《面向2050年的海事展望》深度解讀（下）
——針對海事行業(yè)未來能源結(jié)構(gòu)的增強建模

本刊記者 何寶新

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

DNV海事首席顧問、《面向2050年的海事展望》第一作者Eirik Ovrum表示，海事業(yè)需要通過未來燃料結(jié)構(gòu)中的所有碳中和選項，滿足當前以及加速實現(xiàn)的航運業(yè)脫碳目標的需求。這對燃料生產(chǎn)、配送和加注基礎設施的投資決策構(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》報告，運用了DNV溫室氣體路徑模型的增強版本，構(gòu)建并運行了最新的場景組合，對“未來的燃料轉(zhuǎn)型開展探索”。Ovrum說：“結(jié)果表明，未來的燃料結(jié)構(gòu)高度依賴基本假設，尤其是關于燃料價格和政策雄心的假設。因此，船東需要能夠反映未來不確定性的轉(zhuǎn)型計劃，以及能提升穩(wěn)健性、減少碳風險的靈活燃料方案?！?/p>

該報告全面介紹了溫室氣體路徑的增強模型。簡言之，船隊發(fā)展模塊每年根據(jù)海運貿(mào)易需求添加和除役船舶。減排應用模塊評估可得的解決方案——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。

針對未來船舶燃料結(jié)構(gòu)的建模

該模型更新了目前的脫碳場景組合，以研究未來燃料結(jié)構(gòu)與碳中和燃料推廣應用的決定性因素。這些場景用于分區(qū)域評估燃料成本。報告還闡述了全球各地區(qū)燃料生產(chǎn)和基礎設施對燃料結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生什么樣的影響。

DNV表示，研究結(jié)果凸顯了實現(xiàn)特定脫碳途徑的關鍵因素。對于需要有足夠的靈活性和韌性、以應對一系列未來可能出現(xiàn)的監(jiān)管和技術(shù)情形的行業(yè)來說，基于場景的分析將為新造船和陸上燃料基礎設施的戰(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類場景，路徑之一是IMO目標，即航運業(yè)實現(xiàn)IMO當前初始溫室氣體戰(zhàn)略中的目標，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（即藍色燃料）。對于這三類燃料家族中的每種燃料，如報告所述，在基礎價格上對相應燃料家族賦予相對于其他燃料家族的“高”或“極高”的燃料價格優(yōu)勢。

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

圖3為24類編號場景下到本世紀中葉的能源結(jié)構(gòu)展望情況?！睹嫦?050年的海事展望》中更全面地介紹了24種能源結(jié)構(gòu)，重點包括：

圖3 各類燃料在2050年的應用展望

——IMO目標場景：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年完全脫碳場景：化石燃料被全面淘汰。

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

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)場景中，到2030年約5%的能源消耗來自碳中和燃料。在IMO目標場景中，2040年這一比例將增至20%左右，取決于具體場景。在2050年完全脫碳場景中，2040年碳中和燃料的比例將達到40%-50%。

一些碳中和燃料將在至少一個場景假設中主宰2050年能源結(jié)構(gòu)組成，即生物MGO和電化MGO、生物LNG、藍氨和電氨，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LNG、電化LNG）在IMO目標場景中的比例大于在2050年完全脫碳場景中的比例。

DNV表示，能對2050年航運業(yè)能源結(jié)構(gòu)作出貢獻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“生物燃料價格極低”和“電化燃料價格極低”場景中，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爭力。

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

Drop-in摻混燃料在IMO當前溫室氣體戰(zhàn)略下具備競爭優(yōu)勢

在IMO目標場景中，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LNG或電化LNG，以及用MGO/LSFO的生物MGO或電化MGO。

藍色燃料家族缺少Drop-in摻混燃料選擇，因此在藍色燃料設為價格偏好（“藍色燃料價格較低”或“藍色燃料價格極低”）時，生物替代燃料在IMO目標場景中依舊占主導地位。在這些情形中，化石燃料的價格也較低。

因此，Drop-in摻混燃料可以在廉價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)和存儲方案更具競爭優(yōu)勢。

完全脫碳路徑對生物燃料、電化燃料和藍色船用燃料有什么影響？

在2050年脫碳場景中，相關政策要求將迫使淘汰所有化石燃料。

在這些場景中，當生物燃料有價格優(yōu)勢（“生物燃料價格較低”和“生物燃料價格極低”）時，生物燃料將在燃料結(jié)構(gòu)中占主導地位，即便在偏好藍色燃料場景（“藍色燃料價格較低”和“藍色燃料價格極低”）中，生物燃料優(yōu)勢也很明顯。即使在最有利的條件下，藍色燃料也只能獲得58%的份額。而當電化燃料有價格優(yōu)勢（“電燃料價格較低”和“電燃料價格極低”）時，電化燃料在與生物替代燃料的競爭中勝出。

完全脫碳路徑青睞船用氨燃料和甲醇燃料

總體來看，在2050年脫碳場景中，Drop-in摻混燃料在碳中和燃料中的比例要低于IMO目標場景中的比例。這是因為脫碳法規(guī)要求，所有船舶在2050年之前必須全面實現(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)型的船東還會考慮燃料可得性以及其他利益相關方的決定。碳中和燃料及相關技術(shù)的可得性無論對于實現(xiàn)IMO目標路徑還是2050年脫碳路徑都至關重要。

DNV的模型通過不同燃料價格模擬了燃料供應的限制。例如，如果缺少充足的可持續(xù)生物質(zhì)滿足需求，其高昂的價格將導致出現(xiàn)“電化燃料價格較低”或“藍色燃料價格較低”場景，此時價格低廉的電化燃料或藍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景中的2050年能源結(jié)構(gòu)

圖6 在所有24類場景中2022—2050年期間陸上燃料基礎設施和船舶所需的累計投資

海事燃料轉(zhuǎn)型的代價

實現(xiàn)每個場景都要求對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設施進行大量投資。在幾乎所有場景中，燃料基礎設施的投資都超過了船端投資。

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

2040年后碳中和燃料的應用加速

在建模中，碳中和燃料因成本較高處于不利地位，對于2030年之前的減排貢獻有限。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、能效措施、物流航線提升和降低航速運營。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。

清潔燃料供應有望獲得先發(fā)優(yōu)勢

盡管如此，多個利益相關方已經(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。這些方面包括船東、貨主、金融機構(gòu)、燃料供應商、能源巨頭、政府和港口，還包括一些參與或?qū)G色航運走廊感興趣的機構(gòu)。

圖7 為在2050年脫碳路徑的場景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”的場景，實線表示歐洲和東南亞氨燃料初始可得性“較高”的場景。

圖7

為了展示模型如何為決策提供輔助，DNV運行了2050年脫碳路徑的場景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，氨燃料的應用都有增長。

合作對于替代燃料的可得性至關重要

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，在之前航運業(yè)推廣LNG和電池過程中也見到類似模式，預計在場景設計的有利條件下，其他碳中和燃料也會產(chǎn)生類似效果。

在政府采購需求的推動下，以前LNG和電池的推廣得益于先是當?shù)?、之后拓展到全國、隨后地區(qū)性和全球性的基礎設施開發(fā)。

這說明公共部門可以成為航運業(yè)逐步采用低排放新技術(shù)的重要推手。DNV強調(diào)，關于模型中展現(xiàn)出的挑戰(zhàn)和機遇，只有通過行業(yè)的利益相關方、以及與爭奪碳中和燃料的其他產(chǎn)業(yè)結(jié)成強大聯(lián)盟方可面對。