全球限制船舶硫排放規定及應對措施

程慧勇

（新世紀船舶設計研發（上海）有限公司，上海 201203）

0 引言

伴隨著經濟全球化的進程，航運業得到了迅猛發展，海運量現已占據了全球貨運量的 80%以上。與此同時，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。國際海事組織資料顯示，船舶每年排放的硫氧化物達到 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動車尾氣污染、工業企業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。硫氧化物對人類健康和環境都有很大危害，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，嚴格限制船舶硫氧化物的排放對改善人類生存環境和保持航運業可持續發展都有著非常重要的意義。

1 全球主要硫排放控制區及最新要求

為了進一步降低船舶對大氣造成的污染，國際海事組織認為有必要設立排放控制區，通過控制在排放控制區內船舶硫氧化物等污染物的排放，改善沿海和沿河區域，特別是港口城市的空氣質量。

1.1 國際海事組織（IMO）硫排放控制區

IMO先后批準了4個硫排放控制區：波羅的海排放控制區、北海排放控制區、北美排放控制區和美國加勒比海排放控制區[2]。見圖1～圖3。

圖1 北海和波羅的海排放控制區

圖2 北美排放控制區

圖3 美國加勒比海排放控制區

在2016年10月召開的海上環境保護委員會第70屆會議（MEPC70）上，IMO通過了《國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超過0.5% m/m，排放控制區內要求燃油的硫含量不得超過0.1% m/m，包括現有船舶在內，必須滿足這一規定。

1.2 歐盟排放控制區

歐盟海域硫排放控制區是由歐盟通過立法設立，于2010年1月正式啟用。該區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。

根據歐盟法令要求，自2010年1月1日起，成員國應保證在歐盟港口停泊（包括系泊和錨泊）時間超過2小時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，歐盟成員國可以允許該船舶免除低硫燃油使用要求。

1.3 美國加利福尼亞排放控制區

美國加利福尼亞排放控制區由美國加利福尼亞空氣資源委員會設立，于2012年8月正式啟用。該區域范圍為美國加利福尼亞沿岸24海里海域、港口和一些島嶼。

根據美國加利福尼亞空氣資源委員會法規，自2014年1月1日起，行駛至該區域內的船舶應使用硫含量不大于0.1% m/m的船用輕柴油或船用柴油。該區域內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個國外硫排放控制區外，地中海北部區域國家和新加坡、日本、韓國、澳大利亞等國家也都計劃加入硫排放控制區[3]。

1.4 中國硫排放控制區

2018年12月，交通運輸部公布了《船舶大氣污染物排放控制區實施方案》。根據此方案，國內排放控制區將從目前的3個水域擴大到全國沿海12海里以及海南水域，另設內河控制區，限硫范圍將大幅擴大。按照方案要求，自2019年1月1日起，海船進入排放控制區，應使用硫含量不大于0.5% m/m的船用燃油，大型內河船和江海直達船舶應使用符合新修訂的船用燃料油國家標準要求的燃油；其他內河船應使用符合國家標準的柴油。2020年1月1日起，海船進入內河控制區，應使用硫含量不大于0.1% m/m的船用燃油。2022年1月1日起，海船進入沿?？刂茀^海南水域，應使用硫含量不大于0.1% m/m的船用燃油。

2018年10月，香港特區立法會通過了香港環境保護署提交的《空氣污染管制（船用燃料）規例》。根據該《規例》要求，2019年1月1日之后，所有在香港水域內的船舶必須使用《規例》指定的合規燃料，包括含硫量不超過0.5% m/m的低硫船用燃料、液化天然氣或環境保護署署長認可的其他燃料。

2 主要應對措施及分析

為了應對即將實施的全球船舶硫排放限制規定，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。對于航運企業而言，無論采取哪種措施，都將大大增加運營成本。距離限硫規定生效還有不到一年的時間，如何應對限硫規定是擺在航運公司面前的一個重要問題。以下分別對這幾種措施的適用性、經濟性和存在的問題等方面進行探討分析，以尋找最佳解決方案。

2.1 低硫燃油（LSFO）

2.1.1 適用性

根據DNV GL發布的預測，2020年全球將有約7萬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。對于這些船舶而言，使用低硫燃油是最簡單的應對措施，相關設備與系統改造最小且適用于所有水域。這些船在排放控制區之外的區域航行時將使用含硫量不超過0.5% m/m的燃油，而在排放控制區內航行時須使用含硫量不超過0.1% m/m的燃油。

部分國家和組織認為，如果自2020年開始實施0.5% m/m的全球硫限制措施，航運業可能無法獲得足夠的低硫燃油。但IMO下屬的海洋環境保護委員會（MEPC）就2020年整個航運業低硫燃油的可獲得性進行了評估，認為到2020年，含硫量0.1% m/m以內的燃油需求量約為3 900萬噸，含硫量0.5% m/m以內的燃油需求量約為2.33億噸，屆時市場將可以滿足低硫燃料的需求。

2.1.2 經濟性

按照IMO低硫燃油可獲得性評估報告中預測的燃油市場價格（圖4），相對于重油的價格，2020年使用低硫燃油船舶的營運成本將增加 28%左右。雖然該評估報告認為2020年后低硫燃油的供應量可以滿足要求，但考慮到低硫燃油需求的急劇增加，必然導致油價升高，短時間內船舶營運成本將居高不下。即使油價保持在目前水平，在較長一段時間內對航運公司也會造成巨大的成本壓力。

圖4 IMO對燃油市場價格的預測

2.1.3 存在的問題

IMO的調查報告中提到的低硫燃油，有些是采用重油與低閃點燃油簡單混合方式獲得的。從低硫燃油的使用安全來說，調和燃料的特性變化可能會對船舶燃油和滑油系統及設備的安全運行產生影響[4]。另外，各港口低硫燃油的可獲得性也需要關注。

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：開環式、閉環式和混合式。開環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。閉環式洗滌器使用淡水和堿性化學物質來進行脫硫，可以滿足零排放水域的要求?；旌鲜较礈炱骺梢栽陂_環式和閉環式之間切換，操作靈活，可在不同的水域使用。

根據廢氣凈化系統協會（EGCSA）對其成員的調查數據，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。調查顯示，在將要安裝洗滌器的船舶中，現有船舶占 63%，新建船舶占37%。在1 561個已經安裝或訂購的單獨洗滌器中，有 988個用開環式洗滌器，這表明開環式洗滌器是目前主流的廢氣洗滌器。根據IMO低硫燃油可獲得性評估報告中的預測，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品較少，且需要較長的供貨與安裝周期，如果大規模安裝，可能供給不足。

在2018年4月份召開的IMO海上環境保護委員會第72屆會議（MEPC72）上，IMO批準在2020年全球限硫規定生效后所有未安裝脫硫設備的船舶禁止攜帶硫含量超標燃油的修正案，也就是說，只有已經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月份舉行的海上環境保護委員會第73屆會議（MEPC 73）上得到正式通過，并將于2020年3月1日生效，這無疑將對廢氣洗滌器的安裝起到一定推動作用。

2.2.2 經濟性

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

表1 廢氣洗滌器成本預估

據統計，如果重油和低硫燃油的價格之差在200美元/噸的話，在一艘VLCC上安裝洗滌器可以在18個月內收回成本，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，成本回收時間越短。一旦投資成本收回，船東將獲得成本優勢和競爭優勢，租家也愿意支付高于市場價的租金租入已安裝洗滌器的船舶。

另外，雖然開環式洗滌器不能在零排放水域使用，但是在無法進行開環操作的港口停留時切換到低硫燃油，其成本增加也非常有限，仍然會具有較大的成本優勢。

2.2.3 存在的問題

目前在各種船舶廢氣脫硫設備中，開環式洗滌器的投資和運行成本最低，但其使用后含有大量酸性物質及重金屬物質的廢水會排入大海，會導致海水酸度升高，在一定程度上對海洋環境造成污染。閉環式洗滌器較復雜，需要額外的水處理設備和更多的安裝空間及安裝維護成本，而且還要考慮強堿物質的安全存放問題，部分港口可能缺乏足夠的殘余物接收設施。

另外，2018年4月，IMO海上環境保護委員會第72屆會議（MEPC72）同意繼續推進禁止在北極水域使用重油這一議案。這表明，國際社會正在對重油的使用進行更為嚴格的監管。因此，從長遠來看，廢氣洗滌器將會受到更嚴格的監管。

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力能夠達到硫氧化物零排放，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燃料需要將主機更換為雙燃料主機，在改裝船上成本過高，且技術難度大，因此LNG動力主要應用于新造船。據2018年漢堡海事展發布的一份海事行業報告顯示，44%的船東在訂造新船時考慮改用LNG動力。據DNV GL預測，到2020年，全球以LNG為燃料的新造船將達到400艘～600艘。

LNG動力船舶運營必須有足夠的加注點。在全球十大加油港口中，已有9個港口開始提供LNG加注服務，或有明確的計劃表明到2020年將會提供相關的配套服務。根據DNV GL的統計，目前世界上已經大約有60個地方能夠實現船舶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加注設施已經敲定建設，36個加注點正在討論當中。除了港口加注，還有不少船東正在考慮建造新的LNG加注船，以彌補加注點不足的問題。

2.3.2 經濟性

雖然LNG動力船舶普遍比常規船舶的造價要高出20%左右，這對于航運企業而言將是不小的投入。目前來看使用LNG燃料的投資回報周期較廢氣洗滌器長，但隨著LNG開采技術的不斷進步，以LNG為代表的氣體燃料使用成本有望進一步下降，LNG動力船舶的營運成本還會進一步下降，投資回報期也將相應變短。

2.3.3 存在的問題

LNG燃料艙所占用的空間較大，對船舶的載貨空間也會產生較大影響。為采用LNG燃料，一艘集裝箱船的燃料艙將犧牲大約500個標準箱位。另外，由于LNG作船舶動力的危險性遠高于燃油，其布置也受到IMO相關規范的嚴格限制。

3 解決方案

隨著低硫油產品的類型增多，市場日益擴大，對于大多數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對措施。另外，考慮到使用低硫燃油的費用較重油有所增加，航運公司將考慮通過降速航行來降低營運成本。降速航行本質上是通過降低油耗來降低各項排放，而且對于大型船舶來說，降低航速航行的節能效果更好。因此，使用低硫燃油并降速航行將是大多數船舶應對限硫規定的最佳選擇，也是最環保的做法。

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

2018年，國際海事組織海上環境保護委員會第72屆會議（MEPC72）上通過了溫室氣體減排初步戰略，明確到2030年每次國際海運的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，為了實現溫室氣體減排初步戰略的目標，預計今后國際社會將為使用LNG燃料的船舶提供更多政策傾斜，以鼓勵船東建造LNG動力船舶。從長遠來看，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。

綜上所述，在限硫規定生效后的一段時間內，使用低硫燃油并降速航行將是大多數船舶的優先選擇。安裝廢氣洗滌器對新造或較新的大型船舶來說，短期內是最為經濟的措施，而使用LNG等替代燃料將是符合長遠發展考慮的應對措施。

4 結論

為了改善人類的生存環境，推動航運業向綠色低碳轉型將是航運業未來發展的方向。將LNG作為船舶燃料不僅是應對限硫規定的重要措施，也是符合IMO溫室氣體減排初步戰略的重要手段?？梢灶A見，LNG在未來十年的全球能源結構中將發揮越來越重要的作用。大力發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，對航運業的可持續發展將起到重要的促進作用。