸對船動力，提供5%-7%不等的船舶總能耗。合計為150至170太瓦時（terawatt hours）。服務(wù)和客運(yùn)領(lǐng)域?qū)⒄甲畲蠓蓊~，將近18%的能源由電網(wǎng)供電。

研究結(jié)果表明，帶脫硫裝置的HFO價格實惠。使用重油和脫硫裝置（洗滌塔）主要原因是HFO、LNG和低硫燃油/船用汽油價格存在差異。所有模擬方案都偏向于使用帶脫硫裝置的HFO。在“現(xiàn)有政策”方案下，帶洗滌塔的HFO在船隊燃料結(jié)構(gòu)中占17%。

在《2050年海事預(yù)測》中進(jìn)一步討論了HFO的成本和可獲得性，該報告還進(jìn)一步完善了DNV GL的脫碳模型，以適應(yīng)未來船舶在法規(guī)、可替代燃料、燃料轉(zhuǎn)換器和燃料儲備系統(tǒng)方面的新發(fā)展。

隆格總結(jié)道：“我們的模型表明，實現(xiàn)IMO GHG減排目標(biāo)雖然有挑戰(zhàn)性，但也是有可能的。進(jìn)一步建?？蓭椭咧贫ㄕ吆秃＿\(yùn)行業(yè)預(yù)測擴(kuò)大可替代燃料供給下為滿足新法規(guī)所產(chǎn)生的消費需求?！?/p>

編譯自：

Forecastingthe effects of world fleet decarbonisation options, Sponsored by DNV GL, Lloyd’s List 03 Dec 2019