研究报告
作者:孟至航、Dan Rutherford, Ph.D.
2024年02月02日
为了控制日益增长的船舶温室气体排放,国际海事组织(IMO)在2018年通过了《船舶温室气体减排初步战略》(Initial IMO Strategy on reduction of GHG emissions from ships),并于2023年通过了船舶温室气体减排战略修订案,力求在2050年左右实现船舶温室气体全生命周期净零排放。使用零排放燃料是实现净零排放的关键,业内普遍认为,如果航运业要达成IMO设定的目标或为实现《巴黎协定》温控目标做出贡献,2030年左右就需要开始应用零排放船舶(ZEVs)执行远洋航线运输任务。然而,零排放船舶的建造成本和运营成本都远超使用化石燃料的传统船舶。根据UMAS咨询公司的估算,在以氨燃料为主要技术路径的模拟情景下,2030-2050年需投入总计1万亿到1.9万亿美元来助力航运业减碳。
对温室气体征收碳税并将其用于支持低排放技术试点应用被认为是一种经济高效的减碳方法,UMAS在相关其研究中指出,要在2050年实现航运业净零排放需要征收358美元/吨的碳税。IMO也在讨论利用碳税及碳交易系统协助全球航运减碳的可能性。在区域层面,欧盟排放交易体系(EU ETS)于2024年开始逐步覆盖进入欧盟海域的船舶。根据欧盟排放交易体系的现有碳价(平均每吨二氧化碳90欧元左右),对船舶征收的碳税每年将产生18亿欧元左右的资金收入,可用于支持欧盟航运减碳技术的发展和示范试点项目。
凭借成本优势和强有力的政策支持,中国造船业从上世纪80年代开始不断发展壮大,如今中国已经成为全球最大的造船国(按总吨计),2021年全球44%的新造船舶为中国制造,在全球零排放船舶转型的进程中,中国也势必能够发挥关键作用。本文将带您剖析中国造船业向建造零排放船舶转型的额外成本,并评估碳交易带来的潜在助力。
1. 资本支出模型
国际清洁交通委员会(ICCT)在本研究中使用了马士基零碳航运中心开发的船舶拥有总成本估算模型,对化石燃料动力船舶和零排放船舶进行了自下而上的分析,资本支出中包含了船体、推进系统、油箱、燃料系统和能效提升措施等成本。在模拟情景设定方面,我们根据船舶类型、船舶尺寸和燃料/动力类型设计了两种情景,第一种情景是以氨燃料为主导的较低资本支出情景,第二种情景是包含了氨燃料、甲醇动力和氢燃料电池的较高资本支出情景。
2. 碳交易假设
我们对IMO的潜在碳交易系统进行了假设与建模,碳价参考了多项船舶减碳相关研究,假设从2025年开始对船舶征收50美元/吨CO2的碳税,并每5年为间隔周期递增,直到2045年达到250美元/吨CO2。船舶碳排放量参考了IMO第四次温室气体研究报告与温室气体减排战略修订案总的目标。此外,我们假设碳税产生的资金将用于补贴零排放船舶的额外营运支出与资本支出,其中用于补贴建造零排放船舶的额外资本支出的比例参考了UMAS公司的相关研究,假设为13%,并基于各国建造替代燃料船舶的市场份额来进一步对这部分资金进行了分配。根据手持订单和预计交付数据,中国2025年替代燃料船舶的市场份额为35%,根据中国《船舶制造业绿色发展行动纲要》中提出的目标,我们假设到2030年,该比例会迅速增长至与中国现有造船市场份额相一致(49.5%),并保持稳步增长,2050年该比例预计将增长至59%。分析模型中的具体参数详见表1。
表1. 碳交易模型参数
在以氨燃料动力船舶为主的较低资本支出情景下,随着船舶建造总量的增长,中国全面建造零排放船舶的额外资本支出会逐年增加,从2025年的36亿美元/年增长到2050年的63亿美元/年,2025-2050年间所需的额外资本支出总额为1251亿美元。在较高资本支出情景下,随着氢燃料电池技术的逐步成熟与成本下降,额外支出成本会呈现先降低后增加的趋势,但鉴于氢燃料电池的高昂成本,2025-2050年间所需的额外资本支出总额为4443亿美元。
表2. 中国建造零排放船舶的额外资本支出
碳交易方面,根据估算结果,2030-2040年将是零排放船舶转型的关键窗口期,碳交易产生的资金量将在2035年达峰(936亿美元/年),在此之后将逐年下降。总体来说,IMO层面出台潜在碳交易系统可以提供有力的补贴支持,2025-2050年预计能产生总计14000亿美元的资金用于推动船舶向零排放转型,其中预计能为零排放船舶建造的额外资本支出提供总计超过1800亿美元的补贴,推动相关技术的发展并激励利益相关方向零排放船舶转型。对于中国而言,将能够获得总计越923亿美元的资金来推动零排放船舶建造。
图1. 船舶二氧化碳排放与碳交易产生资金预测结果
表3列出了碳交易所产生的资金对中国零排放船舶建造额外资本支出的补贴比例,从2025年开始,补贴已经可以覆盖额外资本支出的很大一部分(13%-66%)。该比例在2030-2040年将达到最大值,在较低资本支出情景下,该比例能够达到100%,即使在较高资本支出情景下,该比例也能达到相当可观的30%-40%。2025-2050年累加来看,补贴比例在较低与较高资本支出情景下分别可达到73.8%和20.8%。
表3. 碳交易资金对中国零排放船舶建造的补贴比例
1. 中国建造零排放船舶所需的额外资本支出相当可观,在不同情景下,2025-2050年全面建造零排放船舶所需的额外资本支出为1251-4443亿美元。IMO层面的潜在碳交易产生的资金补贴能够覆盖20.8%-73.8%的额外资本支出。
2. 对造船产业来说,2030-2040年将是向零排放船舶转型的关键窗口期,潜在的碳交易资金补贴将在该时间窗口达峰,并为零排放船舶转型提供有力的资金支持。
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更新日期:2025年【1】月【9】日
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