全球限制船舶硫排放規(guī)定及應(yīng)對(duì)措施

程慧勇

（新世紀(jì)船舶設(shè)計(jì)研發(fā)（上海）有限公司，上海 201203）

0 引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程，航運(yùn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，海運(yùn)量現(xiàn)已占據(jù)了全球貨運(yùn)量的 80%以上。與此同時(shí)，船舶燃料燃燒后排放出的廢氣也成為大氣污染的重要來源。國(guó)際海事組織資料顯示，船舶每年排放的硫氧化物達(dá)到 634萬噸，約占世界排放總量的4%[1]。船舶燃油污染已成為繼機(jī)動(dòng)車尾氣污染、工業(yè)企業(yè)排放之后的第三大大氣污染來源。船舶廢氣中的硫氧化物也被認(rèn)為是大氣的主要污染物之一。硫氧化物不僅是PM2.5的小顆粒物的組成部分，也是形成酸雨的主要原因。硫氧化物對(duì)人類健康和環(huán)境都有很大危害，其危害程度取決于所用燃料的含硫量，含硫量越高，其危害程度就越高。因此，嚴(yán)格限制船舶硫氧化物的排放對(duì)改善人類生存環(huán)境和保持航運(yùn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展都有著非常重要的意義。

1 全球主要硫排放控制區(qū)及最新要求

為了進(jìn)一步降低船舶對(duì)大氣造成的污染，國(guó)際海事組織認(rèn)為有必要設(shè)立排放控制區(qū)，通過控制在排放控制區(qū)內(nèi)船舶硫氧化物等污染物的排放，改善沿海和沿河區(qū)域，特別是港口城市的空氣質(zhì)量。

1.1 國(guó)際海事組織（IMO）硫排放控制區(qū)

IMO先后批準(zhǔn)了4個(gè)硫排放控制區(qū)：波羅的海排放控制區(qū)、北海排放控制區(qū)、北美排放控制區(qū)和美國(guó)加勒比海排放控制區(qū)[2]。見圖1～圖3。

圖1 北海和波羅的海排放控制區(qū)

圖2 北美排放控制區(qū)

圖3 美國(guó)加勒比海排放控制區(qū)

在2016年10月召開的海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第70屆會(huì)議（MEPC70）上，IMO通過了《國(guó)際防止船舶造成污染公約》（MARPOL）附則VI修正案，明確在2020年1月1日及以后，全球船舶上使用的任何燃油的硫含量不應(yīng)超過0.5% m/m，排放控制區(qū)內(nèi)要求燃油的硫含量不得超過0.1% m/m，包括現(xiàn)有船舶在內(nèi)，必須滿足這一規(guī)定。

1.2 歐盟排放控制區(qū)

歐盟海域硫排放控制區(qū)是由歐盟通過立法設(shè)立，于2010年1月正式啟用。該區(qū)域范圍為所有歐盟港口，但不包括亞速爾群島、馬德拉群島和加那利群島。

根據(jù)歐盟法令要求，自2010年1月1日起，成員國(guó)應(yīng)保證在歐盟港口停泊（包括系泊和錨泊）時(shí)間超過2小時(shí)的船舶使用硫含量不大于0.1% m/m的燃油（不適用于靠泊期間使用岸電的船舶）。此外，如果船舶通過使用液化天然氣等燃料或采用其他減排措施，使其硫氧化物的排放等效于使用低硫燃油，歐盟成員國(guó)可以允許該船舶免除低硫燃油使用要求。

1.3 美國(guó)加利福尼亞排放控制區(qū)

美國(guó)加利福尼亞排放控制區(qū)由美國(guó)加利福尼亞空氣資源委員會(huì)設(shè)立，于2012年8月正式啟用。該區(qū)域范圍為美國(guó)加利福尼亞沿岸24海里海域、港口和一些島嶼。

根據(jù)美國(guó)加利福尼亞空氣資源委員會(huì)法規(guī)，自2014年1月1日起，行駛至該區(qū)域內(nèi)的船舶應(yīng)使用硫含量不大于0.1% m/m的船用輕柴油或船用柴油。該區(qū)域內(nèi)不接受采用廢氣洗滌器作為低硫燃油的等效處理方法。

除了以上提到的 6個(gè)國(guó)外硫排放控制區(qū)外，地中海北部區(qū)域國(guó)家和新加坡、日本、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)家也都計(jì)劃加入硫排放控制區(qū)[3]。

1.4 中國(guó)硫排放控制區(qū)

2018年12月，交通運(yùn)輸部公布了《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》。根據(jù)此方案，國(guó)內(nèi)排放控制區(qū)將從目前的3個(gè)水域擴(kuò)大到全國(guó)沿海12海里以及海南水域，另設(shè)內(nèi)河控制區(qū)，限硫范圍將大幅擴(kuò)大。按照方案要求，自2019年1月1日起，海船進(jìn)入排放控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.5% m/m的船用燃油，大型內(nèi)河船和江海直達(dá)船舶應(yīng)使用符合新修訂的船用燃料油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的燃油；其他內(nèi)河船應(yīng)使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的柴油。2020年1月1日起，海船進(jìn)入內(nèi)河控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.1% m/m的船用燃油。2022年1月1日起，海船進(jìn)入沿?？刂茀^(qū)海南水域，應(yīng)使用硫含量不大于0.1% m/m的船用燃油。

2018年10月，香港特區(qū)立法會(huì)通過了香港環(huán)境保護(hù)署提交的《空氣污染管制（船用燃料）規(guī)例》。根據(jù)該《規(guī)例》要求，2019年1月1日之后，所有在香港水域內(nèi)的船舶必須使用《規(guī)例》指定的合規(guī)燃料，包括含硫量不超過0.5% m/m的低硫船用燃料、液化天然氣或環(huán)境保護(hù)署署長(zhǎng)認(rèn)可的其他燃料。

2 主要應(yīng)對(duì)措施及分析

為了應(yīng)對(duì)即將實(shí)施的全球船舶硫排放限制規(guī)定，目前主要有 3種措施，即使用低硫燃油、安裝廢氣洗滌器和使用LNG燃料。對(duì)于航運(yùn)企業(yè)而言，無論采取哪種措施，都將大大增加運(yùn)營(yíng)成本。距離限硫規(guī)定生效還有不到一年的時(shí)間，如何應(yīng)對(duì)限硫規(guī)定是擺在航運(yùn)公司面前的一個(gè)重要問題。以下分別對(duì)這幾種措施的適用性、經(jīng)濟(jì)性和存在的問題等方面進(jìn)行探討分析，以尋找最佳解決方案。

2.1 低硫燃油（LSFO）

2.1.1 適用性

根據(jù)DNV GL發(fā)布的預(yù)測(cè)，2020年全球?qū)⒂屑s7萬艘船舶受到硫排放限制的影響。這其中絕大部分船舶受安裝空間、電力負(fù)荷及改裝成本等方面制約，不適合安裝廢氣洗滌器或使用LNG燃料。對(duì)于這些船舶而言，使用低硫燃油是最簡(jiǎn)單的應(yīng)對(duì)措施，相關(guān)設(shè)備與系統(tǒng)改造最小且適用于所有水域。這些船在排放控制區(qū)之外的區(qū)域航行時(shí)將使用含硫量不超過0.5% m/m的燃油，而在排放控制區(qū)內(nèi)航行時(shí)須使用含硫量不超過0.1% m/m的燃油。

部分國(guó)家和組織認(rèn)為，如果自2020年開始實(shí)施0.5% m/m的全球硫限制措施，航運(yùn)業(yè)可能無法獲得足夠的低硫燃油。但I(xiàn)MO下屬的海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)（MEPC）就2020年整個(gè)航運(yùn)業(yè)低硫燃油的可獲得性進(jìn)行了評(píng)估，認(rèn)為到2020年，含硫量0.1% m/m以內(nèi)的燃油需求量約為3 900萬噸，含硫量0.5% m/m以內(nèi)的燃油需求量約為2.33億噸，屆時(shí)市場(chǎng)將可以滿足低硫燃料的需求。

2.1.2 經(jīng)濟(jì)性

按照IMO低硫燃油可獲得性評(píng)估報(bào)告中預(yù)測(cè)的燃油市場(chǎng)價(jià)格（圖4），相對(duì)于重油的價(jià)格，2020年使用低硫燃油船舶的營(yíng)運(yùn)成本將增加 28%左右。雖然該評(píng)估報(bào)告認(rèn)為2020年后低硫燃油的供應(yīng)量可以滿足要求，但考慮到低硫燃油需求的急劇增加，必然導(dǎo)致油價(jià)升高，短時(shí)間內(nèi)船舶營(yíng)運(yùn)成本將居高不下。即使油價(jià)保持在目前水平，在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)航運(yùn)公司也會(huì)造成巨大的成本壓力。

圖4 IMO對(duì)燃油市場(chǎng)價(jià)格的預(yù)測(cè)

2.1.3 存在的問題

IMO的調(diào)查報(bào)告中提到的低硫燃油，有些是采用重油與低閃點(diǎn)燃油簡(jiǎn)單混合方式獲得的。從低硫燃油的使用安全來說，調(diào)和燃料的特性變化可能會(huì)對(duì)船舶燃油和滑油系統(tǒng)及設(shè)備的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響[4]。另外，各港口低硫燃油的可獲得性也需要關(guān)注。

2.2 廢氣洗滌器（EGCS）

2.2.1 適用性

廢氣洗滌器主要有 3種形式：開環(huán)式、閉環(huán)式和混合式。開環(huán)式洗滌器需用海水來清洗船舶尾氣中的硫氧化物，使用后的廢水再排回大海，因此在部分要求零排放水域無法使用。閉環(huán)式洗滌器使用淡水和堿性化學(xué)物質(zhì)來進(jìn)行脫硫，可以滿足零排放水域的要求?；旌鲜较礈炱骺梢栽陂_環(huán)式和閉環(huán)式之間切換，操作靈活，可在不同的水域使用。

根據(jù)廢氣凈化系統(tǒng)協(xié)會(huì)（EGCSA）對(duì)其成員的調(diào)查數(shù)據(jù)，截至2018年5月31日，全球共有983艘船舶選擇配備廢氣洗滌器。調(diào)查顯示，在將要安裝洗滌器的船舶中，現(xiàn)有船舶占 63%，新建船舶占37%。在1 561個(gè)已經(jīng)安裝或訂購(gòu)的單獨(dú)洗滌器中，有 988個(gè)用開環(huán)式洗滌器，這表明開環(huán)式洗滌器是目前主流的廢氣洗滌器。根據(jù)IMO低硫燃油可獲得性評(píng)估報(bào)告中的預(yù)測(cè)，到2020年，將有3 800艘船舶加裝廢氣洗滌器。但從目前來看，世界上成熟的船舶廢氣洗滌器產(chǎn)品較少，且需要較長(zhǎng)的供貨與安裝周期，如果大規(guī)模安裝，可能供給不足。

在2018年4月份召開的IMO海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第72屆會(huì)議（MEPC72）上，IMO批準(zhǔn)在2020年全球限硫規(guī)定生效后所有未安裝脫硫設(shè)備的船舶禁止攜帶硫含量超標(biāo)燃油的修正案，也就是說，只有已經(jīng)安裝廢氣洗滌器的船舶才可以攜帶重油。該修正案已在2018年10月份舉行的海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第73屆會(huì)議（MEPC 73）上得到正式通過，并將于2020年3月1日生效，這無疑將對(duì)廢氣洗滌器的安裝起到一定推動(dòng)作用。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)性

廢氣洗滌器初期投入的成本較高，其中開環(huán)式洗滌器最便宜，而混合式洗滌器由于結(jié)合了開環(huán)式和閉環(huán)式的雙重功能，因此最貴。根據(jù)IMO的低硫燃油可獲得性評(píng)估報(bào)告顯示，廢氣洗滌器的成本主要包括安裝成本和運(yùn)營(yíng)成本。安裝成本取決于主機(jī)功率大小，以及安裝在新造船還是改裝船上，具體成本預(yù)估詳見表1。

表1 廢氣洗滌器成本預(yù)估

據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果重油和低硫燃油的價(jià)格之差在200美元/噸的話，在一艘VLCC上安裝洗滌器可以在18個(gè)月內(nèi)收回成本，一艘大型集裝箱船一年就能收回成本。而且同一類型的船舶，噸位越大，成本回收時(shí)間越短。一旦投資成本收回，船東將獲得成本優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，租家也愿意支付高于市場(chǎng)價(jià)的租金租入已安裝洗滌器的船舶。

另外，雖然開環(huán)式洗滌器不能在零排放水域使用，但是在無法進(jìn)行開環(huán)操作的港口停留時(shí)切換到低硫燃油，其成本增加也非常有限，仍然會(huì)具有較大的成本優(yōu)勢(shì)。

2.2.3 存在的問題

目前在各種船舶廢氣脫硫設(shè)備中，開環(huán)式洗滌器的投資和運(yùn)行成本最低，但其使用后含有大量酸性物質(zhì)及重金屬物質(zhì)的廢水會(huì)排入大海，會(huì)導(dǎo)致海水酸度升高，在一定程度上對(duì)海洋環(huán)境造成污染。閉環(huán)式洗滌器較復(fù)雜，需要額外的水處理設(shè)備和更多的安裝空間及安裝維護(hù)成本，而且還要考慮強(qiáng)堿物質(zhì)的安全存放問題，部分港口可能缺乏足夠的殘余物接收設(shè)施。

另外，2018年4月，IMO海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第72屆會(huì)議（MEPC72）同意繼續(xù)推進(jìn)禁止在北極水域使用重油這一議案。這表明，國(guó)際社會(huì)正在對(duì)重油的使用進(jìn)行更為嚴(yán)格的監(jiān)管。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，廢氣洗滌器將會(huì)受到更嚴(yán)格的監(jiān)管。

2.3 液化天然氣（LNG）

2.3.1 適用性

船舶采用液化天然氣為動(dòng)力能夠達(dá)到硫氧化物零排放，以及顆粒物接近零排放，并可以顯著減少溫室氣體排放。

由于使用LNG燃料需要將主機(jī)更換為雙燃料主機(jī)，在改裝船上成本過高，且技術(shù)難度大，因此LNG動(dòng)力主要應(yīng)用于新造船。據(jù)2018年漢堡海事展發(fā)布的一份海事行業(yè)報(bào)告顯示，44%的船東在訂造新船時(shí)考慮改用LNG動(dòng)力。據(jù)DNV GL預(yù)測(cè)，到2020年，全球以LNG為燃料的新造船將達(dá)到400艘～600艘。

LNG動(dòng)力船舶運(yùn)營(yíng)必須有足夠的加注點(diǎn)。在全球十大加油港口中，已有9個(gè)港口開始提供LNG加注服務(wù)，或有明確的計(jì)劃表明到2020年將會(huì)提供相關(guān)的配套服務(wù)。根據(jù)DNV GL的統(tǒng)計(jì)，目前世界上已經(jīng)大約有60個(gè)地方能夠?qū)崿F(xiàn)船舶LNG加注，分布在新加坡、中東、加勒比海以及歐洲等地港口，另外還有28處LNG加注設(shè)施已經(jīng)敲定建設(shè)，36個(gè)加注點(diǎn)正在討論當(dāng)中。除了港口加注，還有不少船東正在考慮建造新的LNG加注船，以彌補(bǔ)加注點(diǎn)不足的問題。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)性

雖然LNG動(dòng)力船舶普遍比常規(guī)船舶的造價(jià)要高出20%左右，這對(duì)于航運(yùn)企業(yè)而言將是不小的投入。目前來看使用LNG燃料的投資回報(bào)周期較廢氣洗滌器長(zhǎng)，但隨著LNG開采技術(shù)的不斷進(jìn)步，以LNG為代表的氣體燃料使用成本有望進(jìn)一步下降，LNG動(dòng)力船舶的營(yíng)運(yùn)成本還會(huì)進(jìn)一步下降，投資回報(bào)期也將相應(yīng)變短。

2.3.3 存在的問題

LNG燃料艙所占用的空間較大，對(duì)船舶的載貨空間也會(huì)產(chǎn)生較大影響。為采用LNG燃料，一艘集裝箱船的燃料艙將犧牲大約500個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱位。另外，由于LNG作船舶動(dòng)力的危險(xiǎn)性遠(yuǎn)高于燃油，其布置也受到IMO相關(guān)規(guī)范的嚴(yán)格限制。

3 解決方案

隨著低硫油產(chǎn)品的類型增多，市場(chǎng)日益擴(kuò)大，對(duì)于大多數(shù)不適合安裝廢氣洗滌器或LNG裝置的船舶來說，使用低硫油將成為主要的應(yīng)對(duì)措施。另外，考慮到使用低硫燃油的費(fèi)用較重油有所增加，航運(yùn)公司將考慮通過降速航行來降低營(yíng)運(yùn)成本。降速航行本質(zhì)上是通過降低油耗來降低各項(xiàng)排放，而且對(duì)于大型船舶來說，降低航速航行的節(jié)能效果更好。因此，使用低硫燃油并降速航行將是大多數(shù)船舶應(yīng)對(duì)限硫規(guī)定的最佳選擇，也是最環(huán)保的做法。

雖然從投資回報(bào)角度來看，對(duì)于新造或船齡較新的大型船舶，安裝廢氣洗滌器是短期內(nèi)較為經(jīng)濟(jì)的選擇方案，但由于廢氣洗滌器并不是從源頭上減少污染物的排放，長(zhǎng)期來看并不是解決環(huán)境問題的最佳選擇。隨著環(huán)保要求的日益提高，廢氣洗滌器的使用必將受到更多的限制措施。

2018年，國(guó)際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第72屆會(huì)議（MEPC72）上通過了溫室氣體減排初步戰(zhàn)略，明確到2030年每次國(guó)際海運(yùn)的CO2排放量較2008年至少平均降低40%，到2050年至少平均降低70%。由于使用低硫燃油或廢氣洗滌器并不能減少溫室氣體的排放，為了實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排初步戰(zhàn)略的目標(biāo)，預(yù)計(jì)今后國(guó)際社會(huì)將為使用LNG燃料的船舶提供更多政策傾斜，以鼓勵(lì)船東建造LNG動(dòng)力船舶。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，由重油過渡到低硫燃油，最終使用LNG等清潔能源將是未來的趨勢(shì)。

綜上所述，在限硫規(guī)定生效后的一段時(shí)間內(nèi)，使用低硫燃油并降速航行將是大多數(shù)船舶的優(yōu)先選擇。安裝廢氣洗滌器對(duì)新造或較新的大型船舶來說，短期內(nèi)是最為經(jīng)濟(jì)的措施，而使用LNG等替代燃料將是符合長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展考慮的應(yīng)對(duì)措施。

4 結(jié)論

為了改善人類的生存環(huán)境，推動(dòng)航運(yùn)業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型將是航運(yùn)業(yè)未來發(fā)展的方向。將LNG作為船舶燃料不僅是應(yīng)對(duì)限硫規(guī)定的重要措施，也是符合IMO溫室氣體減排初步戰(zhàn)略的重要手段?？梢灶A(yù)見，LNG在未來十年的全球能源結(jié)構(gòu)中將發(fā)揮越來越重要的作用。大力發(fā)展液化天然氣及替代能源，逐步降低燃油在船舶燃料中的占比，對(duì)航運(yùn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展將起到重要的促進(jìn)作用。