基于航運成本的北極東北航道集裝箱運輸潛力研究

壽建敏 馮遠

（上海海事大學，上海201306）

0 引言

北極航運的可航行條件在不斷改善，雖然北極海冰融化期的規模有反復，但從長期看海冰規模總體呈減小趨勢，而且融化期的海冰規模減少速度要大于冰凍期的海冰規模減少速度，并且在冰凍期的海冰規模中，“1年冰”的規模呈現連續擴大態勢，為破冰航行提供了條件。北極航運條件的改善主要在兩個方向上，即：夏季海冰規模大幅減小、冬季海冰冰齡不斷減小［1］。目前，北極航運活動主要在6—10月浮冰的消融期，全程可航時間約45 d，根據預測，到2050年可自由航行和可破冰航行的天數總和將可能達到150 d或更多。北極航線可以在夏季實現通航的主要有兩條，分別為西北航道和東北航道，均是連接大西洋與太平洋的最近海上通道，可以使歐洲、亞洲和北美洲更加緊密地聯系到一起。其中東北航道商業化航行的條件較為成熟，因此，通過北極航道進行亞歐航線的集裝箱運輸值得重視和關注。

1 亞歐集裝箱航運貿易狀況

亞歐集裝箱航運貿易是世界集裝箱運輸貿易的重要組成部分。世界各主要集裝箱班輪公司大多經營著覆蓋全球的航線，其服務網點也遍布全球主要港口和地區。從全球集裝箱裝卸量分析，總體呈歷年增長態勢，見表1，總量已達6.4億TEU（Twentyfoot Equivalent Unit），其中相當部分航線的箱量通過樞紐港中轉，為此什么樣的港口能夠成為中轉樞紐港也就成了關注的重點。

在全球集裝箱航運貿易中，貿易量最大的三條主干航線是太平洋航線、亞（遠東）歐航線和大西洋航線，三大航線運量占了全球航線1/3強。在亞洲到歐洲的集裝箱貿易中，以遠東到歐洲的貿易量最為引人關注。該航線從亞洲出發必須經過亞丁灣和蘇伊士運河才能到達歐洲，其中遠東至歐洲航線的西行運量是三大航線中單向運量最大的航線，見表2。

表1 全球集裝箱運量構成分析［2］（百萬TEU）Table 1.Global container handling amount and constitution（million TEU）

表2 全球三大主干航線集裝箱貿易量［2］（百萬TEU）Table 2.Global container trade volume on the threemain trunk routes（million TEU）

在太平洋和遠東至歐洲航線上，中國為起訖點的集裝箱運量占了很大比重，見表3。中國至歐洲的貨物種類與歐洲至中國的貨物種類有著很大區別：中國向歐洲出口的是低附加值的輕紡以及機電產品，進口的則是資金密集型的和高附加值產品［3］。由此也產生了東西向貿易的不平衡以及凈出口貨物種類的差異，空箱運輸需求量也就很大。其中遠東至歐洲的西向航線上，中國為起點的貨運量占了70%多，因此中國在這一航線上扮演了重要的角色，北極航線的開通對中國與歐洲間的貿易有著重要影響。

表3 中國相關的太平洋和歐洲航線集裝箱運量［2］（百萬TEU）Table 3.TEUs volume on Pacific and Europe route related to China（million TEU）

2 基于北極航道的集裝箱航線網絡構造

以集裝箱港口發展為基礎的集裝箱航線網絡化發展經歷了不同的發展時期，也形成了不同的網絡構造形式。最早以腹地為基礎的港口受腹地發展程度和通達水平的不同影響，形成了不同等級的港口和相應的網絡體系。總體上，連接航線的港口主要有三種類型：喂給港（支線港）、干線港和樞紐港。不同層次港口的發展，航線網絡化也出現了不同階段的演變，主要呈現三個階段類型［4］，即傳統初期階段網絡、樞紐港核心階段網絡、多層次航線網絡。

雖然航線網絡不斷演變，但核心樞紐港一直在跨洋航線中扮演了重要的角色。同時多層次的航線網絡也使港口間的競爭變得更加激烈，尤其在太平洋航線和亞歐航線上的亞洲港口間的競爭異常激烈。

在北極東北航道航線構造中，針對現有各樞紐港模式，最為適合的是軸幅式樞紐港網絡形態（hub and spoke port）。軸幅式的基本運作形態是貨物從不同的出發地（spoke）到達不同的目的地（spoke），或者從相同的出發地到達不同的目的地，貨物在軸輻式網絡模型中都必須先到達一個中間地點（hub）進行轉運，然后享受優惠的直達運輸服務［4］，目的是為了集中貨物量，提高跨洋船舶的裝載率，實現主干航線上的規模經濟效益，見圖1。

圖1 軸幅式樞紐港網絡運作Fig.1.Operation of hub-spoke harbor networking

在傳統的中歐航線上，形成了以中國港口為起訖點，并和亞歐航線融合的多層次港口航運網絡，該航線跨越西太平洋、穿過馬六甲海峽、通過印度洋、經過索馬里海域、穿過蘇伊士運河、進入地中海、繞過直布羅陀，到達歐洲基本港，通常以鹿特丹港為基本目的港。從上海港到鹿特丹港全程10 651海里，連結了歐洲、地中海兩大貿易區各港，集裝箱船運輸最為繁忙［5］。由于該航線上遠東到歐洲的航線中，中國為起訖港的貨運量占了7成（1 320萬TEU），因此以中國港口為主構成軸幅式樞紐港型的航線網絡應具有較好的經濟性，目前由于中繼港新加坡、遠東其他港口和地中海港口融入網絡中進行競爭，該網絡具有混合型特征。作為與北極航道之間的對比分析，可以將該航線認作為以上海和鹿特丹為兩端樞紐港的軸幅式樞紐港航線。

從目前北極航道開通的情況來看，以北極東北航道進行集裝箱運輸較為有利，該航線從上海出發穿過日本海、進入白令海、經過白令海峽、沿俄羅斯北方沿海穿過德朗海峽、維利基茨基海峽、進入喀拉海和巴倫支海、沿挪威沿海到歐洲各港，溝通了中國（或遠東）和歐洲間的集裝箱運輸，若到達鹿特丹港全程為7 870海里。

從歐洲港口分布來看，亞洲貨物從北極走以鹿特丹港為軸幅式樞紐港，到港后還需要大量貨物朝北往回進行支線運輸，因此從北極東北航道航線運到歐洲的亞洲貨要走回頭路，為此對北極東北航道航線來講，應該在歐洲北部尋找更加合適的港口來增強北極東北航道的競爭力。從地理位置上看，挪威西部沿海港口位置較佳，是較為合適的選擇地。根據對挪威港口的分析，卑爾根港是較為理想的一個港口用來發展成歐洲軸幅式樞紐港。在航線方案中，將卑爾根港假設為歐洲的軸幅式樞紐港與鹿特丹港進行比較，鹿特丹至卑爾根約530海里，具體航線方案見表4和圖2。

表4 北極航道航線對比方案*Table 4.Comparative programme relating to the Arctic passage*

3 北極航道集裝箱船型技術方案分析

當今世界商業船隊中，集裝箱船隊運力規模最大，對世界貿易影響范圍最廣，因此集裝箱船船型發展及主機開發一直是航運業關注的重點。

圖2 中歐航線軸幅式樞紐港比較方案Fig.2.Comparative programmes of China-Europe shipping lines in the hub-spoke harbormodel

根據集裝箱船型發展歷程，自1956年改裝美國二戰時期油船為集裝箱船以來，從第一艘裝載不到100 TEU的全集裝箱船，到最新可裝載18 000 TEU的船，集裝箱船已經歷了6代的發展。集裝箱船載箱量以驚人速度增加的同時，集裝箱船舶數量也大大增加。至2013年10月，全球集裝箱船總數為5 137艘，總箱位達1 706萬TEU，平均船齡10.7年。

在現有集裝箱船隊中，無論從船舶艘數還是箱位數量來看，4 000—6 000 TEU船舶所占的比重最高，屬于主力船型，見表5。

根據北極航道的特點，從尺度上考慮，不同代數的集裝箱船均應能通過航道中的兩個海峽，即：德朗海峽和維利基茨基海峽。而根據北極航道的冰級情況，相應集裝箱船的建造必須增加外板厚度和主機功率［6］。考慮到俄羅斯引航和破冰船的存在，可采用中等冰級船舶的要求，ICEⅠB冰級的船舶。船舶規模可以從1 000—11 388 TEU中選擇。普通水域參考船型見表6。

而北極船型則可以在普通船型的基礎上增加外板厚度和主機功率，以及相關的除冰抗冷設備，因此造價和自重將增加。根據相關資料分析，同樣載貨量的ICEⅠB冰級船舶［7］的造價約增加15%，排水量約增加10%。

4 北極航道航運成本模型和參數分析

為了分析北極航線航運經濟性，分別建立北極航線集裝箱運輸成本模型和普通航線集裝箱運輸成本模型，并對結果進行比較分析。由于東北航道條件相對成熟，并且已經有了商業貨船運輸的實例，因此以中歐航線為分析對象，以軸幅式樞紐港航運網絡為基礎，在兩大方面對中歐航線的經濟性進行分析：（1）對中歐航線中上海至鹿特丹的北極航線和蘇伊士航線間各種運輸狀況進行經濟分析［3，5］；（2）重新構建中歐航線歐洲端的軸幅式樞紐港，即以卑爾根港為歐洲的樞紐港，對通過上海至鹿特丹的蘇伊士航線和上海至卑爾根的北極航線進行經濟性比較分析。

表5 截止2013年10月全球服役集裝箱船狀況［2］Table 5.World cellular containership fleet by size range Oct，2013

表6 普通水域航行集裝箱船舶技術狀況［8］Table 6.Technological parameters of container ships on normal passages

4.1 成本模型建立

通過成本法對中歐航線不同航路的航運成本進行分析，建立航運成本模型。根據運輸船舶完成中歐航線總的集裝箱運輸量來考慮航運總成本和航次成本，以航線船隊建設總投資為成本設定點進行模型建立，并推導出航次成本模型。

中歐蘇伊士運河航路集裝箱航運成本由以下幾個方面構成：船舶投資成本、燃油料成本、船員工資、運河費、管理費、安保費、船舶備品及消耗品費、港口費、維修費和保險費［3，8］。

中歐北極航道航路集裝箱航運成本由以下幾個方面構成：船舶投資成本、燃油料成本、船員工資、破冰引航費、管理費、船舶備品及消耗品費、港口費、維修費和保險費［8］。

中歐蘇伊士運河航路集裝箱航運成本模型為：

其中：

s—表示走蘇伊士運河航路；

TCs—在中歐蘇伊士運河航線完成年箱運量的船隊航運總成本；

CCs—船隊投資總成本；

OCs—船隊年燃油料費，包括燃油和機油；

PCs—船隊年船員總工資；

YCs—船隊年通過蘇伊士運河的總費用；

MCs—船隊年管理費總額；

SCs—船隊年通過索馬里海域的安保費用；

XCs—船隊年備品和消耗品總費用；

HCs—船隊年港口費用；

WCs—船隊年維修費用；

ICs—船隊年保險費用。

航次成本模型為：

其中：VCs—單航次總成本；Vs—單船年來回航次數；FNs—船隊船舶艘數（由年運輸量確定）。

每箱運輸成本模型：

其中：CTEUs—平均每單箱運輸成本；NTEUs—航線年箱運量。

中歐北極航道航路集裝箱航運成本模型為：

其中：

a—表示走北極航道航路；

TCa—在北極航線完成年箱運量的船隊航運總成本；

CCa—船隊投資總成本；

OCa—船隊年燃油料費，包括燃油和機油；

PCa—船隊年船員總工資；

BCa—船隊年通過北極航道的破冰引航總費用；

MCa—船隊年管理費總額；

XCa—船隊年備品和消耗品總費用；

HCa—船隊年港口費用；

WCa—船隊年維修費用；

ICa—船隊年保險費用。

航次成本模型為：

其中：VCa—單航次總成本；Va—單船年來回航次數；FNa—船隊船舶艘數。

每箱運輸成本模型：

其中：CTEUa—平均每單箱運輸成本；NTEUa—航線年箱運量。

4.2 主要指標和參數計算分析

構成成本的各項費用及參數的計算依據分析如下：

CC—船隊投資總成本：船隊總投資成本根據不同規模船舶的單船造價確定，同樣載箱量的普通船舶造價和北極航道航線的船舶造價不一樣，而且船舶造價隨時間性變化較大。因此通過分析歷年不同規模普通集裝箱船價格的變化，分析確定計算所用普通集裝箱船舶的造價。冰區適航的加強型船舶價格比同類型和同載箱規模的普通集裝箱船舶價格增加15%。船隊投資成本中要扣除船隊殘值，并用動態計算法，分攤到年投資成本費用中，折算年限為25年。因此，平均年投資成本計算模型為：

CC＝（船隊造價-船隊殘值）×CR+船隊殘值×利率

其中：殘值＝廢船價格×空船重量

OC—船隊年燃油料費：包括燃油和機油，燃油和機油主要在航行時消耗，計算模型為：

船隊燃油費用＝船隊燃油數量×燃油價格

其中：i表示不同航段時的參數狀況，k表示k個不同的航段（由于冰區航行中，不同航段船舶能達到的速度不一樣）。

PC—船隊年船員總工資：根據船員人數和平均工資計算，其中冰級航行船舶的工資增加10%。

YCs—船隊年通過蘇伊士運河的總費用：根據運河收費費率和不同船舶規模進行計算。

BCa—船隊年通過北極航道的破冰引航總費用（根據俄羅斯北方海航道水域破冰引航收費規則計算確定）。

MC—船隊年管理費總額：根據基本運行費用的5%計算。

SCs—船隊年通過索馬里海域的安保費用：安保費率×年總艘次數。

XC—船隊年備品和消耗品總費用：根據工資的12%計算。

HC—船隊年港口費用：包括停泊費、系解纜費和港口引航費，根據相關費率標準計算。

WC—船隊年維修費用：根據船舶價值比例確定。

IC—船隊年保險費用：根據船舶價值比例確定。

5 航運成本比較分析

5.1 上海至鹿特丹不同航路成本分析

根據上述模型，對上海至鹿特丹航線走北極航道和走蘇伊士運河進行分別計算，計算的主要結果見表7。為了能夠便于比較，計算中假設兩條航線都能夠承擔中歐航線的集裝箱運輸量，并且假設營運周期相等，從而比較出理想狀態的成本情況。

從表7可見，雖然北極航道航程短，但實際完成的航行時間僅比走蘇伊士運河少了1.2 d。主要是因為走北極航道船舶需要破冰前行，在冰區航行時速度很低，達不到集裝箱船設計的航行速度，從而延長了航行的時間。因此按目前的融冰狀況，北極航道航行在時間上并沒有很大的優勢。從成本上看，走北極航道航次成本降低約10%以上，在各類規模船型中，5 000 TEU左右的船舶降低成本效果最好，達15%多。走北極航道最大的優勢是燃油成本降低較多，從各類型船來看，降幅達35%左右。因此，在北極冰沒有完全消融之前，走北極航道雖然時間上優勢不大，但減少燃油消耗具有絕對優勢，總成本減少則在其次。

表7 上海至鹿特丹走不同航道成本比較分析（假設運輸量相同）*Table 7.Cost comparision analysis from Shanghai to Rotterdam through different passages（same volume assumption）*

表8 上海至鹿特丹走不同航道成本比較分析（運輸量不同）*Table 8.Cost comparision analysis from Shanghai to Rotterdam through different passages（different volume assumption）*

5.2 上海至歐洲不同樞紐港成本分析

根據前面軸幅式樞紐港運輸網絡分析，在上海至歐洲的北極航線上，可將挪威的卑爾根港作為歐洲端的軸幅式樞紐港，并將其與走蘇伊士航線時鹿特丹港為歐洲端軸幅式樞紐港作比較，按上述模型進行計算，結果見表9。

從結果來看，北極航道卑爾根樞紐港模式所用時間減少了2.5 d，其中大型船的航次成本節約了20%左右，而燃油成本減少了近40%。而卑爾根港和鹿特丹港到歐洲其他港口的平均距離相近，因此未來北極航線上，卑爾根港將成為一個重要的集裝箱樞紐港。

6 結論和建議

根據北極航道通航環境，結合中歐航運貿易的特點和集裝箱航運網絡的構造，從北極冰情和對北極航行船舶的要求出發，對北極航道的航運技術經濟和集裝箱航運網絡構造進行了研究，并得出了如下結論。

表9 上海至歐洲走不同航道在不同樞紐港中轉成本比較分析Table 9.Cost comparision analysis in two hub-spoke harbor networks

（1）全球集裝箱運輸歷年呈增長態勢，在三大集裝箱航運貿易航線中，遠東到歐洲的貿易量最為引人關注，是三大航線中單向運量最大的航線。而遠東至歐洲的西行航線上，中國為起點的貨運量占了70%多，2013年中歐航線貿易量達到了1 320萬TEU，中國出口至歐洲就近1 000萬TEU。為此，中國在這一航線上扮演了重要的角色，北極航線的開通對中國與歐洲間的貿易有著重要影響，巨大的中歐兩端集裝箱貿易量將為北極航線的集裝箱運輸商業價值奠定更加雄厚的基礎。

（2）通過對中歐航線走北極航道航路和走蘇伊士運河航路的時間和成本對比分析，由于北極東北航道需要相當長距離的破冰航行，航行速度較低，因此完成全程的航行時間優勢不大，僅縮短1 d多時間。而各類型集裝箱船走北極東北航道的航次成本比走蘇伊士運河要低，主要船型的航次成本低10%以上，其中5 000 TEU左右的船舶降低成本效果最好，降低達15%多。走北極航道最大的優勢是燃油成本降低較多，各類型船降幅達35%左右。因此，在北極冰沒有完全消融之前，走北極航道雖然時間上優勢不大，但減少燃油消耗具有絕對優勢，其次為總成本減少。另外，航線上總體箱運量的變化對單航次時間和成本影響不大。

（3）在北極航線集裝箱航運網絡構造中，最為適合的是軸幅式樞紐港網絡形態（hub and spoke port）。根據軸幅式的基本運作形態，結合亞歐航線的特點，目前亞洲軸幅式樞紐港以上海港為代表，歐洲軸幅式樞紐港為鹿特丹港。根據北極航線的位置特點，歐洲可以建設新的軸幅式樞紐港，使北極航道具備更強的競爭優勢，其中離北極航線較近，且離鹿特丹只有530海里的卑爾根港將是較好的比選對象。

在歐洲建設新的軸幅式樞紐港對北極東北航道的競爭力提高有很大的幫助。若以挪威卑爾根為建設目標，則北極航道的時間和成本競爭力將提高，時間上將減少1 d多，中大型船的航次成本節約20%左右，而燃油成本減少近40%。因此，卑爾根港將成為提高北極航線競爭力的一個重要集裝箱樞紐港，使北極航道更具集裝箱運輸潛力。

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