能源轉型視域下航運業綠色減排的發展研究

蘭金金，李碧珍，2

（1.福建師范大學 經濟學院，福建 福州 350117；2.福建師范大學協和學院，福建 福州 350117）

0 引 言

得益于我國綿延無際的海岸線和蜿蜒不絕的內河航運線，近年來我國航運業持續蓬勃發展。中國擁有先進水平的港口和船舶規模，已經成為國際航運業重要的成員國之一。國際大宗商品漲價國內各大港口的運力緊張，集裝箱“一箱難求”。然而，經濟貿易繁榮發展的同時，港口城市的空氣污染問題也對沿海居民的健康造成巨大的隱患。傳統高硫船用燃油中的硫元素充分燃燒后，就轉化為硫化物排放在港口附近海域，經過近海的大氣活動，最終將加劇大氣污染等環境問題的惡性循環。因此，在航運需求持續高漲的現實背景下，船舶排放成為亟待解決的重要問題。

1 綠色航運領域文獻的可視化分析

近年來，各國高度關注生態環境問題，綠色航運成為航運領域討論研究的熱點話題之一。本文基于Web of Science（WOS）和中國知網(CNKI)數據庫，搜集整理了2000—2021年期間國內外學者、專家對綠色航運的相關研究成果，共計篩選出有效核心期刊文獻439篇，運用CiteSpace可視化圖譜分析軟件，從發文趨勢、作者合作網絡、關鍵詞共現時區圖、關鍵詞聚類時間軸等角度切入，分析國內外在綠色航運領域的研究脈絡和發展進程，并從綠色航運的發展起源、航運減排政策、航運企業綠色轉型方式等三個方面梳理國內外學者的研究成果。

1.1 文獻時間分布和數量趨勢

在統計整理439篇論文發表的年份和數量后，可以初步看出過去21年間中外學者對綠色航運研究熱度的變化過程。按發文數量大致可將綠色航運發展研究分為三個階段：2000—2006年為萌芽階段，相關研究成果較少，每年發文數量不超過10篇；2007—2013年為初步發展階段，這一階段學者開始關注航運排放對環境的影響，初步提出綠色航運的相關理念；2014年至今為快速發展階段，在環境和能源的雙重危機下，綠色航運逐漸成為航運業的熱點問題，學者們從社會、經濟、能源效率等角度展開研究，并取得豐碩的學術成果。見圖1。

圖1 綠色航運相關文獻年度分布

1.2 作者合作網絡分析

運用CiteSpace可視化圖譜分析軟件對英文核心文獻的作者合作關系進行網絡分析，節點和文字越大表示該作者的發文數量越多，作者間連線表示相互間存在合作關系。見圖2。

圖2 綠色航運英文文獻作者合作網絡分析圖

1.3 關鍵詞共現時區圖分析

運用CiteSpace可視化圖譜分析軟件分別對英文和中文核心文獻的關鍵詞進行共現分析，圖中節點大小可直觀表示關鍵詞在文獻中的出現頻率和重要程度。其中，英文文獻關鍵詞豐富密集，考慮在關鍵詞共現的基礎上對其首次出現的時間進行統計分析，形成關鍵詞共現時區圖。從中我們可以發現2014年之后關鍵詞數量爆炸式增長，并且相互間聯系愈加緊密。通過中文文獻關鍵詞共現圖可以發現國內學者對航運管理、綠色發展、綠色港口等方向較感興趣。見圖3和圖4。

圖3 英文文獻關鍵詞共現時區圖

圖4 中文文獻關鍵詞共現圖

1.4 關鍵詞聚類時間軸分析

運用CiteSpace可視化圖譜分析軟件選用LLR算法分別對英文和中文核心文獻的關鍵詞進行聚類分析，圖中節點的大小可直觀表示關鍵詞在文獻中的出現頻率和重要程度。在圖3關鍵詞共現時區圖基礎上，選取2010—2021年間的英文核心文獻，對其關鍵詞進行聚類分析，并將聚類結果按時間軸展示。在過去的11年間，國外學者重視能源效率、可持續發展、綠色港口等方面的研究，比較常用的研究方法為博弈論。國內學者的研究重點則圍繞綠色發展的建議、航運市場、排放控制區政策等方面，其中中海集運較早有發展綠色航運的意識。見圖5和圖6。

圖5 英文文獻關鍵詞聚類時間軸分析圖

圖6 中文文獻關鍵詞聚類分析圖

2 綠色航運發展起源

2.1 國外航運綠色發展及研究綜述

“可持續航運運動”是國外學者對于綠色航運概念最古老的描述。Hadjistassou指出國際海事組織（IMO）作為聯合國負責海上航行安全等的一個專門機構，努力在環保和可持續航運之間取得平衡。Pike等指出可持續航運運動(sustainable shipping initiatives, SSI)，運用經濟利益、企業社會責任、市場營銷、環境保護、航運規章和國際法規等驅動力，鼓勵航運業主動關注諸如大氣污染、溫室效應和節能減排等環境方面的問題。

在綠色航運評價指標體系方面，Lun等提出綠色航運實踐（Green shipping practices，GSPs）的概念，他認為GSPs是一種減少環境污染、降低有害氣體排放的對環境負責的航運活動，并通過問卷形式收集、分析來自航運公司的數據，最終從六個維度構建GSPs指標評價體系，有助于航運公司評估自身綠色發展的優勢和劣勢，并找到需要改進的地方。Lai在Lun已提出的六維GSPs指標評價體系基礎上，運用投入產出分析方法研究綠色航運實踐與航運企業績效的關系，實證數據結果表明二者存在正相關關系。

在綠色航運發展規劃方面，Goh介紹了新加坡通過激勵措施與航運業主要利益相關者攜手合作，實施新加坡綠色航運規劃，包括綠色船舶、綠色港口和綠色技術等三個方面的計劃。Lee等從包括航運公司、港口和船公司在內的整個航運業角度來考慮綠色航運（Green shipping，GS），他指出綠色航運是在船舶運輸過程中減少資源和能源的使用，以保護全球環境免受船舶產生的溫室氣體和環境污染物的影響；并提出四個加強綠色航運戰略規劃的對策。

2.2 國內航運綠色發展及研究綜述

我國綠色航運發展稍微滯后于其他國家，其發展脈絡大致可以參考交通運輸部發布的指導意見。周曉航詳細解讀了交通運輸節能減排專項資金項目政策，指出節能是建立資源節約型環境、友好型社會的重中之重[1]。2013年5月，交通運輸部印發了《加快推進綠色循環低碳交通運輸發展指導意見》；2015年12月，交通運輸部發布《珠三角、長三角、環渤海（京津冀）水域船舶排放控制區實施方案》；2017年交通運輸部印發《推進長江經濟帶綠色航運發展的指導意見》。隨著航運減排相關規定陸續出臺，碳硫減排效果逐步顯現，綠色航運穩步發展。

在綠色航運概念界定方面，呂安勤（2010）認為綠色航運是指航運發展中注重經濟效益和保護環境相結合，強調航運效益和環境的相互協調，使之滿足可持續發展的要求[2]。馮春賓等指出綠色航運是同時強調經濟效益與環境保護的航運模式，其本質是考慮可持續發展的環境共生型航運管理系統[3]。

在綠色航運評價指標體系建設方面，劉先成闡述了綠色航運的內涵和特征，研究航運低碳發展與經濟、生態、生態環境間的相互關系，運用DPSIR模型構建綠色航運發展評價指標體系[4]。鮑金見以中遠海運集團為例，從低碳視角建立運輸能力、行業環境、綠色環保三級評價指標，研究并驗證我國海洋交通運輸業綠色發展水平，并為企業提出極具針對性、可行性高的建議[5]。

在綠色航運發展規劃方面，吳小芳等指出我國當前的航運規劃體系不夠健全，缺乏系統的海運規劃體系，建議從供應鏈視角切入制定綠色航運發展規劃[6]。陳婉指出近年來我國綠色航運標準逐漸提高，在控硫方面甚至走在世界前列，實施嚴格的環保和減排措施已呈綠色航運發展大趨勢[7]。

在我國綠色航運發展現狀方面，包甜甜等通過文獻計量方法分析航運管理當前研究熱點，指出當前綠色航運注重解決航運排放問題，大多運用技術性、運營性、市場措施來降低航運減排成本[8]。鎮璐等從航運管理和航運技術的角度指出當前我國綠色航運發展存在的問題，并建議航運公司需要根據全球海事政策和燃油價格重新評估安裝脫硫設備的投資回報率[9]。鄭浩等從航運能源效率、節能船舶設備和行政管制角度分析我國綠色航運發展現狀并提出改進裝備水平、樹立綠色航運理念等具有建設性的建議，豐富我國綠色航運發展的理論基礎。

3 航運減排政策

3.1 國外航運減排政策及研究綜述

國際社會很早就提出保護人類地球環境，1972年的聯合國人類環境會議指出保護環境不僅僅是區域性問題，而是全球性問題。在環境可持續發展和氣候治理方面，聯合國環境規劃署為保護環境做出巨大努力。1992年，聯合國環境與發展大會通過了《里約宣言》，制定執行可持續發展的《21世紀議程》；1997年，第三屆聯合國氣候變化大會(UNFCCC-COP3)頒布的《京都議定書》重點強調船舶管理制度；2009年，UNFCCC-COP15頒布的《哥本哈根協議》提出到2050年船舶二氧化碳排放減少到4億噸，2080年實現零排放。在2021年11月的聯合國COP26氣候峰會上，美國、丹麥等12國聯合宣布全球海洋排放量將于2050年前降至零。

在航運減排政策方面，主要由國際海事組織（IMO）制定并頒布相關綠色海事政策。1973年IMO頒布的《國際防止船舶造成污染公約（MARPOL）》，經過多次修改和補充沿用至今。為了控制船舶性能對排放二氧化碳的影響，2011年IMO引進由國際海事組織海洋環境保護委員會（MEPC）制定的船舶能效設計指數（EEDI），并規定不同類型的新建船舶EEDI指標。為了進一步降低國際航運溫室氣體排放，2018年IMO通過《減少船舶溫室氣體排放的初步戰略》，詳細規劃各階段減排目標。自2020年1月1日起IMO正式實施全球“限硫令”，要求全球范圍內使用的船用燃油硫含量不超過0.5%，對于四個特定排放控制區（ECAs）采取更加嚴格的0.1%的船用燃油含硫標準。

在航運減排市場化方面，碳稅征收、碳排放權交易和碳金融是主要的減排手段。2021年7月，歐盟委員會針對氣候環境變化正式提出碳邊境調整機制（CBAM），計劃于2023年正式實施。Lee等研究航洋碳稅對國際集裝運輸市場的影響，根據研究結果顯示：國際集裝箱運輸征收海洋碳稅在世界范圍內不會產生顯著的經濟影響，但由于中國經濟體量大，征收的碳稅數額較大，因此征收海洋碳稅對中國來說影響較大。

3.2 國內航運減排政策和研究綜述

我國高度關注并積極配合聯合國氣候變化大會、國際海事組織等權威國際組織發布的國際公約和制度規定，在環境保護方面的法律有《中華人民共和國環境保護法》《中華人民共和國海洋環境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，在控制溫室氣體和船舶排放方面的政策有《清潔發展機制項目運行管理辦法》《防治船舶污染海洋環境管理條例》和《船舶大氣污染物排放控制區實施方案》等，為我國綠色航運發展提供制度保障。

在航運減排政策方面，自從國際海事組織2020年頒布“全球限硫令”，并出臺相關的《國際防止船舶造成污染公約》修正案，我國交通運輸部海事局同步接軌國際公約，向世界公布中國版《2020年全球船用燃油限硫令實施方案》，除了要求“國際航船進入我國管轄水域應使用硫含量不超0.5%船用燃油”外，還設定了內河區域和海南區域兩個特定的排放控制區，該區域內使用的船用燃油硫含量不超過0.1%。2022年10月16日，我國強調要加快發展方式綠色轉型，深入推進能源革命，加強能源產供儲銷體系建設，積極穩妥推進碳達峰碳中和。

在航運減排市場化方面，我國正在緊鑼密鼓籌備碳排放權交易的各項工作。自2010年起，國家發改委發布《關于開展碳排放權交易試點工作的通知》后，我國著手研究碳排放權交易機制。2014年，首批北京、上海、天津、湖北、廣東、深圳、重慶等7個碳排放權交易試點建立并正式開始交易。隨著交易規模不斷擴大，市場機制逐漸完善，2021年7月全國碳排放權交易市場正式上線交易。

4 航運企業綠色轉型方式

國內外學者關于航運企業綠色轉型的方法已有較成熟的研究，主要包括技術層面的加裝脫硫洗滌設備、開發清潔新能源和優化船舶設計等方法；以及管理層面的高低硫燃油轉換、船隊規模管理和船舶航行速度優化等方法。

4.1 國外航運企業綠色轉型方式和研究綜述

在綠色航運技術方面，Jiang等研究在限硫法規生效后船舶使用低硫燃油和加裝洗滌設備分別產生的經濟效益，研究結果顯示當燃料價格差小于一定數值時，使用低硫燃油的效益高于加裝洗滌設備。Panasiuk等指出無論選擇低硫燃油還是安裝洗滌器都需要額外的成本，并建立現金流模型，評估二者的投資效益。Abadie等考慮高低硫船用燃油價格、船舶在限制排放區內的作業時間和安裝脫硫洗滌設備的成本等因素，在不確定的條件下對使用低硫船用燃油與安裝脫硫洗滌設備進行經濟型評價。Lindstad等指出不同船型的最佳減排措施不同，安裝脫硫洗滌設備對大型船舶來說是較為經濟的選擇，但是會增加二氧化碳的排放量。Patricksson等依據低硫燃油、脫硫設備和新能源LNG動力優化設計了5種船舶柴油機，基于持續變動的燃油價格，建立總成本最小的兩階段優化模型。

在綠色航運管理方面，Corbett等運用利潤最大化函數研究降低船舶運行速度是否能夠降低二氧化碳排放量，研究結果顯示短期內降低航速能夠顯著減少碳排放量。Wang等指出船舶航速與燃料消耗接近三次冪的關系，降低航速能夠有效減少排放和油耗成本。Fagerholt等基于高低硫船用燃料價格懸殊問題，提出在限制排放區內使用低硫燃油，在限制排放區外使用普通燃油，并根據日利潤最優計算航速和高低燃油轉換位置。Shi指出當船舶在停泊時能夠利用岸電（shore-side power，SP）為船上的電力系統供電，可以大大減少近岸港口地區空氣污染物的排放，進而緩解空氣污染造成的健康、環境問題。

4.2 國內航運企業綠色轉型方式及研究綜述

在綠色航運技術方面，劉繼海闡述了我國綠色船舶發展現狀，并介紹了中國船級社最新的船舶能效在線智能管理系統，該系統還可實現岸基遠程實時監控船舶設備工況、航行動態、船舶耗能及能效，為分析能效影響因素提供數據支持，指導航運公司和船舶操作人員制定明確的能源綜合管理方案，從而提高船舶整體運行效能，降低營運成本[10]。薛倩等指出全球低硫船用燃油市場需求巨大，原有的燃油調和技術產量低，沸騰床渣油加氫脫硫技術具有較好的經濟性。王琪等以減壓渣油、加氫尾油和乙烯焦油為原料，研究生產新型低硫含量船用燃料油的最佳調和比例，在控制成本的前提下將油品的黏度、硫含量等降低到標準之內。

在綠色航運管理方面，許歡指出船舶減速短期內能減少碳排放，但船舶投入量相應增加，船舶減速與船舶投入間需要平衡，找到低碳經濟下能使整個船隊既滿足碳排放量最小又相對小的航速。尹紅鑫選取具有代表性的三種船隊研究船舶規模大小對航運排放的影響，結果顯示選用大型的船舶能夠在兼顧經濟型基礎上顯著降低單位排放，船舶大型化有助于航運減排。王珍采用探索性因子分析方法，研究綠色航運管理能力對公司業績的影響，結果表明：環境政策對綠色船舶和綠色供應商有直接的積極影響；綠色船舶和綠色供應商對環境績效和財務績效有間接和積極的影響。樓狄明等擬合了油耗、排放和航速的關系，建立巡航工況下的航速優化模型，分析拖輪最佳油耗和排放對應的航速。試驗結果表明：在最優航速時，拖輪總油耗與總排放均顯著減小。邢輝對船舶活動過程進行詳細分類，結合海事局統計數據以及AIS觀測信息建立區域性海運廢棄排放測算模型。

5 結 語

總體來說，綠色航運尚屬新興熱點研究問題，國外學者在該領域的研究成果更加豐厚。當前，學術界暫時還未對綠色航運、可持續航運運動和綠色航運實踐進行嚴格的概念界定。綠色航運最早起源于可持續航運運動，在航運業的蓬勃發展中不斷豐富內涵，經歷了從開始單純地將綠色航運視為減輕環境污染的一種航運活動，到認識到綠色航運與航運企業績效等經濟效益存在密切關系。與航運發達國家相比，我國綠色航運的發展歷史不長，船舶排放的標準、航運綠色的內涵還有待補充和完善。國內外對于綠色航運的研究大多關于政策制定、運營管理優化以及船舶技術改造等方面，關于供應鏈企業間合作方面的研究較少。在當前嚴峻的環境形勢下，碳達峰、碳中和目標迫在眉睫，限硫令、碳稅征收近在眼前，未來極有可能大規模地推廣更加嚴格的排放標準，因此航運企業船舶排放應盡早進行綠色轉型。