港口碼頭碳中和路徑探索

張憲鑫 中國船級社質量認證有限公司

1 背景

2020 年9 月我國在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上向國際宣布了“30?60”的目標。隨后為保障“雙碳”目標的如期落地，我國陸續發布重點領域、行業碳達峰實施方案和對應的支撐保障措施，構建起“雙碳”的“1+N”政策體系；各省市根據自身實際情況也陸續發布了地方的碳達峰方案；企業層面，國資委要求中央企業于2022 年底前提交企業碳達峰行動方案。無論是從中央、地方還是企事業單位，“雙碳”工作已融入了日常工作中，并成為了近年來的重點工作任務。事實上，“雙碳”是碳排放增量與減量的累加，從能源結構的角度是減少化石能源的消耗，一方面將用能設備逐步電氣化擺脫對化石能源的依賴。另一方面利用新能源可再生能源替代原有的化石能源，使能源清潔化。從節能的角度，積極使用節能技術、淘汰老舊能耗設備，增加能源的回收利用，對能源消耗做減法。而對余量部分，采用碳捕獲、碳封存以及市場化手段最終實現碳中和。

2022 年中國統計年鑒顯示，2020 年度交通運輸、倉儲和郵政業消耗41309萬tce，占全國能源消耗的8.29%。港口作為水陸間的重要樞紐是交通行業的重要組成部分，2021 年我國港口貨物吞吐量155.5 億t，在全球前十大港口中占有八席。內需和外貿的增長與港口吞吐量呈正比，必然帶來港口碳排放量的持續增加，在“雙碳”背景下，綠色高質量發展是港口企業的必經之路。

2 溫室氣體排放源識別

目前國家層面對于“雙碳”的管控主要以能源消耗產生的溫室氣體為主，實際上，溫室氣體包含二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCS)、全氟碳化合物(PFCS)、六氟化硫(SF6)和三氟化氮（NF3）七類，依據《ISO14064-1:2018 溫室氣體 第一部分 組織層次上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規范及指南》對碼頭企業的溫室氣體進行識別，具體如表1。

表1 碼頭企業的溫室氣體

3 碳中和路徑探索

目前國內外港口都在積極建設碳中和碼頭，鹿特丹港大力發展氫能，推進綠色氫能生產，并利用北海海床開展二氧化碳捕集、利用與封存技術（Carbon Capture Utilization and Storage，CCUS）。哥德堡港使用特定設施處理廢棄食物轉化為乙醇燃料，積極提高清潔能源的使用占比。馬士基集裝箱碼頭公司瑞典哥德堡碼頭所有集裝箱運輸設備使用高品質可再生柴油（Hydrotreated Vegetable Oil，HVO100），大力推進可再生電力使用，岸電100%來自風能，同時為客戶提供零排放增值服務。

國內方面，寧波舟山港通過“風、光、儲一體化”系統平臺，建設一系列風電、光伏、制氫、加氫、加氣一體化綜合能源站，打造國家級“水運港—船多能源融合技術及集成應用”示范工程。上海港作為中國第一港，2016 年建成了亞洲首套、世界最大郵輪變頻岸電系統，2022 年3 月圓滿完成中國港口首次液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）“船到船”同步加注作業；青島港作為“氫進萬家”項目示范單位，2019年嘗試使用3 臺氫能集卡，2020 年自動化集裝箱碼頭使用氫燃料電池組為6 臺自動化軌道提供動力，2022年加氫站站房主體框架澆筑完成并取得了青島市首家《氣瓶充裝許可證》；創新新能源拖輪方案“配置鋰電池組的油電混合推進”模式，滿足船舶全天候作業需求。天津港第二集裝箱碼頭大力發展風電、光伏，2021 年底投運了我國港口首個“風光儲荷一體化”智慧綠色能源項目、全球首個“零碳”智慧碼頭，用能設備實現了100%電氣化及100%“綠電”使用。縱觀國內外港口的碳中和路徑，主要的路徑包括碳管理、碳減排技術、負碳技術等。

3.1 管理路徑

3.1.1 碳核查、雙碳方案編制

因地區產業結構的差異，早在2012 年上港集團及部分碼頭企業被納入地方控排名單并強制開展碳核查及碳交易履約工作。碳核查采用主動填報及被動第三方核查、免費配額為主有償配額為輔的模式，已成為政府部門對重點排放企業主要的約束手段；而對于非控排港口企業而言，依據《陸上交通運輸企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》自行或聘請第三方開展碳盤查工作，識別碳排放源、核算歷史碳排放量及碳強度，幫助企業摸清家底。此外，《關于推進中央企業高質量發展做好碳達峰碳中和工作的指導意見》強制中央企業開展碳達峰行動方案的編制工作，企業可結合碳盤查的歷史數據以及《中央企業碳達峰行動方案編制指南》的要求，從自身實際情況出發，對企業未來的“雙碳”方向進行規劃，對“雙碳”時間節點進行預判。

3.1.2 綠色港口建設

隨著《關于建設世界一流港口的指導意見》的提出，建設世界一流綠色智慧港口成為行業企業的發展目標，綠色港口的本質是在經濟發展與環境保護間尋求平衡，將綠色理念貫穿于港口設計建設、運營過程中。新建碼頭企業可依據《綠色港口等級評價指南》五星級的要求進行規劃建設，而既有碼頭參考《指南》進行對標，從節能、環保、低碳、安全、信息化等多角度梳理企業的實際情況，查找差距，進行管理優化、技術改造升級，推進港口企業綠色轉型發展。

3.1.3 碳管理體系建設

2023 年4 月天津港依據《碳管理體系要求》（T/CCAA 39-2022）標準建設并獲得了第三方的體系評價認證。碳管理體系是支持“雙碳”管理路徑的創新性手段，以“提升碳績效”為目標導向，遵循“Plan（計劃）、Do（執行）、Check（檢查）和 Act（處理）”（簡稱“PDCA”）原則，涵蓋碳管理體系的總要求，明確管理職責，制定碳方針，識別和應對風險和機遇，開展碳評審、明確碳數據收集計劃，通過碳績效、基準、目標、指標等量化碳管理體系的運行情況，從政策、人力、財力等方面尋求支持，將低碳理念貫穿于設計、采購、運行等過程，通過監測、測量等技術手段獲取碳績效的相關信息，作為后續評審的依據，經過內外部審核不斷完善體系內容，達到持續改進的目的。

3.2 技術路徑

3.2.1 運輸結構改革

港口是水上和陸上運輸的重要樞紐，打通上下游的綠色運輸是港口高質量發展的重要抓手，推進大宗貨物的“公轉鐵”“公轉水”，降低公路運輸的比例；持續推進“散改集”降低大氣污染、提高裝卸效率，減少裝卸環節能源消耗和貨物損耗；構建多式聯運體系，實現門到門運送，提高貨物轉運效率，降低運輸成本的同時實現節能降碳。

3.2.2 供給側能源結構調整

《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中要求“到2060年非化石能源比重達80%以上”，目前港口企業的化石能源主要以柴油、汽油為主，火電也是主要的碳排放貢獻源，一方面是加大港內新能源、可再生能源的建設，建設風能（堆場、防波堤、海上等）、太陽能等分布式能源，保障裝機容量滿足碼頭企業日常的用電需求；在條件允許的情況下，建設風光儲一體化能源系統，保障用電的穩定性；同時多維度利用清潔能源，嘗試生產“綠氫”。另一方面，對于火電廠而言推行去煤化，在發電過程中排放的二氧化碳增設碳捕集設施，或通過市場化手段購買碳信用抵消，向用戶提供更為清潔的電力。

3.2.3 用能設備能效提升

港口裝卸機械、港口照明是主要的排放設施，裝卸機械將能源消耗轉化為貨物勢能或物理位移的變化，更新改造老舊設備、加裝能量回饋裝置、變頻控制等減少能源浪費；港口照明可考慮更換節能燈具、加裝智能化照明控制系統等；輔助及附屬用能方面，建設智能樓宇系統、太陽能生活用水、應用地源熱泵、空氣源熱泵等。同時圍繞作業環節開展智能化建設，智能化堆場、智能化閘口、智能理貨、能耗在線監測系統等，保障合理、科學、高效的作業，減少設備待機和等候時間。目前天津港已建成自動化集裝箱碼頭，黃驊港建成自動化干散貨碼頭。

3.2.4 設備用能結構優化

終端用能設備使用清潔能源是港口企業降低碳排放的重要途徑，使用船舶岸電替代原有的柴油發電，可減少在港停泊船舶所有碳排放的48%～70%；港內作業機械、運輸車輛等應用電能、氫能等清潔動力能源，岸橋、場橋的電氣化改造，輪胎式集裝箱門式起重機（Rubber Tyre Gantry，RTG）無油轉場，作業車輛電氣化及配套充電樁建設，氫能牽引車、集卡的規模化應用，有序的提高港內清潔能源的使用比例。

3.2.5 負碳技術嘗試應用

負碳技術主要針對排放的二氧化碳進行捕集、貯存和利用，一是基于自然界生態作用，在港區內植樹造林，通過光合作用吸收二氧化碳；利用海洋碳匯作用，如海水對二氧化碳的溶解，或海洋生態系統，如紅樹林、鹽沼、海草床、微生物等對二氧化碳進行吸收。二是通過技術手段，對終端排放設備加裝CCUS技術，分離、收集排放的二氧化碳，通過純化技術用于其他生產的原輔材料，實現循環利用，或永久封存于地下，實現二氧化碳零排放；建設直接空氣碳捕獲和儲存（Direct air with Carbon Capture and Storage，DACCS）裝置，通過物理吸附或化學反應將空氣中的二氧化碳直接捕集、封存；生物能源與碳捕集與封存（Bio-Energy with Carbon Capture and Storage，BECCS）技術是通過生物質光合作用負碳并對生物質利用終端進行CCUS，實現全過程負碳，如生物質發電；其中DACCS、BECCS 二者均是負排放技術。但因負碳技術受土地面積、技術成熟度、投資費用的約束，仍停留在小規模應用階段。

4 市場化手段

4.1 參與碳市場交易

碳交易是將二氧化碳量化并賦予了金融屬性，作為控排企業，根據政府要求參與碳核查并按期履約，將富裕的碳配額賣出或利用碳配額、國家核證自愿減排量（China Certified Emission Reductions，CCER）的價格差異交易獲利；對于非控排企業，在政策允許的情況下，開發CCER 項目參與碳市場交易獲利，削減項目投入成本；對于規劃碳中和企業而言，通過市場化的手段購買碳信用、綠電，是企業最終實現碳中和的唯一方式。

4.2 碳金融

碳金融作為碳交易的衍生物，是碳資產管理的金融工具，包括碳期貨、碳質押、碳托管、碳保險等方式。企業持有碳配額、CCER 等碳資產，可以靈活的與金融機構、碳資產公司簽訂質押、融資、代持等協議，在保證按期履約的前提下，借助時間差利用金融手段獲得貸款、融資或固定收益，幫助企業解決實際生產經營的資金困難。

5 結語

在“雙碳”的背景下，港口企業應提前主動謀劃“雙碳”方案，識別碳排放源、核算歷史碳排放量，科學研判未來碳排放總量發展變化，積極淘汰落后能耗設備，優化技術革新，提升作業效率和設備能效水平，加快新能源和可再生能源建設，梳理可開發的碳資產，參與碳交易市場及碳金融活動，多維度謀劃碳中和路徑，打造化石能源清潔化、清潔能源協同化、終端能源電氣化的近零碳碼頭。