港口碳排放現(xiàn)狀及減碳措施分析

鄧紅梅

摘 要：港口溫室氣體排放加劇了全球氣候變化，氣候變化導(dǎo)致的全球海平面上升也對港口的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了巨大的威脅。本研究首先介紹了港口碳減排的背景及意義，其次核算分析了2011至2019年間我國港口碳排放的現(xiàn)狀，最后梳理了港口碳減排的具體措施，提出了港口脫碳的努力方向。

關(guān)鍵詞：港口;碳排放;現(xiàn)狀;減排措施

中圖分類號：X322? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0098-03

1港口碳減排背景

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告指出，1901-2010年期間全球海平面上升的速度對人類的生活環(huán)境帶來了巨大的威脅，如果溫升幅度大于2℃，將會在全球造成不可挽回的遭難性環(huán)境后果[1]。IPCC于2018年10月發(fā)布的《全球1.5℃溫升特別報告》進(jìn)一步指出，只有在本世紀(jì)中葉實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的溫室氣體凈零排放——碳中和目標(biāo)，才有可能將全球變暖幅度控制在1.5℃以內(nèi)，從而減緩及避免氣候變化帶來的極端危害。國際社會于2015年達(dá)成了《巴黎協(xié)定》，各國做出了自主減排承諾，并確定了在本世紀(jì)末將全球溫升幅度控制在2℃，并爭取將其控制在1.5℃的溫升水平的目標(biāo)[2]。作為全球供應(yīng)鏈中的轉(zhuǎn)運節(jié)點，港口產(chǎn)業(yè)約占全球溫室氣體排放總量的3%[3]，由其產(chǎn)生的碳排放加劇了全球氣候變化，氣候變化導(dǎo)致的全球海平面上升也對港口的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了巨大的威脅。中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，化石能源仍然是主要的能源消耗來源，所產(chǎn)生的碳排放也位列世界之最。中國政府于2020年向國際社會做出承諾，力爭在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。我國的水運“十三五”發(fā)展規(guī)劃也明確規(guī)定了港口的節(jié)能減排政策目標(biāo)，規(guī)劃指出，2020年港口生產(chǎn)單位吞吐量綜合能耗及二氧化碳排放均需比2015年下降2%。隨著應(yīng)對氣候變化政策的日益加強，有必要進(jìn)一步核算我國港口的碳排放現(xiàn)狀，并對港口的降碳措施進(jìn)行分析，以便促進(jìn)低碳港口的建設(shè)及港口的高質(zhì)量發(fā)展。

2 我國港口碳排放現(xiàn)狀

本節(jié)從港口碳排放的來源、港口碳排放核算方法、港口碳排放現(xiàn)狀三個方面對我國港口碳排放進(jìn)行了分析。

2.1 港口碳排放的來源

港口的溫室氣體排放來源可分為三類。第一類是港口活動產(chǎn)生的直接碳排放，包括港作車輛、拖輪等通過燃油消耗產(chǎn)生的排放;第二類是港口經(jīng)營用電所產(chǎn)生的間接碳排放;第三類是與港口業(yè)務(wù)承租人相關(guān)的其他間接來源，包括租用船舶、卡車、貨物裝卸設(shè)備和鐵路機車等產(chǎn)生的間接排放。對于擁有大量外包業(yè)務(wù)的港口而言，第三類排放源可能是溫室氣體排放的最大來源。

2.2 港口碳排放核算方法

針對某個具體的港口企業(yè)而言，通過統(tǒng)計不同能源品種的能耗情況，再用相應(yīng)能源的消耗量乘以對應(yīng)的碳排放因子即可計算得到該港口不同能耗的碳排放量。對于我國港口整體碳排放的核算，由于針對所有港口的詳盡數(shù)據(jù)難以獲得，通常使用我國港口的吞吐量、港口企業(yè)每萬噸單耗（噸標(biāo)準(zhǔn)煤）和噸標(biāo)煤的碳排放系數(shù)相乘得到，其計算公式如式（1）所示。

（1）

Q為港口碳排放量，X為港口吞吐量，Y為港口企業(yè)每萬噸單耗，Z為噸標(biāo)煤的碳排放系數(shù)。港口的吞吐量取自《中國港口年鑒》，港口企業(yè)的每萬噸單耗參考《交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》中所公布的值，由于交通運輸部2011年才開始對港口能源消耗進(jìn)行監(jiān)測，所以研究年份從2011年開始，噸標(biāo)煤的碳排放系數(shù)參照我國發(fā)改委所使用的推薦值，即2.4567t-CO2/tce。

2.3 港口碳排放現(xiàn)狀分析

根據(jù)測算，2011年港口的碳排放為779.50萬噸，之后緩慢上升，2013年港口的碳排放達(dá)到838.33萬噸，2013年之后港口的碳排放趨勢穩(wěn)重有降，2018年的碳排放為810.89萬噸。由于2019年港口的統(tǒng)計范圍進(jìn)行了調(diào)整，2019年的全國貨物吞吐量和碳排放量相比于2018年呈下降趨勢。2011年至2019年全國港口的貨物吞吐量及CO2排放量的歷史趨勢如圖1所示。綜合來看，過去十年間，我國港口的碳排放量大約在800萬噸左右。

3 港口降碳措施

為了實現(xiàn)我國的雙碳目標(biāo)，港口在節(jié)能降碳方面仍需要采取更有力的措施。具體來看，港口的減碳措施可以從技術(shù)、管理、節(jié)能幾方面展開。

3.1 設(shè)備措施

設(shè)備措施是指對相關(guān)排放設(shè)備進(jìn)行物理上的改變或用更清潔和更新的節(jié)能技術(shù)替換舊的設(shè)備，港口主要的排放設(shè)備包括拖輪、貨物裝卸設(shè)備、建筑照明和空調(diào)等。設(shè)備措施可以通過不同的方式實現(xiàn)，一是購買新的設(shè)備，二是用更清潔和更高效的設(shè)備替換舊的設(shè)備，三是更換新的引擎，四是對排放控制技術(shù)進(jìn)行改造。

全球各地的港口實踐表明，柴油動力終端設(shè)備的更換可將能源消耗和二氧化碳排放降至最低。西班牙巴倫西亞港通過對輪胎式龍門吊的引擎設(shè)備進(jìn)行發(fā)電機組改造，可將港口CO2的排放量減少43%[4]。美國的圣佩德羅灣港口的清潔空氣行動計劃也要求港口在指定時期內(nèi)用新的清潔發(fā)動機對貨物裝卸設(shè)備的舊發(fā)動機進(jìn)行更換。美國紐約和新澤西集裝箱碼頭也將在五至十年的使用周期內(nèi)對堆置場牽引車的設(shè)備進(jìn)行更新。對老式柴油龍門起重機等設(shè)備進(jìn)行投資改造的節(jié)能減排效果明顯，然而，對貨物裝卸設(shè)備進(jìn)行更新和替換的成本高昂，因此，大規(guī)模的設(shè)備更新和替換所需時間較長。

3.2 能源措施

能源措施包括通過使用更清潔的燃料、可替代能源系統(tǒng)或利用可再生能源，向港口作業(yè)方提供更清潔的能源。

更清潔的燃料包括液化天然氣LNG、甲醇、氫能、氨能和生物質(zhì)能等。液化天然氣每公里的能源效率比傳統(tǒng)燃料高10%左右，產(chǎn)生的二氧化碳也大約低25%[5]，但是液化天然氣在使用中可能會存在甲烷泄漏的問題，而甲烷帶來的全球變暖潛力是二氧化碳的25倍，因而，液化天然氣的大規(guī)模使用仍然存在著爭議。對于甲醇而言，它可以產(chǎn)生更少的二氧化碳排放，且在低負(fù)荷下，不存在甲烷泄漏的問題，是一種較為可行的替代燃料。氫能和氨能也都是具有較大發(fā)展前景的可替代燃料，氫能可用于燃料電池裝置，氨能可用于船舶或車輛發(fā)電的燃料。生物質(zhì)發(fā)電也可以減少溫室氣體排放，來自港口或船舶的生物質(zhì)可轉(zhuǎn)化為沼氣或生物燃料，通過燃燒可以產(chǎn)生熱力和電力。然而，可替代燃料的高成本低回報特性限制了它們在港口的使用規(guī)模，而且，許多港口的設(shè)施和市場發(fā)展還不成熟。

可替代能源系統(tǒng)指發(fā)動機等使用化石燃料以外的能源，包括電氣化和使用混合動力等。全電氣化在起重機等貨物裝卸設(shè)備中使用廣泛，此外，貨物裝卸設(shè)備中還常采用可充電電池系統(tǒng)。例如，在美國圣佩德羅灣港口和臺灣高雄集裝箱碼頭等多個港口，電池電動導(dǎo)向車輛、叉車、軌道搬運車、堆垛起重機等都得到了廣泛的應(yīng)用。總的來說，起重機電氣化大約可節(jié)省總耗能量的30%，對減少溫室氣體排放發(fā)揮著重要的作用。另外，混合動力是指港口設(shè)備使用化石燃料和電力混合發(fā)電，包括插電式混合動力和液壓混合動力等。

港口可利用的可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、海洋能和地?zé)崮艿?。太陽能電池板可建在港口的空置地面，也可建在碼頭相關(guān)建筑及倉庫的屋頂上。風(fēng)能在沿海區(qū)域的資源非常豐富，在港口建設(shè)風(fēng)電設(shè)施有著天然的地理優(yōu)勢，很多港口都安裝了陸上和海上風(fēng)力發(fā)電機，但風(fēng)力發(fā)電也會受到空間可用性的限制。海洋能包括潮汐能等，主要是利用海峽、島嶼和通道近岸的潮汐產(chǎn)生的動能。地?zé)崮芾玫氖堑厍虻貙又袃Υ娴哪芰俊?/p>

3.3 操作措施

操作措施主要是為了提高整個港口的運營效率，包括采用數(shù)字化技術(shù)和集裝箱碼頭自動化操作技術(shù)等。數(shù)字化技術(shù)可以幫助識別、監(jiān)控和匯總支持運營效率所需的數(shù)據(jù)，遙感、大數(shù)據(jù)分析等職能物流的發(fā)展降低了燃料消耗并減少了碳排放。數(shù)字化技術(shù)在多個港口得到廣泛應(yīng)用，例如，上海港采用了監(jiān)控物流和燃料消耗的智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)等，方便了碼頭和航運公司之間的通訊;國外的數(shù)字化技術(shù)案例包括漢堡港的3D打印技術(shù)、鹿特丹港的物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)和新加坡港的大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)等。集裝箱碼頭自動化操作系統(tǒng)不僅提高了碼頭效率，而且降低了運營成本和碳排放。全球約有1%的碼頭是全自動的，約有2%的碼頭是半自動的，如鹿特丹港、紐約港、墨爾本港、波爾不港和青島港等[6]。鑒于自動化碼頭在減少能源消耗和二氧化碳排放等方面的優(yōu)勢，傳統(tǒng)港口有望在未來逐步向自動化碼頭轉(zhuǎn)型。此外，港口還可以通過不同的綠色政策和項目來減少碳排放。例如，港口可以實施綠色采購政策，采購綠色環(huán)保的產(chǎn)品或服務(wù);港口還可以購買使用可再生能源生產(chǎn)的綠色電力;港口種植樹木不但可以改善景觀，還可以最大限度地通過林業(yè)碳匯達(dá)到固碳的目的。

3.4 信息化措施

信息措施包括溫室氣體排放的核算、監(jiān)測和報告，是減少港口碳排放的重要措施之一。在建立排放核算清單之后，可以確定港口的排放基準(zhǔn)線，而且能觀察港口排放隨時間的變化趨勢。建立溫室氣體排放清單是港口碳減排行動的重要步驟，通過碳排放清單可以有效識別港口溫室氣體減排的關(guān)鍵措施。碳排放監(jiān)測也是非常重要的減排措施，通過監(jiān)測碳排放可以有效解釋港口排放的負(fù)外部性，并使港口活動排放的負(fù)外部性內(nèi)部化。碳報告制度在歐盟的很多港口都很普遍，碳排放的可監(jiān)測、可報告、可核查體系是碳交易機制建設(shè)運營的基本要素[7]，也是港口低碳轉(zhuǎn)型的重要依據(jù)。我國港口的低碳轉(zhuǎn)型應(yīng)借鑒歐盟的經(jīng)驗，率先建立碳排放核算、監(jiān)測及報告相關(guān)的信息化機制。

4 結(jié)語

港口是國家經(jīng)濟的重要戰(zhàn)略節(jié)點，港口的經(jīng)營活動會產(chǎn)生大量的碳排放并加劇氣候變化。港口的碳排放主要歸因于其移動源和固定源的排放，包括拖輪、叉車、貨物裝卸設(shè)備等產(chǎn)生的排放。鑒于應(yīng)對氣候變化的緊迫性，本研究分析了我國港口二氧化碳排放現(xiàn)狀以及減碳的具體措施，采取有效的減排措施可以實現(xiàn)港口的可持續(xù)發(fā)展。由于每個港口的特點不同，減排潛力和成本也存在差異，各個港口所采取的減排措施也不盡相同。港口在制定溫室氣體減排戰(zhàn)略時，應(yīng)因地制宜，采取最具成本有效性的措施達(dá)到港口脫碳的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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基金項目：交通運輸部水運科學(xué)研究院青年科技創(chuàng)新項目（0100062113）。