全球限制船舶硫排放规定及应对措施

程慧勇

（新世纪船舶设计研发（上海）有限公司，上海 201203）

0 引言

伴随着经济全球化的进程，航运业得到了迅猛发展，海运量现已占据了全球货运量的 80%以上。与此同时，船舶燃料燃烧后排放出的废气也成为大气污染的重要来源。国际海事组织资料显示，船舶每年排放的硫氧化物达到 634万吨，约占世界排放总量的4%[1]。船舶燃油污染已成为继机动车尾气污染、工业企业排放之后的第三大大气污染来源。船舶废气中的硫氧化物也被认为是大气的主要污染物之一。硫氧化物不仅是PM2.5的小颗粒物的组成部分，也是形成酸雨的主要原因。硫氧化物对人类健康和环境都有很大危害，其危害程度取决于所用燃料的含硫量，含硫量越高，其危害程度就越高。因此，严格限制船舶硫氧化物的排放对改善人类生存环境和保持航运业可持续发展都有着非常重要的意义。

1 全球主要硫排放控制区及最新要求

为了进一步降低船舶对大气造成的污染，国际海事组织认为有必要设立排放控制区，通过控制在排放控制区内船舶硫氧化物等污染物的排放，改善沿海和沿河区域，特别是港口城市的空气质量。

1.1 国际海事组织（IMO）硫排放控制区

IMO先后批准了4个硫排放控制区：波罗的海排放控制区、北海排放控制区、北美排放控制区和美国加勒比海排放控制区[2]。见图1～图3。

图1 北海和波罗的海排放控制区

图2 北美排放控制区

图3 美国加勒比海排放控制区

在2016年10月召开的海上环境保护委员会第70届会议（MEPC70）上，IMO通过了《国际防止船舶造成污染公约》（MARPOL）附则VI修正案，明确在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应超过0.5% m/m，排放控制区内要求燃油的硫含量不得超过0.1% m/m，包括现有船舶在内，必须满足这一规定。

1.2 欧盟排放控制区

欧盟海域硫排放控制区是由欧盟通过立法设立，于2010年1月正式启用。该区域范围为所有欧盟港口，但不包括亚速尔群岛、马德拉群岛和加那利群岛。

根据欧盟法令要求，自2010年1月1日起，成员国应保证在欧盟港口停泊（包括系泊和锚泊）时间超过2小时的船舶使用硫含量不大于0.1% m/m的燃油（不适用于靠泊期间使用岸电的船舶）。此外，如果船舶通过使用液化天然气等燃料或采用其他减排措施，使其硫氧化物的排放等效于使用低硫燃油，欧盟成员国可以允许该船舶免除低硫燃油使用要求。

1.3 美国加利福尼亚排放控制区

美国加利福尼亚排放控制区由美国加利福尼亚空气资源委员会设立，于2012年8月正式启用。该区域范围为美国加利福尼亚沿岸24海里海域、港口和一些岛屿。

根据美国加利福尼亚空气资源委员会法规，自2014年1月1日起，行驶至该区域内的船舶应使用硫含量不大于0.1% m/m的船用轻柴油或船用柴油。该区域内不接受采用废气洗涤器作为低硫燃油的等效处理方法。

除了以上提到的 6个国外硫排放控制区外，地中海北部区域国家和新加坡、日本、韩国、澳大利亚等国家也都计划加入硫排放控制区[3]。

1.4 中国硫排放控制区

2018年12月，交通运输部公布了《船舶大气污染物排放控制区实施方案》。根据此方案，国内排放控制区将从目前的3个水域扩大到全国沿海12海里以及海南水域，另设内河控制区，限硫范围将大幅扩大。按照方案要求，自2019年1月1日起，海船进入排放控制区，应使用硫含量不大于0.5% m/m的船用燃油，大型内河船和江海直达船舶应使用符合新修订的船用燃料油国家标准要求的燃油；其他内河船应使用符合国家标准的柴油。2020年1月1日起，海船进入内河控制区，应使用硫含量不大于0.1% m/m的船用燃油。2022年1月1日起，海船进入沿海控制区海南水域，应使用硫含量不大于0.1% m/m的船用燃油。

2018年10月，香港特区立法会通过了香港环境保护署提交的《空气污染管制（船用燃料）规例》。根据该《规例》要求，2019年1月1日之后，所有在香港水域内的船舶必须使用《规例》指定的合规燃料，包括含硫量不超过0.5% m/m的低硫船用燃料、液化天然气或环境保护署署长认可的其他燃料。

2 主要应对措施及分析

为了应对即将实施的全球船舶硫排放限制规定，目前主要有 3种措施，即使用低硫燃油、安装废气洗涤器和使用LNG燃料。对于航运企业而言，无论采取哪种措施，都将大大增加运营成本。距离限硫规定生效还有不到一年的时间，如何应对限硫规定是摆在航运公司面前的一个重要问题。以下分别对这几种措施的适用性、经济性和存在的问题等方面进行探讨分析，以寻找最佳解决方案。

2.1 低硫燃油（LSFO）

2.1.1 适用性

根据DNV GL发布的预测，2020年全球将有约7万艘船舶受到硫排放限制的影响。这其中绝大部分船舶受安装空间、电力负荷及改装成本等方面制约，不适合安装废气洗涤器或使用LNG燃料。对于这些船舶而言，使用低硫燃油是最简单的应对措施，相关设备与系统改造最小且适用于所有水域。这些船在排放控制区之外的区域航行时将使用含硫量不超过0.5% m/m的燃油，而在排放控制区内航行时须使用含硫量不超过0.1% m/m的燃油。

部分国家和组织认为，如果自2020年开始实施0.5% m/m的全球硫限制措施，航运业可能无法获得足够的低硫燃油。但IMO下属的海洋环境保护委员会（MEPC）就2020年整个航运业低硫燃油的可获得性进行了评估，认为到2020年，含硫量0.1% m/m以内的燃油需求量约为3 900万吨，含硫量0.5% m/m以内的燃油需求量约为2.33亿吨，届时市场将可以满足低硫燃料的需求。

2.1.2 经济性

按照IMO低硫燃油可获得性评估报告中预测的燃油市场价格（图4），相对于重油的价格，2020年使用低硫燃油船舶的营运成本将增加 28%左右。虽然该评估报告认为2020年后低硫燃油的供应量可以满足要求，但考虑到低硫燃油需求的急剧增加，必然导致油价升高，短时间内船舶营运成本将居高不下。即使油价保持在目前水平，在较长一段时间内对航运公司也会造成巨大的成本压力。

图4 IMO对燃油市场价格的预测

2.1.3 存在的问题

IMO的调查报告中提到的低硫燃油，有些是采用重油与低闪点燃油简单混合方式获得的。从低硫燃油的使用安全来说，调和燃料的特性变化可能会对船舶燃油和滑油系统及设备的安全运行产生影响[4]。另外，各港口低硫燃油的可获得性也需要关注。

2.2 废气洗涤器（EGCS）

2.2.1 适用性

废气洗涤器主要有 3种形式：开环式、闭环式和混合式。开环式洗涤器需用海水来清洗船舶尾气中的硫氧化物，使用后的废水再排回大海，因此在部分要求零排放水域无法使用。闭环式洗涤器使用淡水和碱性化学物质来进行脱硫，可以满足零排放水域的要求。混合式洗涤器可以在开环式和闭环式之间切换，操作灵活，可在不同的水域使用。

根据废气净化系统协会（EGCSA）对其成员的调查数据，截至2018年5月31日，全球共有983艘船舶选择配备废气洗涤器。调查显示，在将要安装洗涤器的船舶中，现有船舶占 63%，新建船舶占37%。在1 561个已经安装或订购的单独洗涤器中，有 988个用开环式洗涤器，这表明开环式洗涤器是目前主流的废气洗涤器。根据IMO低硫燃油可获得性评估报告中的预测，到2020年，将有3 800艘船舶加装废气洗涤器。但从目前来看，世界上成熟的船舶废气洗涤器产品较少，且需要较长的供货与安装周期，如果大规模安装，可能供给不足。

在2018年4月份召开的IMO海上环境保护委员会第72届会议（MEPC72）上，IMO批准在2020年全球限硫规定生效后所有未安装脱硫设备的船舶禁止携带硫含量超标燃油的修正案，也就是说，只有已经安装废气洗涤器的船舶才可以携带重油。该修正案已在2018年10月份举行的海上环境保护委员会第73届会议（MEPC 73）上得到正式通过，并将于2020年3月1日生效，这无疑将对废气洗涤器的安装起到一定推动作用。

2.2.2 经济性

废气洗涤器初期投入的成本较高，其中开环式洗涤器最便宜，而混合式洗涤器由于结合了开环式和闭环式的双重功能，因此最贵。根据IMO的低硫燃油可获得性评估报告显示，废气洗涤器的成本主要包括安装成本和运营成本。安装成本取决于主机功率大小，以及安装在新造船还是改装船上，具体成本预估详见表1。

表1 废气洗涤器成本预估

据统计，如果重油和低硫燃油的价格之差在200美元/吨的话，在一艘VLCC上安装洗涤器可以在18个月内收回成本，一艘大型集装箱船一年就能收回成本。而且同一类型的船舶，吨位越大，成本回收时间越短。一旦投资成本收回，船东将获得成本优势和竞争优势，租家也愿意支付高于市场价的租金租入已安装洗涤器的船舶。

另外，虽然开环式洗涤器不能在零排放水域使用，但是在无法进行开环操作的港口停留时切换到低硫燃油，其成本增加也非常有限，仍然会具有较大的成本优势。

2.2.3 存在的问题

目前在各种船舶废气脱硫设备中，开环式洗涤器的投资和运行成本最低，但其使用后含有大量酸性物质及重金属物质的废水会排入大海，会导致海水酸度升高，在一定程度上对海洋环境造成污染。闭环式洗涤器较复杂，需要额外的水处理设备和更多的安装空间及安装维护成本，而且还要考虑强碱物质的安全存放问题，部分港口可能缺乏足够的残余物接收设施。

另外，2018年4月，IMO海上环境保护委员会第72届会议（MEPC72）同意继续推进禁止在北极水域使用重油这一议案。这表明，国际社会正在对重油的使用进行更为严格的监管。因此，从长远来看，废气洗涤器将会受到更严格的监管。

2.3 液化天然气（LNG）

2.3.1 适用性

船舶采用液化天然气为动力能够达到硫氧化物零排放，以及颗粒物接近零排放，并可以显著减少温室气体排放。

由于使用LNG燃料需要将主机更换为双燃料主机，在改装船上成本过高，且技术难度大，因此LNG动力主要应用于新造船。据2018年汉堡海事展发布的一份海事行业报告显示，44%的船东在订造新船时考虑改用LNG动力。据DNV GL预测，到2020年，全球以LNG为燃料的新造船将达到400艘～600艘。

LNG动力船舶运营必须有足够的加注点。在全球十大加油港口中，已有9个港口开始提供LNG加注服务，或有明确的计划表明到2020年将会提供相关的配套服务。根据DNV GL的统计，目前世界上已经大约有60个地方能够实现船舶LNG加注，分布在新加坡、中东、加勒比海以及欧洲等地港口，另外还有28处LNG加注设施已经敲定建设，36个加注点正在讨论当中。除了港口加注，还有不少船东正在考虑建造新的LNG加注船，以弥补加注点不足的问题。

2.3.2 经济性

虽然LNG动力船舶普遍比常规船舶的造价要高出20%左右，这对于航运企业而言将是不小的投入。目前来看使用LNG燃料的投资回报周期较废气洗涤器长，但随着LNG开采技术的不断进步，以LNG为代表的气体燃料使用成本有望进一步下降，LNG动力船舶的营运成本还会进一步下降，投资回报期也将相应变短。

2.3.3 存在的问题

LNG燃料舱所占用的空间较大，对船舶的载货空间也会产生较大影响。为采用LNG燃料，一艘集装箱船的燃料舱将牺牲大约500个标准箱位。另外，由于LNG作船舶动力的危险性远高于燃油，其布置也受到IMO相关规范的严格限制。

3 解决方案

随着低硫油产品的类型增多，市场日益扩大，对于大多数不适合安装废气洗涤器或LNG装置的船舶来说，使用低硫油将成为主要的应对措施。另外，考虑到使用低硫燃油的费用较重油有所增加，航运公司将考虑通过降速航行来降低营运成本。降速航行本质上是通过降低油耗来降低各项排放，而且对于大型船舶来说，降低航速航行的节能效果更好。因此，使用低硫燃油并降速航行将是大多数船舶应对限硫规定的最佳选择，也是最环保的做法。

虽然从投资回报角度来看，对于新造或船龄较新的大型船舶，安装废气洗涤器是短期内较为经济的选择方案，但由于废气洗涤器并不是从源头上减少污染物的排放，长期来看并不是解决环境问题的最佳选择。随着环保要求的日益提高，废气洗涤器的使用必将受到更多的限制措施。

2018年，国际海事组织海上环境保护委员会第72届会议（MEPC72）上通过了温室气体减排初步战略，明确到2030年每次国际海运的CO2排放量较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废气洗涤器并不能减少温室气体的排放，为了实现温室气体减排初步战略的目标，预计今后国际社会将为使用LNG燃料的船舶提供更多政策倾斜，以鼓励船东建造LNG动力船舶。从长远来看，由重油过渡到低硫燃油，最终使用LNG等清洁能源将是未来的趋势。

综上所述，在限硫规定生效后的一段时间内，使用低硫燃油并降速航行将是大多数船舶的优先选择。安装废气洗涤器对新造或较新的大型船舶来说，短期内是最为经济的措施，而使用LNG等替代燃料将是符合长远发展考虑的应对措施。

4 结论

为了改善人类的生存环境，推动航运业向绿色低碳转型将是航运业未来发展的方向。将LNG作为船舶燃料不仅是应对限硫规定的重要措施，也是符合IMO温室气体减排初步战略的重要手段。可以预见，LNG在未来十年的全球能源结构中将发挥越来越重要的作用。大力发展液化天然气及替代能源，逐步降低燃油在船舶燃料中的占比，对航运业的可持续发展将起到重要的促进作用。