油價(jià)變動(dòng)對(duì)船舶租金的影響

李新偉, 余思勤, 陳金海

(上海海事大學(xué) a.經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院;b.上海高級(jí)國(guó)際航運(yùn)學(xué)院， 上海 201306)

LI Xinweia， YU Siqinb， CHEN Jinhaia

油價(jià)變動(dòng)對(duì)船舶租金的影響

李新偉a, 余思勤b, 陳金海a

(上海海事大學(xué) a.經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院;b.上海高級(jí)國(guó)際航運(yùn)學(xué)院， 上海 201306)

為研究燃油價(jià)格變動(dòng)對(duì)航運(yùn)市場(chǎng)的影響，建立船舶最優(yōu)航速?zèng)Q策和航速與船舶租金聯(lián)合優(yōu)化模型。在均衡市場(chǎng)中，船舶經(jīng)濟(jì)航速和盈利航速是統(tǒng)一的。燃油價(jià)格變化影響船舶航速，導(dǎo)致船舶運(yùn)力供給和租金發(fā)生變化。實(shí)證研究發(fā)現(xiàn):油價(jià)下跌導(dǎo)致船舶最優(yōu)航速提高，促使船舶均衡租金下降；運(yùn)力供給價(jià)格的彈性越小，最優(yōu)航速變化的幅度越小，而船舶租金變動(dòng)的幅度越大。低油價(jià)、低租金的市場(chǎng)狀態(tài)是提高燃油品質(zhì)的好時(shí)機(jī)，提高燃油價(jià)格有利于增加船舶所有人的盈利、減少船舶污染物的排放。

交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué);經(jīng)濟(jì)航速；盈利航速；租船價(jià)格；燃油價(jià)格

LIXinweia，YUSiqinb，CHENJinhaia

Abstract: The sailing speed optimization model and time charter rate-speed joint optimization model are established to investigate the impact of bunker price on time charter rates. The economical speed and profitable speed are equivalent in equilibrium market. The optimal speed, depending on bunker price, influences the supply of fleet capacity and time charter rates. Empirical analysis shows that falling oil prices leads to increasing optimal speed and dropping time charter rates. The smaller the price elasticity of supply capacity, the fewer the optimal speed changes and the greater the time charter rate fluctuates. It is a good time to improve bunker quality and raise its prices in the situation of low oil prices and low time charter rates, as it will increase ship owners’ earning and reduce shipping emissions.

Keywords: traffic transport economics; economical speed； profitable speed； time charter rate； bunker price

燃油成本是最主要的航運(yùn)成本，越來(lái)越受到航運(yùn)公司的重視。[1]傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為,油價(jià)下跌帶來(lái)航運(yùn)公司成本的節(jié)約，有利于航運(yùn)業(yè)的發(fā)展。但是從動(dòng)態(tài)的角度考慮，油價(jià)下跌會(huì)使航運(yùn)公司提高船舶航速，從而導(dǎo)致市場(chǎng)運(yùn)力增加、運(yùn)價(jià)下跌，最終不利于航運(yùn)業(yè)的發(fā)展。

在分析燃油價(jià)格變化對(duì)航運(yùn)市場(chǎng)的影響時(shí),必然要分析航速優(yōu)化問(wèn)題。目前對(duì)航速優(yōu)化問(wèn)題的研究主要從航次運(yùn)營(yíng)的角度出發(fā)，以船舶日均盈利最大化或航次成本最小化為目標(biāo)[2]，根據(jù)船舶航速與主機(jī)燃油消耗量的關(guān)系[3]，在燃油價(jià)格、船舶成本及市場(chǎng)運(yùn)價(jià)等參數(shù)已知的情況下，計(jì)算船舶最優(yōu)航速[4]。船舶航速往往是航線規(guī)劃和船舶調(diào)度分析中的決策變量，在二者的優(yōu)化中確定最優(yōu)航速。不定期船的航速優(yōu)化同樣以航次成本最小化為目標(biāo)，建立非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，采用啟發(fā)式算法和基于集合分割的兩階段求解算法實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶航速、航線規(guī)劃及船舶調(diào)度等內(nèi)容的聯(lián)合優(yōu)化[5]。班輪運(yùn)輸?shù)暮剿賰?yōu)化需同時(shí)考慮航線運(yùn)力配置和發(fā)船頻率等問(wèn)題[6]，在班輪公司成本最小化的目標(biāo)下建立非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型，采用ε最優(yōu)解算法、分支定界方法[7]及有效外部近似法等方法求解最優(yōu)航速[8]。此外，還對(duì)船舶到港時(shí)間窗約束[9]、碳排放約束[10]等對(duì)最優(yōu)航速的影響[11](即約束條件下的燃油價(jià)格對(duì)最優(yōu)航速的影響[12])的研究。然而，從整個(gè)市場(chǎng)的角度分析,燃油價(jià)格變化對(duì)船舶租金的影響還相對(duì)較小。DEVANNEY[13]通過(guò)分析得出燃油價(jià)格變化導(dǎo)致最優(yōu)航速變化并影響運(yùn)力供給曲線，最終影響超大型油船(Very Large Crude Carrier,VLCC)市場(chǎng)均衡租金率的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)油價(jià)上漲對(duì)船舶所有人有利。PSARAFTIS等[14]分析船舶減速航行帶來(lái)的外部環(huán)境效益和船舶運(yùn)力增加導(dǎo)致內(nèi)部成本增加的悖反現(xiàn)象。MAGIROU等[15]研究不定期船現(xiàn)貨市場(chǎng)中，航次運(yùn)費(fèi)固定、運(yùn)費(fèi)隨機(jī)波動(dòng)但分布已知、運(yùn)價(jià)取決于作為馬爾科夫隨機(jī)變量的市場(chǎng)狀態(tài)等情況下燃油價(jià)格與經(jīng)濟(jì)航速、船舶租金的關(guān)系。

綜合以上研究發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)航速?zèng)Q策往往是從企業(yè)(而非市場(chǎng))的角度分析的，很少分析航速變化對(duì)船舶市場(chǎng)租金的影響。這里綜合考慮油價(jià)、運(yùn)價(jià)及租船價(jià)格等與船舶航速的關(guān)系，建立均衡市場(chǎng)下的航速優(yōu)化模型；采用市場(chǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算最優(yōu)航速，分析油價(jià)變化對(duì)市場(chǎng)均衡船舶租金率的影響及由此帶來(lái)的對(duì)航運(yùn)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的影響。

1 船舶航速優(yōu)化模型

1.1航運(yùn)市場(chǎng)假設(shè)

船舶經(jīng)營(yíng)人通過(guò)航速?zèng)Q策實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化。影響船舶經(jīng)營(yíng)人盈利的因素包括:船舶載重量、單程貨運(yùn)量、燃油消耗率及船舶海軍常數(shù)等常量;船舶租金、燃油價(jià)格、貨物運(yùn)輸價(jià)格及運(yùn)力供給價(jià)格彈性等外生變量。船舶經(jīng)營(yíng)人在外生變量既定的情況下進(jìn)行航速?zèng)Q策，在外生變量變化后修正航速。

程租市場(chǎng)和期租市場(chǎng)是無(wú)套利均衡的。船舶經(jīng)營(yíng)人既可將船舶用于程租，也可將其用于期租。當(dāng)市場(chǎng)價(jià)格偏離均衡時(shí)，船舶經(jīng)營(yíng)人可通過(guò)定期租船租入運(yùn)力、通過(guò)程租船運(yùn)輸貨物，或反向操作實(shí)現(xiàn)套利。長(zhǎng)期來(lái)看，期租市場(chǎng)和程租市場(chǎng)的無(wú)風(fēng)險(xiǎn)利潤(rùn)均為零。因此，在計(jì)算利潤(rùn)的過(guò)程中，期租價(jià)格可作為程租的機(jī)會(huì)成本。

船舶運(yùn)輸成本包括船舶固定成本、燃油成本及存貨成本等，港口費(fèi)、運(yùn)河費(fèi)、墊艙物料費(fèi)及傭金等費(fèi)用因不影響航速?zèng)Q策而不予考慮。

1) 燃油成本是船舶運(yùn)輸中最主要的成本，由燃油價(jià)格和燃油消耗量決定。燃油包括主機(jī)使用的燃料油和副機(jī)使用的柴油,前者主要與船舶航速和載重量有關(guān)，后者可折算成一定比例的燃油成本。

2) 船舶固定成本包括船舶的折舊費(fèi)、維修保養(yǎng)費(fèi)、船用物料費(fèi)、潤(rùn)滑油費(fèi)、船舶保險(xiǎn)費(fèi)、船員工資及伙食津貼等附加費(fèi)。

3) 存貨成本不需要航運(yùn)公司直接負(fù)擔(dān)，體現(xiàn)為貨主對(duì)存貨資金的積壓，可表示為存貨價(jià)值乘以資金成本。

1.2船舶最優(yōu)航速

船舶航速有經(jīng)濟(jì)航速(Ve)和盈利航速(Vp)，前者是單位航行距離成本最小時(shí)的航速，后者是每天船舶盈利最大時(shí)的航速。經(jīng)濟(jì)航速[16]的計(jì)算式為

(1)

(2)

式(2)中:tT為船舶停泊時(shí)間;L為航行距離;R為純運(yùn)費(fèi)收入(扣除港口費(fèi)、裝卸費(fèi)等)。若用πmax表示盈利航速下的最大利潤(rùn)，則盈利航速[16]還可表示為

(3)

式(3)中:f為定期租船的租金率。從長(zhǎng)期來(lái)看，期租船市場(chǎng)和程租船市場(chǎng)是均衡的，即航運(yùn)公司不能通過(guò)把定期租船獲得的運(yùn)力投放到程租市場(chǎng)來(lái)獲利，反之亦然。對(duì)于已簽訂定期租船合同的船舶，其租金已確定，而運(yùn)價(jià)隨市場(chǎng)調(diào)整，此時(shí)船舶經(jīng)營(yíng)人的利潤(rùn)并不等于零。因此,最優(yōu)航速滿足式(2)，即隨程租運(yùn)價(jià)和燃油價(jià)格的變化而調(diào)整，與定期租船合同簽訂時(shí)的租金無(wú)關(guān)。但是,期租市場(chǎng)和程租市場(chǎng)總體上處于均衡狀態(tài)，根據(jù)市場(chǎng)船舶租金率同樣能求解出船舶最優(yōu)航速。因此，在均衡市場(chǎng)中，πmax=0，此時(shí)經(jīng)濟(jì)航速與盈利航速相等，即

(4)

此時(shí)的f專指每天變化的市場(chǎng)租金率(租金率時(shí)間序列)，而非租船合同簽訂后執(zhí)行的固定租金率；每天的燃油成本為kV3。式(4)表明，船舶最優(yōu)航速不受租船人實(shí)際支付的租金率的影響，而是受即時(shí)市場(chǎng)租金率的影響。

在均衡市場(chǎng)中，壓載航次的經(jīng)濟(jì)航速/盈利航速的計(jì)算式與滿載航次相同。但是,由于船舶排水量減少，壓載航次的航速往往比滿載航次的航速高。

1.3航速對(duì)船舶租金和運(yùn)價(jià)的影響

(5)

假設(shè)定期租船市場(chǎng)運(yùn)力供給價(jià)格彈性為α，則由航速變化導(dǎo)致的船舶日租金的變化為

(6)

求解得到油價(jià)變化后的最優(yōu)航速滿足

αkV3(tTV′+L)+kV2(V′-V)L=

αk′V′3(tTV′+L)

(7)

均衡市場(chǎng)中的船舶租金滿足

(8)

在已知當(dāng)期最優(yōu)航速和船舶租金的情況下，可根據(jù)式(7)計(jì)算出最優(yōu)航速，進(jìn)而得到均衡市場(chǎng)中的船舶租金。

油價(jià)變化導(dǎo)致的船舶航速、船舶租金和燃油成本的變化共同帶動(dòng)的運(yùn)價(jià)的變化可表示為

(9)

考慮到貨物運(yùn)輸需求剛性和運(yùn)費(fèi)占貨值比例較小，這里不考慮運(yùn)價(jià)對(duì)貨運(yùn)量的影響。

2 最優(yōu)航速實(shí)證分析

2.1數(shù)據(jù)選取

以18萬(wàn)t的干散貨船航運(yùn)市場(chǎng)為例，分析燃油價(jià)格對(duì)航運(yùn)市場(chǎng)的影響。18萬(wàn)t干散貨船參照“偉大河北”號(hào)、“中海祥和”號(hào)及“中海順和”號(hào)等船舶，各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定見(jiàn)表1。

表1 18萬(wàn)t干散貨船參數(shù)

18萬(wàn)t散貨船主要用于運(yùn)輸鐵礦石，這里以黑德蘭—上海航線為例進(jìn)行分析。該航線的航程約為3 200 n mile，去程滿載，回程空載。西澳港口裝貨速率為5 000 t/h，上海港口卸貨速率為3萬(wàn)t/晴天工作日。裝卸時(shí)間從抵裝貨港后6 h內(nèi)起算，抵各卸貨港后24 h內(nèi)起算。由此,船舶在裝貨港時(shí)間為5 d，在卸貨港時(shí)間為7 d，平均在港時(shí)間為6 d。

該航線的貨物運(yùn)價(jià)取鐵礦石運(yùn)價(jià)，船舶租金取18萬(wàn)t干散貨船6個(gè)月定期租船的租金，燃油價(jià)格取新加坡180 cSt價(jià)格，3個(gè)指標(biāo)見(jiàn)圖1,數(shù)據(jù)來(lái)源于Clarkson數(shù)據(jù)庫(kù)。油價(jià)對(duì)航運(yùn)市場(chǎng)的沖擊的分析需在靜態(tài)的時(shí)點(diǎn)進(jìn)行，為對(duì)比實(shí)際運(yùn)價(jià)與租船價(jià)格的變化，貨運(yùn)量的變化幅度越小越好。因此,選取2014年底油價(jià)從高位暴跌的時(shí)段進(jìn)行分析。根據(jù)干散貨航運(yùn)運(yùn)力供給曲線，α存在2種狀態(tài)：當(dāng)市場(chǎng)低迷時(shí)，α<-1；當(dāng)市場(chǎng)繁榮時(shí)，-1≤α<0。

圖1 運(yùn)價(jià)、船舶租金和燃油價(jià)格

2.2油價(jià)對(duì)航速的影響

以2014年9月5日為初始點(diǎn)，分別計(jì)算燃油價(jià)格和船舶租金實(shí)際變化下的船舶實(shí)際最優(yōu)航速、燃油價(jià)格變化而船舶租金固定在初始點(diǎn)的靜態(tài)最優(yōu)航速及α分別取-2.0，-0.5，-0.2時(shí)燃油價(jià)格變化導(dǎo)致的均衡船舶租金和動(dòng)態(tài)最優(yōu)航速，結(jié)果見(jiàn)圖2。2014年9月5日，油價(jià)為597.5美元/t,運(yùn)價(jià)為8.85美元/t,船舶租金為2.35美元/d。18萬(wàn)t干散貨船滿載時(shí)的機(jī)能系數(shù)為15，此時(shí)最優(yōu)航速為9.21 kn，主機(jī)燃油消耗量為19.67 t/d。2015年1月23日，燃油價(jià)格下跌到297.5美元/t，若船舶租金不變，則船舶機(jī)能系數(shù)為7.5,最優(yōu)航速為11.62 kn,主機(jī)燃油消耗量為39.50 t/d。由航速加快帶來(lái)的運(yùn)力增長(zhǎng)為17.18%，這導(dǎo)致船舶租金下跌，進(jìn)而影響航速。因此,當(dāng)α=-2.0時(shí)，最后均衡狀態(tài)下的最優(yōu)航速為11.32 kn，船舶租金為2.17萬(wàn)美元/d。

由圖2可知:燃油價(jià)格下降明顯,導(dǎo)致靜態(tài)和動(dòng)態(tài)最優(yōu)航速提高，且α越小均衡航速越高;燃油價(jià)格與實(shí)際最優(yōu)航速的直觀關(guān)系并不明顯，但若考慮到航速?zèng)Q策滯后于油價(jià)變化2周(澳西—上海的航行時(shí)間約為2周，船舶到港后加油)，則油價(jià)下跌導(dǎo)致航速提高的現(xiàn)象就比較明顯。

圖2 燃油價(jià)格與實(shí)際最佳航速和理論最佳航速

但是,動(dòng)態(tài)最優(yōu)航速與航運(yùn)市場(chǎng)中的實(shí)際航速有一定差距，因?yàn)槎唐诘拇白顑?yōu)航速除了受油價(jià)變化的影響之外，還受船舶航速?zèng)Q策滯后性的影響。航次租船合同的簽訂往往先于實(shí)際運(yùn)輸進(jìn)行，在簽訂程租和期租合同時(shí)，運(yùn)價(jià)和租金已確定，并作為航速?zèng)Q策的依據(jù)，因此實(shí)際航速有一定的滯后性。此外，若考慮船舶副機(jī)每天的燃油消耗為固定值而不是納入到主機(jī)燃油消耗量中一起計(jì)算，則相當(dāng)于在船舶租金上加上一個(gè)常量，而燃油消耗量將降低，這將使實(shí)際最佳航速稍高。

2.3油價(jià)對(duì)船舶租金的影響

以2014年9月5日為初始點(diǎn)，分別計(jì)算α為-2.0,-0.5,-0.2時(shí)燃油價(jià)格下跌導(dǎo)致的市場(chǎng)均衡船舶租金的變化，并與實(shí)際租金進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 燃油價(jià)格與船舶實(shí)際租金和均衡租金的關(guān)系

從圖3中可看出，燃油價(jià)格下跌明顯帶動(dòng)船舶租金下跌，且α越大，船舶租金下跌的幅度越大。當(dāng)α分別為-2.0,-0.5,-0.2時(shí)，到2015年1月23日的累計(jì)燃油價(jià)格變化導(dǎo)致的累計(jì)租金變化分別能解釋12.39%,35.74%和55.46%的實(shí)際船舶租金變化。

船舶市場(chǎng)均衡租金的變化與實(shí)際租金的變化有一定差距，這是因?yàn)槎唐诘拇白饨鸪耸苡蛢r(jià)變化的影響之外，還受運(yùn)輸需求變化的影響?？紤]到運(yùn)輸合同的簽訂和執(zhí)行過(guò)程，船舶租金變化領(lǐng)先于進(jìn)口量變化約6周。2014年11月份我國(guó)鐵礦石進(jìn)口量環(huán)比下降15%，對(duì)應(yīng)9月下旬和10月上旬船舶租金暴跌；2014年12月份進(jìn)口量環(huán)比增加29%，對(duì)應(yīng)10月下旬和11月上旬船舶租金反彈；2015年1月和2月鐵礦石進(jìn)口量連續(xù)大幅下跌，對(duì)應(yīng)2014年11月下旬開(kāi)始船舶租金的連續(xù)下滑。

當(dāng)前航運(yùn)市場(chǎng)處于低油價(jià)、低租金狀態(tài)，油價(jià)大幅上漲并不會(huì)帶動(dòng)船舶租金大幅上漲，而燃油消耗量會(huì)大幅降低，污染物排放量也會(huì)大幅減少。2015年1月23日，燃油價(jià)格為297.5美元/t，船舶租金為9 100美元/d，最優(yōu)船舶航速為8.47 kn，燃油消耗量為15.31 t/d。若此時(shí)通過(guò)提高燃油品質(zhì)來(lái)提高燃油價(jià)格到597.5美元/t，則α為-2.0,-0.5,-0.2時(shí)的均衡船舶租金分別為9 800美元/d,11 200美元/d和12 900美元/d，燃油消耗量分別為8.17 t,9.36 t,和10.76 t；若燃油價(jià)格提高到897.5美元/t，則均衡船舶租金分別為10 100美元/d,12 400美元/d和15 300美元/d，燃油消耗量分別為5.63 t,6.89 t和8.49 t。若增加資本投入提高燃油品質(zhì)，則單位燃油消耗的污染物排放量的降低和船舶燃油消耗量的減少將共同促使船舶污染物排放量大幅減少。

隨著公眾對(duì)節(jié)能環(huán)保問(wèn)題的關(guān)注度日益提高，船舶的節(jié)能減排越來(lái)越受重視。船舶使用重油作為燃料會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重污染，歐洲國(guó)家已對(duì)此制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)推出相應(yīng)的政策勢(shì)在必行。提高燃油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致燃油價(jià)格上漲、增加航運(yùn)公司的成本，遭到航運(yùn)業(yè)的集體反對(duì)。但是，從燃油價(jià)格與船舶租金的關(guān)系來(lái)看，油價(jià)上漲使船舶租金上漲，對(duì)船舶所有人來(lái)講是有利的；船舶最優(yōu)航速降低導(dǎo)致運(yùn)力供給緊張，船舶所有人訂造更多的船舶有利于造船廠的發(fā)展；增加的成本將轉(zhuǎn)嫁給貨主，最終轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者，而消費(fèi)者則為節(jié)能減排買單。潛在的受害者是國(guó)際貿(mào)易商，其將因貿(mào)易量減少而削減利潤(rùn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

為研究燃油價(jià)格變動(dòng)對(duì)航運(yùn)市場(chǎng)的影響，建立船舶最優(yōu)航速?zèng)Q策模型和航速與船舶租金的聯(lián)合優(yōu)化模型，采用2014年9月5日—2015年1月3日18萬(wàn)t干散貨船6個(gè)月的期租船價(jià)格、在C3航線上的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)及燃油價(jià)格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在市場(chǎng)均衡的假設(shè)下，船舶經(jīng)濟(jì)航速和盈利航速是統(tǒng)一的。燃油價(jià)格變化通過(guò)船舶航速影響船舶運(yùn)力供給，進(jìn)而影響船舶租金。實(shí)證研究發(fā)現(xiàn):油價(jià)下跌導(dǎo)致船舶最優(yōu)航速提高，促使船舶均衡租金下降；運(yùn)力供給價(jià)格彈性越小，最優(yōu)航速變化幅度越小，而船舶租金變動(dòng)幅度越大;當(dāng)α分別為-2.0,-0.5,-0.2時(shí)，樣本期內(nèi)的油價(jià)下跌分別能解釋12.39%,35.74%和55.46%的實(shí)際船舶租金下降。當(dāng)前,低油價(jià)、低租金的市場(chǎng)狀態(tài)是提高燃油品質(zhì)的好時(shí)機(jī)，提高燃油價(jià)格有利于促使船舶所有人盈利，有利于降低船舶污染物的排放量。

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ImpactofBunkerPriceonTimeCharterRates

(a. School of Economics & Management; b. Shanghai Advanced Institute of International Shipping, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China)

F551;F416.22

A

2016-03-02

教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20113121110003)

李新偉(1975—),女,山東青島人,副教授,從事交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理研究。E-mail:lxw@163.com

1000-4653(2016)02-0115-05