本刊記者 何寶新

DNV船級(jí)社最新的《面向2050年的海事展望》展示了他們溫室氣體路徑增強(qiáng)模型的分析結(jié)果。該模型針對(duì)24類最新的燃料場(chǎng)景，為決策過(guò)程提供了洞察支撐，從而實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)健、更適合未來(lái)的航運(yùn)業(yè)減排解決方案。

DNV海事首席顧問(wèn)、《面向2050年的海事展望》第一作者Eirik Ovrum表示，海事業(yè)需要通過(guò)未來(lái)燃料結(jié)構(gòu)中的所有碳中和選項(xiàng)，滿足當(dāng)前以及加速實(shí)現(xiàn)的航運(yùn)業(yè)脫碳目標(biāo)的需求。這對(duì)燃料生產(chǎn)、配送和加注基礎(chǔ)設(shè)施的投資決策構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)，也包括了船端技術(shù)。

最新的《面向2050年的海事展望》報(bào)告，運(yùn)用了DNV溫室氣體路徑模型的增強(qiáng)版本，構(gòu)建并運(yùn)行了最新的場(chǎng)景組合，對(duì)“未來(lái)的燃料轉(zhuǎn)型開展探索”。Ovrum說(shuō)：“結(jié)果表明，未來(lái)的燃料結(jié)構(gòu)高度依賴基本假設(shè)，尤其是關(guān)于燃料價(jià)格和政策雄心的假設(shè)。因此，船東需要能夠反映未來(lái)不確定性的轉(zhuǎn)型計(jì)劃，以及能提升穩(wěn)健性、減少碳風(fēng)險(xiǎn)的靈活燃料方案?！?/p>

該報(bào)告全面介紹了溫室氣體路徑的增強(qiáng)模型。簡(jiǎn)言之，船隊(duì)發(fā)展模塊每年根據(jù)海運(yùn)貿(mào)易需求添加和除役船舶。減排應(yīng)用模塊評(píng)估可得的解決方案——替代燃料、能效措施和降低航速——從而減少所有現(xiàn)有船舶及新造船每年的二氧化碳排放。

針對(duì)未來(lái)船舶燃料結(jié)構(gòu)的建模

該模型更新了目前的脫碳場(chǎng)景組合，以研究未來(lái)燃料結(jié)構(gòu)與碳中和燃料推廣應(yīng)用的決定性因素。這些場(chǎng)景用于分區(qū)域評(píng)估燃料成本。報(bào)告還闡述了全球各地區(qū)燃料生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)燃料結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響。

DNV表示，研究結(jié)果凸顯了實(shí)現(xiàn)特定脫碳途徑的關(guān)鍵因素。對(duì)于需要有足夠的靈活性和韌性、以應(yīng)對(duì)一系列未來(lái)可能出現(xiàn)的監(jiān)管和技術(shù)情形的行業(yè)來(lái)說(shuō)，基于場(chǎng)景的分析將為新造船和陸上燃料基礎(chǔ)設(shè)施的戰(zhàn)略決策提供幫助。

圖1 溫室氣體路徑模型

DNV分別探討了兩大脫碳雄心路徑下各自的12類場(chǎng)景，路徑之一是IMO目標(biāo)，即航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)IMO當(dāng)前初始溫室氣體戰(zhàn)略中的目標(biāo)，到2050年溫室氣體總排放水平相比2008年減少一半；另一路徑是到2050年實(shí)現(xiàn)完全脫碳。

采用六種不同的“燃料家族”模擬了下列能源來(lái)源可得性：生產(chǎn)生物燃料的可持續(xù)生物質(zhì)（比如生物MGO、生物甲醇等）、生產(chǎn)電化燃料的可再生電力（即電化MGO、電化甲醇/氨等）和結(jié)合CCS技術(shù)的制備用化石燃料（即藍(lán)色燃料）。對(duì)于這三類燃料家族中的每種燃料，如報(bào)告所述，在基礎(chǔ)價(jià)格上對(duì)相應(yīng)燃料家族賦予相對(duì)于其他燃料家族的“高”或“極高”的燃料價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

報(bào)告還探索了特定燃料類型的三種成本變化，其中探討了每個(gè)燃料家族中不同燃料的相對(duì)成本差異。

圖3為24類編號(hào)場(chǎng)景下到本世紀(jì)中葉的能源結(jié)構(gòu)展望情況。《面向2050年的海事展望》中更全面地介紹了24種能源結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)包括：

圖3 各類燃料在2050年的應(yīng)用展望

——IMO目標(biāo)場(chǎng)景：化石燃料在燃料結(jié)構(gòu)的總能耗中占53%—63%比例。碳中和燃料（不包括電網(wǎng)電力）的比例為30%—40%。

——2050年完全脫碳場(chǎng)景：化石燃料被全面淘汰。

——所有場(chǎng)景：約3.5%的總能源來(lái)自電網(wǎng)電力，主要來(lái)自岸電，也包括電池動(dòng)力船舶。

船舶能從碳中和燃料中獲得什么樣的能源？

DNV表示，在大多數(shù)場(chǎng)景中，到2030年約5%的能源消耗來(lái)自碳中和燃料。在IMO目標(biāo)場(chǎng)景中，2040年這一比例將增至20%左右，取決于具體場(chǎng)景。在2050年完全脫碳場(chǎng)景中，2040年碳中和燃料的比例將達(dá)到40%-50%。

一些碳中和燃料將在至少一個(gè)場(chǎng)景假設(shè)中主宰2050年能源結(jié)構(gòu)組成，即生物MGO和電化MGO、生物L(fēng)NG、藍(lán)氨和電氨，以及生物甲醇。

在碳中和燃料中，碳中和Drop-in摻混燃料（比如生物MGO、電化MGO、生物L(fēng)NG、電化LNG）在IMO目標(biāo)場(chǎng)景中的比例大于在2050年完全脫碳場(chǎng)景中的比例。

DNV表示，能對(duì)2050年航運(yùn)業(yè)能源結(jié)構(gòu)作出貢獻(xiàn)的燃料家族范圍很窄，這反映出政策決定是碳中和燃料推廣的主要影響因素。只有在“生物燃料價(jià)格極低”和“電化燃料價(jià)格極低”場(chǎng)景中，化石燃料的比例才略低一些，這歸因于部分地區(qū)的生物燃料和電化燃料與化石燃料相比具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。

在生物燃料具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)（“生物燃料價(jià)格較低”或“生物燃料價(jià)格極低”）的場(chǎng)景中，生物燃料在碳中和燃料結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。而在電化燃料具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)（“電化燃料價(jià)格較低”或“電化燃料價(jià)格極低”）的場(chǎng)景中，其可以在與生物替代燃料的競(jìng)爭(zhēng)中占上風(fēng)。

Drop-in摻混燃料在IMO當(dāng)前溫室氣體戰(zhàn)略下具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

在IMO目標(biāo)場(chǎng)景中，生物燃料和電化燃料家族包括了與常規(guī)化石燃料技術(shù)相容的Drop-in摻混燃料：即用LNG的生物L(fēng)NG或電化LNG，以及用MGO/LSFO的生物MGO或電化MGO。

藍(lán)色燃料家族缺少Drop-in摻混燃料選擇，因此在藍(lán)色燃料設(shè)為價(jià)格偏好（“藍(lán)色燃料價(jià)格較低”或“藍(lán)色燃料價(jià)格極低”）時(shí)，生物替代燃料在IMO目標(biāo)場(chǎng)景中依舊占主導(dǎo)地位。在這些情形中，化石燃料的價(jià)格也較低。

因此，Drop-in摻混燃料可以在廉價(jià)化石燃料或者昂貴生物燃料情況下，比那些更昂貴的船端燃料技術(shù)和存儲(chǔ)方案更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

完全脫碳路徑對(duì)生物燃料、電化燃料和藍(lán)色船用燃料有什么影響？

在2050年脫碳場(chǎng)景中，相關(guān)政策要求將迫使淘汰所有化石燃料。

在這些場(chǎng)景中，當(dāng)生物燃料有價(jià)格優(yōu)勢(shì)（“生物燃料價(jià)格較低”和“生物燃料價(jià)格極低”）時(shí)，生物燃料將在燃料結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位，即便在偏好藍(lán)色燃料場(chǎng)景（“藍(lán)色燃料價(jià)格較低”和“藍(lán)色燃料價(jià)格極低”）中，生物燃料優(yōu)勢(shì)也很明顯。即使在最有利的條件下，藍(lán)色燃料也只能獲得58%的份額。而當(dāng)電化燃料有價(jià)格優(yōu)勢(shì)（“電燃料價(jià)格較低”和“電燃料價(jià)格極低”）時(shí)，電化燃料在與生物替代燃料的競(jìng)爭(zhēng)中勝出。

完全脫碳路徑青睞船用氨燃料和甲醇燃料

總體來(lái)看，在2050年脫碳場(chǎng)景中，Drop-in摻混燃料在碳中和燃料中的比例要低于IMO目標(biāo)場(chǎng)景中的比例。這是因?yàn)槊撎挤ㄒ?guī)要求，所有船舶在2050年之前必須全面實(shí)現(xiàn)碳中和（新造船則要求從2040年開始）。因此，更多船舶傾向于投資氨燃料或甲醇燃料技術(shù)，而不是通過(guò)碳中和Drop-in摻混燃料滿足要求。

除了船舶的新建和改造成本外，謀求能源轉(zhuǎn)型的船東還會(huì)考慮燃料可得性以及其他利益相關(guān)方的決定。碳中和燃料及相關(guān)技術(shù)的可得性無(wú)論對(duì)于實(shí)現(xiàn)IMO目標(biāo)路徑還是2050年脫碳路徑都至關(guān)重要。

DNV的模型通過(guò)不同燃料價(jià)格模擬了燃料供應(yīng)的限制。例如，如果缺少充足的可持續(xù)生物質(zhì)滿足需求，其高昂的價(jià)格將導(dǎo)致出現(xiàn)“電化燃料價(jià)格較低”或“藍(lán)色燃料價(jià)格較低”場(chǎng)景，此時(shí)價(jià)格低廉的電化燃料或藍(lán)色燃料將分別取代生物燃料。

圖5 2050年完全脫碳下不同燃料家族場(chǎng)景中的2050年能源結(jié)構(gòu)

圖6 在所有24類場(chǎng)景中2022—2050年期間陸上燃料基礎(chǔ)設(shè)施和船舶所需的累計(jì)投資

海事燃料轉(zhuǎn)型的代價(jià)

實(shí)現(xiàn)每個(gè)場(chǎng)景都要求對(duì)船端使用新燃料技術(shù)、生產(chǎn)和配送碳中和燃料的陸上基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大量投資。在幾乎所有場(chǎng)景中，燃料基礎(chǔ)設(shè)施的投資都超過(guò)了船端投資。

2050年實(shí)現(xiàn)脫碳需要的投資比IMO目標(biāo)所需的投資高出約150%。如果在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)100%碳中和燃料供應(yīng)，每年將需要280億—900億美元的投資，以擴(kuò)大陸上燃料生產(chǎn)、配送和加注基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模。最大的陸上投資需求來(lái)自可再生電力生產(chǎn)和電解工廠。這些情況出現(xiàn)在“電化燃料價(jià)格較低”和“電化燃料價(jià)格極低”以及較高普及率的場(chǎng)景中。

2040年后碳中和燃料的應(yīng)用加速

在建模中，碳中和燃料因成本較高處于不利地位，對(duì)于2030年之前的減排貢獻(xiàn)有限。這一階段滿足法規(guī)要求主要依靠燃料結(jié)構(gòu)中LNG的比重增長(zhǎng)、能效措施、物流航線提升和降低航速運(yùn)營(yíng)。2030年之后，碳中和燃料的使用開始提速，并在2040年之后成為減排的主要措施。

清潔燃料供應(yīng)有望獲得先發(fā)優(yōu)勢(shì)

盡管如此，多個(gè)利益相關(guān)方已經(jīng)考慮，在特定地區(qū)批量生產(chǎn)碳中和燃料能獲得什么樣的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。這些方面包括船東、貨主、金融機(jī)構(gòu)、燃料供應(yīng)商、能源巨頭、政府和港口，還包括一些參與或?qū)G色航運(yùn)走廊感興趣的機(jī)構(gòu)。

圖7 為在2050年脫碳路徑的場(chǎng)景19中，全球、歐洲（EUR）、東南亞（SEA）、中東和北非（MEA）不同地區(qū)的總?cè)剂舷闹邪比剂系谋壤?。虛線表示所有地區(qū)氨燃料初始可得性“較低”的場(chǎng)景，實(shí)線表示歐洲和東南亞氨燃料初始可得性“較高”的場(chǎng)景。

圖7

為了展示模型如何為決策提供輔助，DNV運(yùn)行了2050年脫碳路徑的場(chǎng)景19，假定歐洲和東南亞的氨燃料初始可得性較高。結(jié)果顯示，初始可得性越高，短期和長(zhǎng)期的普及效果就越明顯。在其他地區(qū)（如中東和北非）乃至全球，氨燃料的應(yīng)用都有增長(zhǎng)。

合作對(duì)于替代燃料的可得性至關(guān)重要

Ovrum最后表示，在選定的地區(qū)，初始可得性可能產(chǎn)生跨界的連鎖反應(yīng)，在之前航運(yùn)業(yè)推廣LNG和電池過(guò)程中也見到類似模式，預(yù)計(jì)在場(chǎng)景設(shè)計(jì)的有利條件下，其他碳中和燃料也會(huì)產(chǎn)生類似效果。

在政府采購(gòu)需求的推動(dòng)下，以前LNG和電池的推廣得益于先是當(dāng)?shù)?、之后拓展到全?guó)、隨后地區(qū)性和全球性的基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)。

這說(shuō)明公共部門可以成為航運(yùn)業(yè)逐步采用低排放新技術(shù)的重要推手。DNV強(qiáng)調(diào)，關(guān)于模型中展現(xiàn)出的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，只有通過(guò)行業(yè)的利益相關(guān)方、以及與爭(zhēng)奪碳中和燃料的其他產(chǎn)業(yè)結(jié)成強(qiáng)大聯(lián)盟方可面對(duì)。