海运温室气体减排市场机制的不确定性

顾伟红，徐瑞华

(1.同济大学交通运输工程学院，上海 201804;2.上海海事大学交通运输学院，上海 201306)

0 引言

海运是一种比其他方式更节约能源的运输方式，但国际海运严重依赖化石燃料，这些化石燃料在燃烧时排放大量气体，如影响公众健康的氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)以及导致全球变暖的二氧化碳(CO2).2009年国际海事组织(International Maritime Organization，IMO)发布关于温室气体排放的第2份研究报告［1］，数据表明:1990—2007年间，全球海运温室气体排放平均年递增3.75%;如果不采取任何政策或措施，2050年海运温室气体排放量可能会较2007年排放水平增长2～3倍.在这些海运温室气体中，CO2占整个海运温室气体排放的96%，是海运温室气体的主要成分.

由于难以确定国际航空和国际航海领域的排放国别，无法计入各国排放总量，所以国际海运排放一直未纳入负有温室气体减排义务国家的减排范围.《联合国气候变化框架公约》下尚未形成任何有关国际海运温室气体减排的法律约束性文件，而仅在《京都议定书》第2.2条规定“附件1所列缔约方应分别通过国际民用航空组织和国际海事组织作出努力，谋求限制或减少航空和航海舱载燃料产生的《蒙特利尔议定书》未予管制的温室气体的排放”.基于上述规定，IMO于1998年展开对国际海运温室气体的研究和相关谈判工作.

近年来，由于受全球气候变暖和国际社会施加的各种压力，IMO加速推进温室气体排放谈判进程，从技术性、操作性和市场性等3个方面推行相关的海运温室气体减排措施.特别是自2010年IMO海洋环境保护委员会第60届会议以来，关于海运业是否实施以及实施何种减排的市场机制问题争论激烈.

1 主要的海运减排市场机制

当前，在IMO海洋环境保护委员会会议上着重讨论的市场机制有如下7种.

(1)以燃油附加费和碳税为特征的方案有3种，具体为国际温室气体基金(GHG Fund)［2］、港口征收排放费用(PLEF)［3］和返还机制(RM)［4］，代表方分别为丹麦、牙买加和国际自然基金.

(2)排放顶限/交易机制(METS)，代表国家分别为挪威［5］、英国［6］、法国［7］和德国.

(3)能效激励型方案.提出能效较差的船舶需缴纳相应的惩罚金，代表方为日本的LIS机制［8］以及国际航运公会的VES机制［9］.由于LIS和VES机制存在一定的共性，在2011年IMO温室气体会间工作组第3次会议上，日本和国际航运公会将原来各自的机制合成一个新的方案，提出效率激励机制(EIS)［10］，该机制采用经济手段刺激新船和现有船舶提高能效.

(4)能效信用交易型方案(SECT)［11］.原理是能效较差的船舶必须向高能效船舶购买排放信用，代表国家为美国.

(5)反对市场机制的方案［12］，代表国家为巴哈马，认为“市场机制是对全球贸易的破坏”.在2011年IMO温室气体会间工作组第3次会议上，巴哈马提交 GHG－WG 3/2提案［13］，补充机制设计细节，分别制定新船及不同船龄现有船的强制减排目标，但具体采用何种减排措施则由船舶所有人决定.

从机制运作方式看，挪威、英国、法国、德国提出的METS在主体设计思想上是一致的，只是在配额如何分配和拍卖等环节上有争议，所以将他们归为同一类(第1类).PLEF，RM和GHG Fund这3种机制的共性是根据船舶国际航行消耗的燃油数量，对每吨燃油征收一定的温室气体排放税，区别在于基金的收取和分配不同.GHG Fund机制下船舶在购买国际航行用燃油时向注册的燃油供应商交付温室气体税，然后由燃油供应商统一交付给基金会，基金会首先用这笔资金购买行业外碳信用以抵消高于排放目标的部分，剩余资金用于基金会的管理成本以及资助发展中国家应对气候变化中的减缓等行动;PLEF机制在税金的收取上采用由各港口向到港国际航行船舶征收;RM机制下基金的分配使用则体现出《联合国气候变化框架公约》下的“共同但有区别的责任”原则，即发展中国家可以根据其进口货物价值比例无条件获得资金返回.因此，将这3种机制归为第2类.而基于船舶能效的市场机制本质上是用能效标准约束船舶，并结合相应的惩罚和奖励手段.如EIS对不符合能效标准的船舶采用经济惩罚手段，SECT机制则采用能效信用交易的手段对不符合船舶进行纠正，巴哈马机制对新船和现有船制定强制减排标准，所以将它们归为第3类.市场机制的归类情况见表1.

表1 IMO框架下市场机制方案的主要类型

从性质上讲，METS和国际温室气体基金机制是完全的市场机制，而基于能效的第3类机制是一种不完全的市场机制，是技术和经济手段的混合机制.

IMO海洋环境保护委员会第62届会议以《1973年国际防止船舶造成污染公约》附则Ⅵ修正案的形式通过“新船设计能效指数(EEDI)”和“船舶能效管理计划(SEEMP)”2项船舶能效标准，并将于2013年1月1日起施行.在该标准下，船舶若经核查未能达到规定的能效和排放要求，将受到扣船、缴纳罚金等惩罚，持续达不到标准的船舶甚至可能会被要求退出国际航运市场.随着该措施的出台，有关船舶能效的实施标准已明朗，未来海运界将可能就征收国际统一的燃油税或在海运业引入排放交易作为下一步的谈判重点.

鉴于上述原因，本文将以第1和2类市场机制为研究对象，主要讨论METS和GHG Fund机制的不确定性.

2 市场机制及其关键要素

2.1 METS机制及其关键要素

挪威、法国和英国在IMO海洋环境保护委员会第 60 届 会 议 上 分 别 提 交 MEPC/60/4/22［5］，MEPC/60/4/41［6］和 MEPC/60/4/26［7］提案，提出一个关于对海运温室气体排放实施上限及配额交易的机制，其核心设计思路为:由公约缔约国大会或公约缔约国设定国际海运业目标期及相应排放上限;按照海运业的排放上限和各船舶上报的历史数据，以单艘船舶为单位，每年分配一定的免费配额给各船舶，或各船舶拍卖获得一定的配额;船舶所有人需要为他们的船舶排放的CO2递交相应的排放配额，如果配额不够用，还可以购买系统外的配额，如CDM或类似的碳信用.

因此，在METS中国际海运业排放上限的确定非常关键:如果上限定得高，船舶所有人就会得到较多的配额，减排压力小;如果上限定得低，船舶所有人得到的排放配额少，就需要到市场上去购买较多的碳信用加以抵消，这样，船舶所有人将面临更大的成本压力.

2.2 GHG Fund机制及其关键要素

与此同时，塞浦路斯、丹麦、马绍尔群岛、尼日利亚和国际零担液货运输协会在IMO海洋环境保护委员会第60届会议上递交(MEPC/60/4/8)提案［2］，提出对船舶购买的用于国际海运的燃油征收温室气体排放税(GHG Contribution)的机制，其核心设计思路为:国际船舶温室气体减排基金会将为国际航运业确立一个全球减排目标，该目标每隔一定时期可以进行调整，如果A时期目标没有达到，可以放到后面的B时期内补足;对排放目标以上的海运排放量通过购买行业外市场上认可的减排信用以作抵消;减排信用主要来自CDM或者其他有规制的碳市场，而购买减排信用的资金来源于对燃油征设的温室气体税.

因此，在GHG Fund机制中，温室气体税率的确定取决于设定的减排目标的高低及碳信用的价格.如果减排目标定得高，行业就需要把温室气体税金率定得高一点，以得到更多的钱来购买更多的用作抵消的碳信用.

根据上文分析，如果要实施METS或者GHG Fund市场机制，需要确定目标年海运排放量、排放上限或者排放目标等关键要素，而边际减排成本是决定这些因素的关键.

3 不确定性分析

3.1 边际减排成本

目前，海运界唯一对各项减排措施及其减排能力进行模拟测算的是挪威船级社DNV在2008—2009年间所作的研究.根据该研究，主要有25种减排措施可用于海运业.DNV建立一个动态模型，模拟每年船舶的运营情况，评估25种减排措施对不同船型的适用性和影响.该动态模型采用以下基本假设:

(1)以2008年的船舶数据为基准线，并假设2008年无新造船投入使用;

(2)从2008年到2030年，每种船型的船舶数量呈线性变化，假设全部船型数量增长率均为2.3%;

(3)每艘船舶的使用期为30 a;

(4)在收益核算时，采用折现率5%;

(5)以2007年的燃料价格作为计算依据，即:500美元/t(MDO)，350美元/t(HFO)，450美元/t(LNG);

此外，用到的数据还包括:各船舶载质量、船速、年运营天数、主机功率及主机负载、主机燃油消耗率以及碳排放因子等.

每项措施的边际减排成本(Cma，美元/t)为每减少排放1 t CO2所产生的成本，可根据式(1)计算:

式中:ΔC为采用该措施额外带来的成本增加(措施有效期内，美元);ΔB为采用该措施后所节省的燃油费用(措施有效期内，美元);ΔE为采用该措施后减少的CO2排放量(措施有效期内，t)

根据该动态模型测得全球船队2030年平均减排成本曲线［15］见图1.

图1 2030年世界船队的CO2平均减排成本曲线

从DNV的关于边际减排成本的估算方法看，技术进步的复杂性、船用燃油价格的波动以及资金利率等不确定性因素都会影响边际减排成本的核算.

技术进步的复杂性是减排成本研究中的难点.发达国家的技术水平高于发展中国家，先进技术的普及率较高，因此可能以较低的成本减排;与发达国家比较，发展中国家在相当多的技术领域存在几十年的差距，尽管其减排潜力巨大，但是需要相当长的一段时间缩小这种技术差距.另外，发达国家没有采取切实措施履行《联合国气候变化框架公约》中向发展中国家无偿或优惠提供技术的义务，因此发展中国家可用的先进技术极为有限，很难以低成本实现减排目标.

当前，化石能源价格波动频繁且幅度很大.2002—2008年间，海运重油价格在165～1 100美元/t之间波动，2009年受金融危机影响重油价格下跌到约400美元/t，2010年又回升到700美元/t附近，加上国际性投机资金对大宗商品的炒作，海运用燃油价格波动很大.燃油价格的这种大幅波动会增加边际减排成本核算的不确定性.

从目前燃油价格走势看，DNV边际成本测算中采用350美元/t的重油价格显然太低.如果按照现在平均燃油价格600～700美元/t的水平重新估算边际减排成本，则图1中的边际减排成本曲线将向下移动，到达虚线所示的位置.

此外，气候变化减排政策的成本依赖于市场效率.DNV研究减排技术措施的减排成本仅包括初始成本(设计和安装)和运行成本(维护、培训和收入损失).实际上，市场和公共部门行动经常出现失真和不完整，例如缺少信息、扭曲的价格信号、缺少竞争、规范制度失败、扭曲下的财政体系、有限的金融市场等.所以，恰当的减排成本分析应考虑既定政策战略下的外部成本和执行成本，要明确考虑对改变现有规章制度、能力建设、信息、培训教育及其他政策落实过程中所作出的努力需要付出的实施成本.

因此，海运业边际减排成本的确定受诸多因素影响，不是一个精确数值，尤其是未来很多因素都在发生变化，只能不断调整边际减排成本才能更接近真实状况.

3.2 海运业排放上限

海运业排放上限的确定与边际减排成本密切相关.如:IMO海洋环境保护委员会59/4/24［7］文件中提出根据“分享各行业减排努力”或“公平性”原则确定全球海运温室气体排放上限的做法.

为达到全球温控增长不超过2℃的目标，地球大气中温室气体的浓度要满足445×10－6～490×10－6的要求，对应的 B2情景①B2情景是《IPCC排放情景特别报告》(IPCC SRES)中设置的关于2020年和2050年6种可能的经济发展情景之一。下排放目标值为26.9 Gt CO2当量，而B2情景下2030年基准情景(不采取减排措施情况)的排放量为53.8 Gt CO2当量.因此，2030年全球需要减排26.9 Gt CO2当量，即减排50%，该减排量下对应的CO2边际减排成本为50美元/t.

基于“公平性”原则，海运业承担的边际减排成本应该与其他行业一样，即50美元/t.以基准排放水平(BAU)，减去CO2边际减排成本为50美元/t下的减排潜力，得到2030年海运业的排放上限，见图2.

从上述海运温室气体排放上限的确定过程中可以看到，边际减排成本是确定排放上限的核心要素，CO2边际减排成本为50美元/t时，海运业相应的减排潜力的估算与当时的燃油价格、技术进步程度、市场上资金利率等因素有关，具有不确定性，从而导致排放上限也不可能被精确确定.另外，未来经济增长速度、船舶规模经济、替代能源等的发展状况使目标年温室气体基准排放量难以估算，这些因素造成海运排放上限的设置不是一个精确数据.

图2 海运温室气体排放上限的确定

因此，根据海运业有关市场机制的现有设计思路，无论是排放配额交易机制还是温室气体基金机制，其核心要素——排放上限、排放目标、排放配额、配额价格、碳税率受不确定性因素影响多，无法准确估测.在这种情况下，如果实施排放交易机制或温室气体基金机制，其中有关排放上限、排放目标、碳税率的确定最有可能体现的是某些政治意志下的结果，而不是通过科学估算而来的.

3.3 刺激船舶采用技术革新的动力

ETS或GHG Fund机制认为，通过设定碳排放配额或碳税率，可以限制船舶所有人的CO2排放，刺激船舶所有人采用新技术或技术革新，鼓励船舶所有人节约用油;而对实施碳排放交易或碳税机制后总运输成本变动的研究表明，情况并非如此.

在METS中，单艘船舶CO2排放量是报告期燃油消耗量与所用燃油碳排放因子的乘积，碳排放量的变动主要是燃油消耗量的变化，在碳配额全部拍卖的情景下，船公司为他们消耗的燃油支付的碳成本为

式中:CETS为实施ETS机制后产生的碳成本，美元;Qfuel为一定时期内的燃油消耗量，t;Cfactor为国际海运用燃油的碳排放因子;Pquota为一定时期内的CO2排放配额价格，美元/t.

根据GHG Fund的运行机制，实施该机制后产生的碳成本

式中:Qfuel为一定时期内的燃油消耗量;Rcontrib为一定时期内GHG Fund机制中的碳税率.

CO2排放因子是基于燃油品种含碳量以及燃油中碳的非氧化份额计算得到的.国际海运船舶主要由大功率中低速柴油发动机驱动，航行时主要使用残渣燃料油(重油)，停泊时主要使用燃料油(轻油).由劳埃德船级社在最新的大量测试基础上确定的排放因子为:重油3 130 kg/t，轻油3 190 kg/t.

考察近几年欧洲碳交易市场上CO2排放配额价格及燃油价格的波动情况，CO2排放配额价格主要在10～50美元/t之间波动，燃油价格在300～900美元/t之间波动，选取好望角型散货船、VLCC船、4 000～6 000 TEU集装箱船作为分析对象，计算当实施碳排放交易或碳税机制时，总运输成本的变动情况.样本船数据见表2.

表2 样本船型经济参数

根据式(2)得到的计算结果见图3.比较式(2)和(3)可以发现，CO2排放配额价格15美元/t对运输成本产生的影响相当于GHG Fund机制中对每吨燃油征收47美元碳税.

图3 CO2排放配额价格15美元/t对主要船型运输成本的影响

研究发现，碳配额或碳税的增设使得运输成本上升，这种成本的增量随着船型的种类、大小、燃油价格的变化而变化.当CO2排放配额价格为15美元/t、燃油价格在300～900美元/t范围内变动时，4 000～6 000 TEU的集装箱船年运输成本增长最大，上涨4.1% ～8.8%;其次是好望角型散货船，运输成本上涨3.4%～6.1%;VLCC船运输成本所受影响最小，上涨3.2% ～5.6%(见图3).

随着燃料价格的上升，燃油费用占总运输成本比例不断上升，碳成本占总运输成本比例不断降低.在较低的CO2排放配额价格水平下(如15美元/t)，燃油价格波动远大于新增碳成本引起的波动.此时，真正刺激船舶所有人提高能效的动力在于燃油价格本身而不只是因为碳税的设置，如果此时处在一个航运需求旺盛的市场，船舶所有人不一定愿意放慢船舶速度而减少排放量，或者他会将成本转移给货主.因此，METS或GHG Found机制可以鼓励船舶所有人节约用油，但相对燃油价格而言，碳税只具有很小的力量(除非碳税设得很高，如100美元/t燃油或以上)，这类市场机制刺激船舶所有人节能减排的动力并不像原先设想的那么大.真正刺激船舶所有人提高能效、减少用油的是高燃油价格以及未来燃油价格不断增长的预期.

4 结束语

当前主要的减排市场机制METS和GHG Fund机制中的核心要素——排放上限、排放目标、碳配额价格和数量、温室气体税金率的确定与海运边际减排成本密切相关，因受诸多因素影响而具有不确定性;同时，研究发现实施碳排放交易或国际温室气体基金机制在刺激船舶所有人采用技术革新方面，由于刺激力度与燃油价格高低、市场的景气度有关，也具有不确定性.这些相关市场机制的核心要素及其在执行效果上的不确定性应该引起相关决策者们的高度注意.在充分了解不确定性因素及其影响之前，海运业不应急于推出温室气体排放交易机制或者温室气体基金机制，因为它们将增加海运业的负担而使得更多货物转向排放相对多的其他运输方式.正确认识减排市场机制在执行过程和执行效果上的不确定性是国际海运界科学合理地选择减排措施(或机制)的前提.

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