在過去的幾十年里，龐大的沿海和內(nèi)陸港口網(wǎng)絡，以及繁忙的內(nèi)河航運系統(tǒng)，已經(jīng)成為中國高效貨運體系的關鍵組成部分，為國民經(jīng)濟的快速增長提供了有力的支撐。近年來，隨著《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》的出臺，國家鼓勵貨運從公路轉向水運和鐵路等污染更少的運輸方式，國內(nèi)航運由此得到進一步發(fā)展。
為助力交通運輸部落實《內(nèi)河航運發(fā)展綱要》，推動資源節(jié)約環(huán)境友好的綠色發(fā)展，7月28日下午，國際公益環(huán)保組織自然資源保護協(xié)會（NRDC）發(fā)布《引領綠色航運發(fā)展—國內(nèi)航運低零排放政策的國際經(jīng)驗》報告（以下簡稱《報告》）。
他山之石，可以攻玉。挪威氣候環(huán)境部專家主任Sveinung Oftedal說：“我們正邁入氣候和海洋治理的關鍵十年，也是IMO和航運業(yè)的關鍵十年?！毕乱粋€十年，我國航運業(yè)如何在碳排放受限的世界中更具競爭力？國內(nèi)航運探索“低零排放”還有哪些路徑可以走？可以從哪些角度進行政策調(diào)整？《報告》中也許可以找一找答案。
氮氧化物排放成“關注對象”
我國不僅擁有世界上最繁忙的內(nèi)河通航體系，還擁有連接50多個沿海港口的漫長海岸線。從2002年到2018年，內(nèi)河運輸?shù)呢涍\周轉量增長了9倍，沿海運輸?shù)呢涍\周轉量增長了6倍，通過海港運輸?shù)呢涍\量增長了4倍。
自2016年以來，我國逐步實施了更為嚴格的排放標準，以降低領海和內(nèi)河上所用船用燃料的含硫量，這一舉措直接推動船舶的硫氧化物（SOx）和顆粒物排放大幅下降。此外，我國還通過了國內(nèi)船舶發(fā)動機的大氣排放標準，并采取了其他措施來控制氮氧化物（NOx）的排放。
NRDC亞洲高級戰(zhàn)略主任費楠茉（Barbara Finamore）在報告發(fā)布會上表示，在過去七年里，中國在港口和航運綠色發(fā)展方面取得了重大進展，是歐洲和北美以外第一個實施海洋燃料硫要求超過全球標準的國家?！拔覀兏吲d地看到，這些燃料要求適用于所有使用中國領海和河流的船舶，并提供了兩百個船岸電力系統(tǒng)項目。同時，中國正在推動模式轉換，并在港口卡車和內(nèi)河船舶設備上試點使用替代燃料。”
《報告》認為，以貨物周轉量為單位來計算，航運的確是比卡車運輸更清潔的運輸方式，但船舶尾氣排放造成的污染問題不容小覷，這一點在我國國內(nèi)船舶（包括內(nèi)河與沿海的中國籍船舶）排放標準要求相對寬松的背景下尤其突出。
一方面，目前在役的內(nèi)河船舶中，70%以上的船舶是在國家頒布船舶空氣污染法規(guī)前下水的，控制排放能力差。另一方面，雖然國家頒布了第一和第二階段的船用發(fā)動機排氣污染物排放標準（國一和國二標準），但這些標準的嚴格程度遠低于國內(nèi)卡車和非道路設備的最新標準。
航運排放已成為我國沿海、內(nèi)河港口大氣污染的重要來源之一，尤其是SO2和NOx。報告認為，在國內(nèi)船舶排放控制區(qū)（DECA）等措施推動主要港口城市的SO2濃度水平大幅降低的同時，應重點關注并減少航運業(yè)的NOx排放 。
自2016年起，我國逐步實施DECA法規(guī)，對內(nèi)河、沿海和遠洋船舶所用燃料實施更嚴格的含硫量要求。DECA法規(guī)生效后，大型港口城市的SO2的濃度水平大幅下降，降幅26%—52%。然而，現(xiàn)行的NOx控制措施只覆蓋到一小部分新造船舶，效果有限。NOx是臭氧的前體物，也會導致PM2.5的生成。因此，為了繼續(xù)發(fā)揮航運助力貿(mào)易和經(jīng)濟發(fā)展的作用，同時進一步改善空氣質量，有必要對航運的尾氣排放進行更嚴格的控制，尤其是NOx的排放。
國際成功經(jīng)驗值得借鑒
由于船舶尾氣排放對空氣質量、生態(tài)環(huán)境和人類健康的負面影響，歐美國家自上世紀90年代末已開始推出針對國內(nèi)航運的大氣污染防治政策，來促進先進的NOx控制技術發(fā)展和商業(yè)化。
歐美國家主要是通過制定對清潔燃料的要求和新建船舶發(fā)動機的排放標準，來控制其國內(nèi)船舶尾氣的排放。這些政策措施不僅推動了低硫燃料的廣泛應用，還促進了航運業(yè)減排技術的發(fā)展和商業(yè)化。通過發(fā)動機改造、使用后處理裝置或替代燃料等方式可以大幅減少船舶的NOx排放，包括選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)、液化天然氣（LNG）動力系統(tǒng)和電力推進等技術等。除了制定清潔燃料和新建發(fā)動機排放標準外，歐美國家還推行了以下三類措施：實施針對在役船舶排放標準或規(guī)定，強制使用岸電，以及采用財政激勵和強制措施并舉的方式推動低排放和零排放燃料和技術的應用。
在控制在役船舶尾氣排放方面，美國加州空氣資源委員會于2007年出臺了商用港作船舶法規(guī)，要求在役港作船舶的推進和輔助發(fā)動機必須在2009年到2022年期間進行升級，以滿足更嚴格的排放要求。
挪威政府要求，2026年以前，所有在被列為世界遺產(chǎn)的挪威峽灣地區(qū)航行的船舶必須實現(xiàn)零排放。這些峽灣地區(qū)將成為全球第一個船舶零排放區(qū)。
在推動靠泊船舶使用岸電方面，荷蘭鹿特丹港于2010年開始禁止在港口停泊的內(nèi)河船舶上使用發(fā)電機或啟動主引擎及輔助引擎，以減少空氣污染和噪音滋擾。此外，鹿特丹在港內(nèi)所有公共泊位安裝了岸上電力接口，并開發(fā)出供船東尋找泊位和為使用岸電付款的手機應用程序以協(xié)助船東遵守規(guī)定。
在推動低排放和零排放燃料和技術的應用方面，挪威、荷蘭和英國啟動了一系列政策措施助力航運業(yè)向零排放方向過渡，以實現(xiàn)治理空氣污染、應對氣候危機和刺激綠色航運發(fā)展的三大目標。
以挪威為例，該國政府結合氮氧化物排放稅（NOx Tax）和氮氧化物基金（NOx Fund）、渡輪低/零排放技術采購要求以及提供基金資助等各類激勵計劃，大力支持船舶低/零排放技術的研發(fā)和應用。這些激勵和強制措施成功促使挪威航運業(yè)采用SCR系統(tǒng)等先進的NOx減排技術。在理想操作條件下，這些技術可減少至少80%的單船NOx排放量。通過引導新建和部分在役船舶采用這些技術，從2007年到2016年，挪威航運業(yè)的NOx總排放量減少了約40%，成效可觀。目前，全球三成以上使用SCR系統(tǒng)的船舶均在挪威。到2026年，挪威將擁有全球五分之一以上的LNG動力船舶以及44%的電池動力船舶。
挪威氣候環(huán)境部專家主任Sveinung Oftedal在報告發(fā)布會上介紹該國航運大氣污染治理與應對氣候變化的協(xié)同控制政策和行動。包括將北海確定為排放控制區(qū)，制定北極地區(qū)黑碳減排措施；減少國內(nèi)空氣污染，與行業(yè)組織達成氮氧化物減排協(xié)議，減少穿梭郵輪的VOCs排放；投資港口的岸電供應等等。
中國綠色航運發(fā)展展望
2018年，我國在役內(nèi)河船舶12.43萬艘，是歐洲內(nèi)河船舶數(shù)量的七倍?！秷蟾妗氛J為，國內(nèi)船舶應用SCR等先進技術的過程將比歐洲快很多。此外，我國還有1萬多艘在役沿海船舶受國家排放標準管制。龐大的市場規(guī)模說明對NOx減排技術的研發(fā)投資是合理的，前提是要采取嚴格的標準和監(jiān)管措施，以推動NOx減排技術的發(fā)展，穩(wěn)定市場預期。
我國已在電動汽車、太陽能和風能等其他清潔能源技術市場實行嚴格要求并輔以激勵措施，利用本地市場的巨大規(guī)模成功推進了先進技術的研發(fā)和應用。在推進綠色航運的發(fā)展上也可以采用這種方式，以大幅降低船舶減排技術的成本。
《報告》建議，為減少國內(nèi)航運排放，短期的清潔航運政策應側重于推動新船和在役船舶采用可商用的NOx減排技術，以進一步改善環(huán)境空氣質量。長遠來看，鑒于氣候變化對農(nóng)業(yè)、生態(tài)、水資源、空氣質量和居民健康的不利影響，應制定長期的清潔航運戰(zhàn)略，重點是促進協(xié)同控制航運的空氣污染問題和對氣候變化的影響。具體包括：收緊船用發(fā)動機排放標準，逐步與最新的歐美標準接軌，以促進國內(nèi)船隊采用國際上可商用的NOx減排技術；對所有在役內(nèi)河及沿海船舶實施最嚴格的排放規(guī)定，以加速高排放船舶的更新、改造或升級；擴大岸電使用范圍，要求所有內(nèi)河船舶在港口靠泊或在錨地等待通過船閘時均使用岸電;為在人口密集地區(qū)流域航行和固定航線的船舶設定零排放目標，逐步考慮為國內(nèi)船舶設定零排放的長期目標，并制定推進零排放船舶的長期戰(zhàn)略；提供專項資金和減排的獎勵措施，以支持航運業(yè)采用NOx減排和低零排放解決方案，以及發(fā)展陸上燃料供應基礎設施。
交通運輸部水運科學研究院研究員彭傳圣在發(fā)布會上介紹道，生態(tài)環(huán)境部明確我國“十四五”期間將延續(xù)《大氣污染防治行動計劃》《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》思路，主要圍繞著空氣質量改善和主要污染物減排量設計目標，鑒于近幾年臭氧污染問題比較突出，會針對臭氧的兩項前體物VOCs和氮氧化物設計減排目標。
關于如何應對航運去碳化挑戰(zhàn)，彭傳圣表示，可以從能源轉換切入。根據(jù)市場預測，最適合研發(fā)的零排放燃料是酒精、生物甲烷和氨。
“我國在實施氮氧化物排放標準前建造的目前在役船舶存量大，新造船標準要求低，勢必將受到地方政府和民眾關注，水運行業(yè)需要采取措施，回應關切?！迸韨魇フf，“NRDC這一次的國內(nèi)航運低零排放政策的國際經(jīng)驗總結，將有助于我國借鑒國際經(jīng)驗制定合適的‘十四五’和中長期的國內(nèi)船舶排放控制政策，引領綠色航運的發(fā)展?！?/span>
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船舶氮氧化物減排技術
1.選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR）
SCR是一種發(fā)動機后處理技術，利用氨（以尿素的形式裝載在船上）在催化劑的作用下將NOx還原為氮和氧。SCR是應對移動和非道路污染源最主要的NOx控制技術。目前，全球超過1000艘船舶已安裝了SCR系統(tǒng)， 其中超過250艘是改造的船舶。船舶安裝SCR系統(tǒng)后，其NOx減排效果可達到IMO第三階段標準、美國第四階段標準和歐五標準（在理想情況下，可減少至少80%的NOx排放量)。
2. 液化天然氣動力系統(tǒng)
在所有可用的替代燃料中，液化天然氣（LNG）是水運業(yè)最常用的燃料，目前全球（不包括中國）有177艘船舶在使用LNG燃料。不過，減少NOx排放的水平不僅取決于燃料的種類，還取決于發(fā)動機運轉所依據(jù)的燃燒原理，即奧托循環(huán)還是柴油循環(huán)。采用奧托循環(huán)船用發(fā)動機的LNG動力船舶，無需后處理廢氣即可滿足IMO第三階段NOx標準。奧托循環(huán)發(fā)動機可以單獨使用天然氣，也可以同時使用柴油和天然氣作為雙燃料發(fā)動機。另一方面，使用柴油循環(huán)的LNG發(fā)動機的NOx排放量比IMO第一標準NOx標準低40%—50%，因此需要使用另一個NOx控制系統(tǒng)，如SCR或EGR，才能達到IMO第三階段NOx標準要求。
3. 電力推進技術
電力推進技術可作為替代傳統(tǒng)發(fā)動機驅動的推進系統(tǒng)，或是輔助傳統(tǒng)發(fā)動機作為混合動力系統(tǒng)使用，以提高整體動力系統(tǒng)的效率。電力可來自船上的充電電池、氫氣燃料電池或超級電容器等儲能系統(tǒng)。目前，全球在役或已訂購的全電動船舶已超過70艘，混合動力船舶約為300艘，主要用于渡輪服務。
4. 廢氣再循環(huán)裝置系統(tǒng)（EGR）
EGR是一種缸內(nèi)空氣處理技術。該技術將一部分廢氣與進氣混合，以降低峰值燃燒溫度。雖然已在陸地排放源上使用多年，但該技術近年來才開始在船上使用。EGR技術已在低速、二沖程發(fā)動機上進行了示范應用，證明可單獨應用此控制技術以滿足 IMO第三階段NOx標準。
5.水基技術
可通過在燃燒過程中引入水來降低燃燒峰值溫度，以控制NOx的排放。目前有以下三種主要的水基技術正在開發(fā):
（a）進氣加濕：燃氣中充滿了水蒸氣。
（b）直接注水：水注入進氣管或者直接注入燃燒汽缸。
（c）燃油乳化：燃油摻水乳化。
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