能源转型视域下航运业绿色减排的发展研究

兰金金，李碧珍，2

（1.福建师范大学 经济学院，福建 福州 350117；2.福建师范大学协和学院，福建 福州 350117）

0 引 言

得益于我国绵延无际的海岸线和蜿蜒不绝的内河航运线，近年来我国航运业持续蓬勃发展。中国拥有先进水平的港口和船舶规模，已经成为国际航运业重要的成员国之一。国际大宗商品涨价国内各大港口的运力紧张，集装箱“一箱难求”。然而，经济贸易繁荣发展的同时，港口城市的空气污染问题也对沿海居民的健康造成巨大的隐患。传统高硫船用燃油中的硫元素充分燃烧后，就转化为硫化物排放在港口附近海域，经过近海的大气活动，最终将加剧大气污染等环境问题的恶性循环。因此，在航运需求持续高涨的现实背景下，船舶排放成为亟待解决的重要问题。

1 绿色航运领域文献的可视化分析

近年来，各国高度关注生态环境问题，绿色航运成为航运领域讨论研究的热点话题之一。本文基于Web of Science（WOS）和中国知网(CNKI)数据库，搜集整理了2000—2021年期间国内外学者、专家对绿色航运的相关研究成果，共计筛选出有效核心期刊文献439篇，运用CiteSpace可视化图谱分析软件，从发文趋势、作者合作网络、关键词共现时区图、关键词聚类时间轴等角度切入，分析国内外在绿色航运领域的研究脉络和发展进程，并从绿色航运的发展起源、航运减排政策、航运企业绿色转型方式等三个方面梳理国内外学者的研究成果。

1.1 文献时间分布和数量趋势

在统计整理439篇论文发表的年份和数量后，可以初步看出过去21年间中外学者对绿色航运研究热度的变化过程。按发文数量大致可将绿色航运发展研究分为三个阶段：2000—2006年为萌芽阶段，相关研究成果较少，每年发文数量不超过10篇；2007—2013年为初步发展阶段，这一阶段学者开始关注航运排放对环境的影响，初步提出绿色航运的相关理念；2014年至今为快速发展阶段，在环境和能源的双重危机下，绿色航运逐渐成为航运业的热点问题，学者们从社会、经济、能源效率等角度展开研究，并取得丰硕的学术成果。见图1。

图1 绿色航运相关文献年度分布

1.2 作者合作网络分析

运用CiteSpace可视化图谱分析软件对英文核心文献的作者合作关系进行网络分析，节点和文字越大表示该作者的发文数量越多，作者间连线表示相互间存在合作关系。见图2。

图2 绿色航运英文文献作者合作网络分析图

1.3 关键词共现时区图分析

运用CiteSpace可视化图谱分析软件分别对英文和中文核心文献的关键词进行共现分析，图中节点大小可直观表示关键词在文献中的出现频率和重要程度。其中，英文文献关键词丰富密集，考虑在关键词共现的基础上对其首次出现的时间进行统计分析，形成关键词共现时区图。从中我们可以发现2014年之后关键词数量爆炸式增长，并且相互间联系愈加紧密。通过中文文献关键词共现图可以发现国内学者对航运管理、绿色发展、绿色港口等方向较感兴趣。见图3和图4。

图3 英文文献关键词共现时区图

图4 中文文献关键词共现图

1.4 关键词聚类时间轴分析

运用CiteSpace可视化图谱分析软件选用LLR算法分别对英文和中文核心文献的关键词进行聚类分析，图中节点的大小可直观表示关键词在文献中的出现频率和重要程度。在图3关键词共现时区图基础上，选取2010—2021年间的英文核心文献，对其关键词进行聚类分析，并将聚类结果按时间轴展示。在过去的11年间，国外学者重视能源效率、可持续发展、绿色港口等方面的研究，比较常用的研究方法为博弈论。国内学者的研究重点则围绕绿色发展的建议、航运市场、排放控制区政策等方面，其中中海集运较早有发展绿色航运的意识。见图5和图6。

图5 英文文献关键词聚类时间轴分析图

图6 中文文献关键词聚类分析图

2 绿色航运发展起源

2.1 国外航运绿色发展及研究综述

“可持续航运运动”是国外学者对于绿色航运概念最古老的描述。Hadjistassou指出国际海事组织（IMO）作为联合国负责海上航行安全等的一个专门机构，努力在环保和可持续航运之间取得平衡。Pike等指出可持续航运运动(sustainable shipping initiatives, SSI)，运用经济利益、企业社会责任、市场营销、环境保护、航运规章和国际法规等驱动力，鼓励航运业主动关注诸如大气污染、温室效应和节能减排等环境方面的问题。

在绿色航运评价指标体系方面，Lun等提出绿色航运实践（Green shipping practices，GSPs）的概念，他认为GSPs是一种减少环境污染、降低有害气体排放的对环境负责的航运活动，并通过问卷形式收集、分析来自航运公司的数据，最终从六个维度构建GSPs指标评价体系，有助于航运公司评估自身绿色发展的优势和劣势，并找到需要改进的地方。Lai在Lun已提出的六维GSPs指标评价体系基础上，运用投入产出分析方法研究绿色航运实践与航运企业绩效的关系，实证数据结果表明二者存在正相关关系。

在绿色航运发展规划方面，Goh介绍了新加坡通过激励措施与航运业主要利益相关者携手合作，实施新加坡绿色航运规划，包括绿色船舶、绿色港口和绿色技术等三个方面的计划。Lee等从包括航运公司、港口和船公司在内的整个航运业角度来考虑绿色航运（Green shipping，GS），他指出绿色航运是在船舶运输过程中减少资源和能源的使用，以保护全球环境免受船舶产生的温室气体和环境污染物的影响；并提出四个加强绿色航运战略规划的对策。

2.2 国内航运绿色发展及研究综述

我国绿色航运发展稍微滞后于其他国家，其发展脉络大致可以参考交通运输部发布的指导意见。周晓航详细解读了交通运输节能减排专项资金项目政策，指出节能是建立资源节约型环境、友好型社会的重中之重[1]。2013年5月，交通运输部印发了《加快推进绿色循环低碳交通运输发展指导意见》；2015年12月，交通运输部发布《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》；2017年交通运输部印发《推进长江经济带绿色航运发展的指导意见》。随着航运减排相关规定陆续出台，碳硫减排效果逐步显现，绿色航运稳步发展。

在绿色航运概念界定方面，吕安勤（2010）认为绿色航运是指航运发展中注重经济效益和保护环境相结合，强调航运效益和环境的相互协调，使之满足可持续发展的要求[2]。冯春宾等指出绿色航运是同时强调经济效益与环境保护的航运模式，其本质是考虑可持续发展的环境共生型航运管理系统[3]。

在绿色航运评价指标体系建设方面，刘先成阐述了绿色航运的内涵和特征，研究航运低碳发展与经济、生态、生态环境间的相互关系，运用DPSIR模型构建绿色航运发展评价指标体系[4]。鲍金见以中远海运集团为例，从低碳视角建立运输能力、行业环境、绿色环保三级评价指标，研究并验证我国海洋交通运输业绿色发展水平，并为企业提出极具针对性、可行性高的建议[5]。

在绿色航运发展规划方面，吴小芳等指出我国当前的航运规划体系不够健全，缺乏系统的海运规划体系，建议从供应链视角切入制定绿色航运发展规划[6]。陈婉指出近年来我国绿色航运标准逐渐提高，在控硫方面甚至走在世界前列，实施严格的环保和减排措施已呈绿色航运发展大趋势[7]。

在我国绿色航运发展现状方面，包甜甜等通过文献计量方法分析航运管理当前研究热点，指出当前绿色航运注重解决航运排放问题，大多运用技术性、运营性、市场措施来降低航运减排成本[8]。镇璐等从航运管理和航运技术的角度指出当前我国绿色航运发展存在的问题，并建议航运公司需要根据全球海事政策和燃油价格重新评估安装脱硫设备的投资回报率[9]。郑浩等从航运能源效率、节能船舶设备和行政管制角度分析我国绿色航运发展现状并提出改进装备水平、树立绿色航运理念等具有建设性的建议，丰富我国绿色航运发展的理论基础。

3 航运减排政策

3.1 国外航运减排政策及研究综述

国际社会很早就提出保护人类地球环境，1972年的联合国人类环境会议指出保护环境不仅仅是区域性问题，而是全球性问题。在环境可持续发展和气候治理方面，联合国环境规划署为保护环境做出巨大努力。1992年，联合国环境与发展大会通过了《里约宣言》，制定执行可持续发展的《21世纪议程》；1997年，第三届联合国气候变化大会(UNFCCC-COP3)颁布的《京都议定书》重点强调船舶管理制度；2009年，UNFCCC-COP15颁布的《哥本哈根协议》提出到2050年船舶二氧化碳排放减少到4亿吨，2080年实现零排放。在2021年11月的联合国COP26气候峰会上，美国、丹麦等12国联合宣布全球海洋排放量将于2050年前降至零。

在航运减排政策方面，主要由国际海事组织（IMO）制定并颁布相关绿色海事政策。1973年IMO颁布的《国际防止船舶造成污染公约（MARPOL）》，经过多次修改和补充沿用至今。为了控制船舶性能对排放二氧化碳的影响，2011年IMO引进由国际海事组织海洋环境保护委员会（MEPC）制定的船舶能效设计指数（EEDI），并规定不同类型的新建船舶EEDI指标。为了进一步降低国际航运温室气体排放，2018年IMO通过《减少船舶温室气体排放的初步战略》，详细规划各阶段减排目标。自2020年1月1日起IMO正式实施全球“限硫令”，要求全球范围内使用的船用燃油硫含量不超过0.5%，对于四个特定排放控制区（ECAs）采取更加严格的0.1%的船用燃油含硫标准。

在航运减排市场化方面，碳税征收、碳排放权交易和碳金融是主要的减排手段。2021年7月，欧盟委员会针对气候环境变化正式提出碳边境调整机制（CBAM），计划于2023年正式实施。Lee等研究航洋碳税对国际集装运输市场的影响，根据研究结果显示：国际集装箱运输征收海洋碳税在世界范围内不会产生显著的经济影响，但由于中国经济体量大，征收的碳税数额较大，因此征收海洋碳税对中国来说影响较大。

3.2 国内航运减排政策和研究综述

我国高度关注并积极配合联合国气候变化大会、国际海事组织等权威国际组织发布的国际公约和制度规定，在环境保护方面的法律有《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国海洋环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，在控制温室气体和船舶排放方面的政策有《清洁发展机制项目运行管理办法》《防治船舶污染海洋环境管理条例》和《船舶大气污染物排放控制区实施方案》等，为我国绿色航运发展提供制度保障。

在航运减排政策方面，自从国际海事组织2020年颁布“全球限硫令”，并出台相关的《国际防止船舶造成污染公约》修正案，我国交通运输部海事局同步接轨国际公约，向世界公布中国版《2020年全球船用燃油限硫令实施方案》，除了要求“国际航船进入我国管辖水域应使用硫含量不超0.5%船用燃油”外，还设定了内河区域和海南区域两个特定的排放控制区，该区域内使用的船用燃油硫含量不超过0.1%。2022年10月16日，我国强调要加快发展方式绿色转型，深入推进能源革命，加强能源产供储销体系建设，积极稳妥推进碳达峰碳中和。

在航运减排市场化方面，我国正在紧锣密鼓筹备碳排放权交易的各项工作。自2010年起，国家发改委发布《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》后，我国着手研究碳排放权交易机制。2014年，首批北京、上海、天津、湖北、广东、深圳、重庆等7个碳排放权交易试点建立并正式开始交易。随着交易规模不断扩大，市场机制逐渐完善，2021年7月全国碳排放权交易市场正式上线交易。

4 航运企业绿色转型方式

国内外学者关于航运企业绿色转型的方法已有较成熟的研究，主要包括技术层面的加装脱硫洗涤设备、开发清洁新能源和优化船舶设计等方法；以及管理层面的高低硫燃油转换、船队规模管理和船舶航行速度优化等方法。

4.1 国外航运企业绿色转型方式和研究综述

在绿色航运技术方面，Jiang等研究在限硫法规生效后船舶使用低硫燃油和加装洗涤设备分别产生的经济效益，研究结果显示当燃料价格差小于一定数值时，使用低硫燃油的效益高于加装洗涤设备。Panasiuk等指出无论选择低硫燃油还是安装洗涤器都需要额外的成本，并建立现金流模型，评估二者的投资效益。Abadie等考虑高低硫船用燃油价格、船舶在限制排放区内的作业时间和安装脱硫洗涤设备的成本等因素，在不确定的条件下对使用低硫船用燃油与安装脱硫洗涤设备进行经济型评价。Lindstad等指出不同船型的最佳减排措施不同，安装脱硫洗涤设备对大型船舶来说是较为经济的选择，但是会增加二氧化碳的排放量。Patricksson等依据低硫燃油、脱硫设备和新能源LNG动力优化设计了5种船舶柴油机，基于持续变动的燃油价格，建立总成本最小的两阶段优化模型。

在绿色航运管理方面，Corbett等运用利润最大化函数研究降低船舶运行速度是否能够降低二氧化碳排放量，研究结果显示短期内降低航速能够显著减少碳排放量。Wang等指出船舶航速与燃料消耗接近三次幂的关系，降低航速能够有效减少排放和油耗成本。Fagerholt等基于高低硫船用燃料价格悬殊问题，提出在限制排放区内使用低硫燃油，在限制排放区外使用普通燃油，并根据日利润最优计算航速和高低燃油转换位置。Shi指出当船舶在停泊时能够利用岸电（shore-side power，SP）为船上的电力系统供电，可以大大减少近岸港口地区空气污染物的排放，进而缓解空气污染造成的健康、环境问题。

4.2 国内航运企业绿色转型方式及研究综述

在绿色航运技术方面，刘继海阐述了我国绿色船舶发展现状，并介绍了中国船级社最新的船舶能效在线智能管理系统，该系统还可实现岸基远程实时监控船舶设备工况、航行动态、船舶耗能及能效，为分析能效影响因素提供数据支持，指导航运公司和船舶操作人员制定明确的能源综合管理方案，从而提高船舶整体运行效能，降低营运成本[10]。薛倩等指出全球低硫船用燃油市场需求巨大，原有的燃油调和技术产量低，沸腾床渣油加氢脱硫技术具有较好的经济性。王琪等以减压渣油、加氢尾油和乙烯焦油为原料，研究生产新型低硫含量船用燃料油的最佳调和比例，在控制成本的前提下将油品的黏度、硫含量等降低到标准之内。

在绿色航运管理方面，许欢指出船舶减速短期内能减少碳排放，但船舶投入量相应增加，船舶减速与船舶投入间需要平衡，找到低碳经济下能使整个船队既满足碳排放量最小又相对小的航速。尹红鑫选取具有代表性的三种船队研究船舶规模大小对航运排放的影响，结果显示选用大型的船舶能够在兼顾经济型基础上显著降低单位排放，船舶大型化有助于航运减排。王珍采用探索性因子分析方法，研究绿色航运管理能力对公司业绩的影响，结果表明：环境政策对绿色船舶和绿色供应商有直接的积极影响；绿色船舶和绿色供应商对环境绩效和财务绩效有间接和积极的影响。楼狄明等拟合了油耗、排放和航速的关系，建立巡航工况下的航速优化模型，分析拖轮最佳油耗和排放对应的航速。试验结果表明：在最优航速时，拖轮总油耗与总排放均显著减小。邢辉对船舶活动过程进行详细分类，结合海事局统计数据以及AIS观测信息建立区域性海运废弃排放测算模型。

5 结 语

总体来说，绿色航运尚属新兴热点研究问题，国外学者在该领域的研究成果更加丰厚。当前，学术界暂时还未对绿色航运、可持续航运运动和绿色航运实践进行严格的概念界定。绿色航运最早起源于可持续航运运动，在航运业的蓬勃发展中不断丰富内涵，经历了从开始单纯地将绿色航运视为减轻环境污染的一种航运活动，到认识到绿色航运与航运企业绩效等经济效益存在密切关系。与航运发达国家相比，我国绿色航运的发展历史不长，船舶排放的标准、航运绿色的内涵还有待补充和完善。国内外对于绿色航运的研究大多关于政策制定、运营管理优化以及船舶技术改造等方面，关于供应链企业间合作方面的研究较少。在当前严峻的环境形势下，碳达峰、碳中和目标迫在眉睫，限硫令、碳税征收近在眼前，未来极有可能大规模地推广更加严格的排放标准，因此航运企业船舶排放应尽早进行绿色转型。