作为全球贸易的大动脉,航运业能耗体量大、减排链条长,其脱碳路径关乎能源绿色低碳转型未来。
国际海事组织(IMO)于2023年通过了旨在实现航运业净零排放的温室气体减排战略,并于2025年批准了落实该战略的核心中期机制——IMO净零框架,目标是到2050年实现全球航运业净零排放。
在IMO减排框架推动下,绿色船舶订单持续增长,甲醇、氨、电池动力等多条技术路线加速竞逐。但与此同时,燃料供应不足、基础设施投资巨大、国际认证标准趋严等问题仍待破解,船东、港口和能源企业也在等待更清晰的行业方向。
当前航运脱碳走到哪一步?哪些技术路线更有可能率先落地?中国企业在新一轮绿色航运竞争中处于什么位置?围绕这些问题,在由生态环境部宣传教育中心主办、中国南方电网有限责任公司支持的“汇聚多元力量,赋能绿色转型”主题宣传活动上,中国船舶集团上海船舶研究设计院副院长李路接受了21世纪经济报道专访。
强制脱碳要求倒逼绿色燃料成本下降
《21世纪》:绿色燃料的成本处于什么水平?未来有没有向传统燃料价格靠拢的可能?
李路:当前绿色燃料的成本很高,以绿色甲醇为例,成本是常规化石燃料的3至4倍。
价格走势由需求决定:IMO制定了强制减排要求,2030年航运碳排放要较2008年下降40%,2050年要实现净零排放,达不到要求的船舶将无法运营。强制要求会持续推高绿色燃料需求,商业化的供应端会随之跟进,长期来看成本有下降空间。
《21世纪》:我国航运脱碳的发展路径应当如何规划?
李路:船舶航区可以分为远洋、近海、内河三类,其中航运主体是远洋与近海航线,这类船舶基本都要满足IMO规则,需要入籍、取得IMO编号,因此必须遵循国际统一规则。
内河航运的标准相对可控,但据我了解,国内内河航运的标准也在向IMO靠拢,符合国际绿色发展的整体趋势,我国也不会在这一领域落后太多。
内河航运可选的技术路线更多,且市场体量相对较小,加之内河船舶航程较短,可以应用电池动力,类似新能源汽车的换电模式——安装标准化电池箱,航行一段距离后在港口充电或换电。目前长江、珠江等流域都有项目在推进,内河电动化比远洋更容易落地。远洋船舶吨位大、功率高,受电池能量密度限制,不可能装载过多电池,暂时无法用电池作为主动力。
我认为,仅依靠传统节能技术难以实现IMO提出的长期减排目标。近年来行业通过船体轻量化设计、船机桨协同优化以及加装水动力节能装置等方式,已使单位运输周转量二氧化碳排放较2008年下降约30%至35%。但要进一步实现深度减排,仍需依靠替代燃料和新型减排技术共同推动。
《21世纪》:国内航行船舶与远洋船舶的绿色化要求是否存在差异?不同国家和地区的要求是否不同?
李路:减排核心标准由IMO制定,全球所有远洋船舶都需要满足该统一要求。各国也可能出台自身的配套法规,但减排核心要求基本都与IMO的减排框架保持一致。
甲醇路线供应链仍需完善
《21世纪》:目前我国主导的绿色船舶能源路线是哪一种?
李路:目前我国甲醇燃料路线走在前列,技术成熟度较高,安全性也优于氨燃料,但核心瓶颈在于供应链不完善、供应量不足。
我国在绿电领域经过多年投资建设,已经具备一定产业优势。同时,甲醇可以通过生物质制备,我国国土面积广阔,农业秸秆等生物质资源丰富,这是其他国家不具备的优势。但当前生物质制甲醇的总量仍不足以支撑整个航运业的需求,还有提升空间。
值得一提的是,碳捕集技术是近年来受到行业关注的新型减排技术之一,通过对主机尾气中的二氧化碳进行回收和储存,实现船舶运行过程中的减排。目前我院为山东海运设计的8.2万吨散货船已经安装碳捕集系统,二氧化碳捕集率达到30%,并已投入运行。
与此同时,智能化技术也正在成为提升船舶营运能效的重要方向。通过航线优化、能源管理和自主航行技术应用,可以进一步降低船舶运营能耗。中船集团正在推进自主船舶技术研发,计划在“十五五”期间实现L3级自主船舶应用,并推动L4级高度自主船舶技术突破。
《21世纪》:航运脱碳是行业共性难题,在能源、港口与供应链协同方面应当如何推进?当前产业链协同的核心堵点是什么?
李路:当前航运替代燃料的技术路线很多,相对成熟的是液化天然气,但这些新型燃料相较于当前占据市场主导地位的化石燃料,无论技术成熟度还是燃料可获得性,都还不具备完全替代的优势,技术与供应链都尚未完全成熟。
这就带来了最核心的问题:船东、港口以及供应链各方都无法明确未来的主流技术方向。比如,马士基曾一度高度认可甲醇路线,近期又转向液化天然气,背后不仅仅有技术因素,也有供应链、燃料成本过高的因素,船东难以承担全生命周期的成本。
任何一种燃料要实现大范围应用,从能源供应商、港口加注设施到整个供应链,都需要非常大的投资,如果未来方向不明确,各方都会举棋不定。这种技术路线的不确定性,是产业链协同不足的重要原因。
除此之外,能源供应的选择也和各国的资源禀赋、政策导向高度相关。比如,我国甲醇资源丰富,发展甲醇燃料有天然优势。欧洲则更倾向于氨燃料,因为氨可以通过绿电电解海水制氢和从空气中获取氮后再合成,不需要依赖生物质原料,欧洲推进氨燃料的力度更大。不同国家、港口都会结合自身优势选择路线,这也让产业链协同的复杂度进一步提升。
《21世纪》:生物质制甲醇的效率处于什么水平?有多大提升空间?
李路:提升空间主要在两个方面:一是可以通过技术手段降低生产过程的能耗;二是可以通过技术优化降低单位甲醇的生物质消耗量。
《21世纪》:沿着国际港口布局充电设施,能否支撑远洋电动船舶的应用?
李路:这个方向目前行业关注度很高,纯电池动力船舶已经有不少落地案例。比如,宁波海运的“宁远电鲲”轮,运行于宁波舟山港到乍浦港的沿海航线,就是采用纯电动力,到港后进行充电。
除纯电动力外,电池技术也正越来越多地应用于大型远洋船舶和海工装备的混合动力系统,通过削峰填谷提升能源利用效率,这将成为未来船舶电动化的重要发展方向之一。
但对于远洋航线,电池目前只能起到辅助调峰的作用,无法作为主动力。要实现远洋船舶零碳,还是要依靠零碳燃料,比如甲醇必须是绿色甲醇,氨必须是绿氨,液化天然气(LNG)也必须是绿色LNG;另一种技术路线是碳捕集,将船舶排放的二氧化碳收集、液化和储存,但目前还做不到100%捕集。
《21世纪》:电池动力(绿电)船舶未来是否有大规模应用的可能性?
李路:远洋船舶应用电池动力,必须先解决能量密度的问题,和新能源汽车的逻辑一致——充一次电的续航里程有限,行业正在研发的固态电池就是为了提升续航能力。
船舶也是同样的道理,远洋船舶单次航程可达一两万海里,航行过程中无法充电,必须自带足够的能源满足全程需求。因此,船舶电动化是长期趋势和发展方向,但落地周期较长,短期内远洋船舶仍将以内燃机驱动作为主流。
目前行业已出现多个示范案例,例如由上海船舶研究设计院设计、运行于长兴岛至横沙岛航线的超级电容动力渡船,以及运行于宁波港与嘉兴港之间的740箱纯电动力集装箱船,均已投入实际运营。