未来世界船队及其碳排放量预测模型︱阿法牛
未来世界船队及其碳排放量预测模型︱阿法牛AlphaBull
支栀
大家好，我是阿法牛。
正如行业人士预料的那样，在全球环境问题上，继禁氮、限硫之后，很自然地，航运业将面临脱碳的挑战。
《2050年海事预测》
最新的《2050年海事预测》（Maritime Forecast to 2050）报告中，一项新提出的温室气体（GHG）路径模型有助于航运业在减少温室气体排放措施实施过程中准备与评估政策调整和技术变动的影响提供帮助。
借助长期GHG路径模型，该报告基于预计运量需求预测了2050年全球船队规模、燃料结构与二氧化碳排放量的可能结果。
该报告的主要作者之一、DNV GL监管事务部首席顾问地托尔·隆格说：“为满足IMO减少航运业温室气体排放的目标，船舶将被采取强制性措施。同样，为支持新能源科技的发展与利用，也将会有许多政策措施出台。当我们运用该模型分析为减少航运温室气体排放所采取的不同监管方式所带来的不同结果时，模型的结果是非常准确的。这些发现非常及时，有助于帮助IMO决定政策优先顺序以及采取何种措施。”
DNVGL《2019年能源转型展望报告》之一的《2050年海事预测》，不仅关注IMO温室气体排放目标，还关注外部对航运业日益增长的减排压力。它研究了能源效率、物流以及替代性燃料各种潜在发展趋势下航运业如何达到GHG目标。借助长期GHG路径模型，该报告基于预计运量需求预测了2050年全球船队规模、燃料结构与二氧化碳排放量的可能结果。
隆格说：“我们坚信，海事生态系统中每个利益相关者都应当了解这一研究结果。这里所说的利益相关者包括船舶设计师、造船厂、船东、运营商、承租人、发动机与储存系统制造商、港口船舶燃料和岸动力基础设施的公共和私人开发商，以及如银行、保险公司等其他金融行业参与者。”
GHG路径模型评估了多个未来发展情景。船队发展模块每年增减船只以平衡海上贸易需求下的船队供给运力。减排能耗模块每年评估现有船舶和新建船舶GHG减排措施。反馈回路通过增加新船维持船队贸易运力，从而调整航速。另一回路确保船队运用技术措施和燃油以逐年减少未来安装成本。这反映了技术的发展以及因日趋成熟而对市场的影响。
2050年以前航运业二氧化碳排放量预测
DNVGL的《2050年海事预测》介绍了三种模拟GHG路径模型的成果。其中两个强调船舶设计或运营要求，以便实现IMO目标。两者都为个体船舶制定相关规定，以鼓励必要的减排，但二者的侧重点有所不同（见表1）。
第一种途径假设现有船只和未来20年内修建的船只不会有向可替代的碳中性燃料的重大转变。这种情景下，自2040年起，新建船舶燃料必须完全转变。在此假设下，航运业不必考虑机器翻新和现有转换器与燃油的匹配，而只需继续根据相关度最高的燃油建造新船。
第二种情景则通过经营船舶的运营要求来实施渐进性改进。高级生物柴油和液化沼气等完全替代燃料是避免昂贵改造费用的首选。
第三种“现行政策”路径描述了如若没有进一步政策出台将会发生的局面。它假设IMO除现有的《能效设计指数》和《船舶能效管理计划》外不发布任何其他规定。
据估计，2008年航运业排放了9.21亿吨二氧化碳，2018年则排放了9.7亿吨。据DNVGL能源转型展望报告数据中运力需求增长39%，若碳浓度保持不变，2050年排放量将达到12.1亿吨。
隆格说：“所有路径中，节能措施和减速航行的影响重大，甚至可于2035年初期实现目标。这是因为这些措施不需要翻新船队设施。2020年代中期至后期，排放量将达到峰值。”
若没有进一步规定，除非替代燃料价格与化石燃料齐平，否则无法充分利用替代燃料达成IMO GHG目标。根据“现行政策”途径的预测，直至2050年，二氧化碳排放量将达到6.7亿吨，仅低于2008年水平四分之一多（27%）。在此情景下，二氧化碳浓度最终为8.2克每吨英里，比2008年减少了62%。而另外两种达成IMO目标的途径下，2050年碳浓度约为5.6克每吨英里，比2008年减少了74%。
结果表明，即使航运贸易增长缓慢或适度，实现IMO 2050年减少50%CO2的目标仍比减少70%碳浓度的措施要严格得多。
未来船队的燃料结构预测
全球航运业能源总用量预计将从2018年的10.6焦耳（EJ）上升至2025年的峰值11.6EJ（约合210公吨油当量）。至2050年，这一数据将降至9~9.5EJ，其中占比最大的分别为集装箱船（23%）、散货船（16%）和油轮（13%）。
在所有方案中，液化甲烷占2050年燃料结构的主要份额，从40%至80%不等（设计和运作要求途径见下图）甲烷的主要能源在化石、生物质和其他可再生能源间变化。
氨最有希望用于新建船舶的燃料碳中和。另一选择是逐步改变现有船舶所使用的、与当前燃油转换器兼容的完全替代性燃料，如用生物或电-柴油替代液体燃料，或生物/电-甲烷替代液化天然气。之所以看好氨的使用，是因为与氢气（H2）、液化沼气和合成甲烷相比，转炉、储存和氨作为燃料自身的转化器成本较低。
若要实现IMO GHG减排目标，到本世纪中叶，碳中和燃料必须占国际航运业30%-40%的能源供给。
而对于“现有政策”模拟方案，该模型预计将过渡部分燃料至其他燃料，2050年化石燃料将占93%，其中为50%为LNG，43%为液化燃料。在所有模拟路径中，由于价格原因，LNG使用率较高，预计LNG价格至2050年呈下降趋势。
在所有模拟情景中，2050年，岸电将通过电池和岸对船动力，提供5%-7%不等的船舶总能耗。合计为150至170太瓦时（terawatt hours）。服务和客运领域将占最大份额，将近18%的能源由电网供电。
研究结果表明，带脱硫装置的HFO价格实惠。使用重油和脱硫装置（洗涤塔）主要原因是HFO、LNG和低硫燃油/船用汽油价格存在差异。所有模拟方案都偏向于使用带脱硫装置的HFO。在“现有政策”方案下，带洗涤塔的HFO在船队燃料结构中占17%。
在《2050年海事预测》中进一步讨论了HFO的成本和可获得性，该报告还进一步完善了DNV GL的脱碳模型，以适应未来船舶在法规、可替代燃料、燃料转换器和燃料储备系统方面的新发展。
隆格总结道：“我们的模型表明，实现IMO GHG减排目标虽然有挑战性，但也是有可能的。进一步建模可帮助政策制定者和海运行业预测扩大可替代燃料供给下为满足新法规所产生的消费需求。”
编译自：
Forecastingthe effects of world fleet decarbonisation options, Sponsored by DNV GL, Lloyd’s List 03 Dec 2019