中国国际海运温室气体排放预测＊

顾伟红 徐瑞华

（上海海事大学交通运输学院1） 上海 201306） （同济大学交通运输工程学院2） 上海 201804）

0 引 言

2009年国际海事组织（IMO）发布关于船舶温室气体排放的第二份研究报告（以下简称《2009研究报告》）［1］，数据表明，1990～2007年间，全球海运温室气体排放平均年递增3.75%.如果不采取任何政策或措施，2050年海运温室气体排放量可能会较2007年排放水平增长2～3倍.为应对全球气候变化，保护环境，航运业自身降低碳排放要求强烈.

目前，海运业温室气体减排问题的谈判在《联合国气候变化框架公约》以及国际海事组织这2个框架下同时进行.其中国际海事组织拟对国际海上运输的温室气体排放采取包括技术、营运和市场机制方面的一系列措施加以限制，国际海运业减排压力骤然上升.

本文研究了影响海运温室气体排放量的因素，采用情景模拟预测法，对2020～2050年中国国际海运温室气体排放量进行预测，揭示了中国国际海运温室气体排放量发生和发展的规律，该结果可以为评估中国在可能实施的国际海运温室气体减排市场机制中的成本提供依据.

1 影响海运温室气体排放量的因素

自船舶排放的温室气体主要来源于4个途径，即船舶废气排放、所载运货物的排放、制冷剂的排放以及其他排放.IMO《2009研究报告》称CO2是海运温室气体中的主要成分，占整个海运温室气体排放的96%.所以本文主要以CO2排放为主要研究对象.

测量温室气体排放的最常用的方法学是把有关人类活动发生程度的信息（称作“活动数据”）与量化单位活动的排放量或清除量的系数结合起来［2］（这些系数称作“排放因子”）.因此，基本方程为

在海运部门，燃料消费量构成活动数据，而每单位被消耗燃料排放的CO2的质量作为一个排放因子加以计算.可见，一定时期内海运温室气体排放量与海运燃油消耗量及所用燃料种类有关，而燃料消耗量取决于海运运输周转量和船舶能效.其相互间的关系为

研究数据表明，海运运输周转量与经济增长高度相关.1992～2008年间，世界经济GDP年均增长率为2.94%，同期世界海运年均增长率为4.04%（见图1）.船舶运输量取决于国际贸易对海上运输的需求，它和一定时期内国际经贸活动的规模以及运输需求在不同运输方式之间的分配有关.具体而言，国际经济活动、原材料的地理分布、最终消费和生产组织决定了运输需求的流量和流向；海运运输成本、运价以及它在多种运输方式中的竞争能力决定了它从总运输需求中得到的份额.

图1 世界海运量增长率与世界经济增长率的对比

船舶能效取决于船舶设计能效和船舶营运组织能效这2个因素.船舶设计能效与船舶类型（例如，船舶发动机类型，船体大小和形状）及各种节能技术的采用有很大关系，国际海运界有关提高船舶能效的强制性规定以及实施时间也是一个非常重要的影响因素；而船舶技术性能是影响船舶营运能效的技术关键，所以做好船舶的维护保养工作对于提高船舶能效有很好的保证作用；此外，船东还会根据运输市场供给状况（如租金水平）、船队规模以及燃料价格等因素，以降低能耗为目标，对现有船队在船舶运行组织方式、营运航速以及航线配船等方面寻求最佳的配置.

图2归纳了影响船舶CO2排放的主要因素及其与排放量之间的直接或间接的关系.

2 海运温室气体排放情景模拟预测法

由于对2013～2050年海运温室气体排放的估测是一个非常长的时期，很多因素无法确定，因此采用情景模拟预测法来预测.情景模拟预测法是全球应对气候变化排放预测研究中常用的方法，该法首先预设计未来可能出现的、有代表性的社会经济活动场景，然后结合燃料性质和能源效率水平，对这些场景下可能的温室气体排放进行预测.

图2 影响海运温室气体排放量的因素

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在其《2000年IPCC排放情景特别报告》［3］（以下简称《IPCC SRES》）中公布了一组新的情景设计用以更好地描述未来全球环境变化，这组情景具体标记为 A1，A2，B1和B2（见表1），分别代表了未来经济全球化还是区域化发展、以发展经济为导向还是以环境保护为导向的几种可能的模式组合，在这个设计中主要考虑了人口、经济、技术、能源、土地使用和农业状况等因素.

表1 IPCC排放情景特别报告中的情景设计

其中，情景A1代表着一个经济增长非常快的未来世界，全球人口在本世纪中叶，即2050年，达到高峰之后开始下降，迅速引进新的和更有效的技术；以经济、文化的融合和能力建设为发展主题，人均收入地区差异大幅减少；在这个世界里，人们追求个人财富，而不是环境质量.根据未来可能的化石能源需求状况，又将A1情景族进一步划分为3种情景：分别代表化石燃料加强型A1FI情景、非化石燃料占主导地位的A1T情景以及能源平衡的A1B情景.

情景A2.一个极不均衡的世界，经济发展面向区域，自给自足，保持当地特色；各地域间生产力方式的趋同异常缓慢，人口持续增长；与其他情景相比，经济增长较为分散而缓慢.

情景B1.一个趋同的世界，有着与A1故事情节中一样的全球人口数，经济结构向服务和信息经济迅速转变，材料强度降低，并引进清洁和资源高效的技术.

情景B2.一个着力于寻找关于经济、社会和环境可持续发展的当地的解决方案的世界，不断增加的人口（低于情景A2）以及中等的经济发展状况.

对中国国际海运温室气体排放的预测将根据《IPCC SRES》中设置的6种经济发展情景，预测中国国际海运周转量，再结合船舶规模效益以及船舶技术能效进步因素，预测2020～2050年中国国际海运温室气体的排放轨迹.

3 主要参数的确定

3.1 中国国际海运运输周转量

1）基于世界海运同步增长水平的周转量预测 IMO《2009研究报告》就6种模拟情景下未来世界海运周转量进行预测，在这6个情景中，A1B情景下未来海运周转量增长最快，年增长率为3.3%；B2情景下未来海运周转量增长最缓慢，年增长率为2.7%.

本文假定中国国际海运周转量年增长速度与全球海运运输需求同步增长，也就是说采用IMO 6种情景下的海运增长率作为中国国际海运运量增长率（见表2），表中基准值是它的平均值，高、低值分别是某种情景下可能出现的最高和最低增长率.

2）基于中国经济增长速度的周转量预测第2种预测中国国际海运周转量的方法是依据中国国际海运量与中国国民经济发展水平之间的相关关系进行.统计数据测得中国国际海运的发展与中国国民经济发展水平存在着高度相关性，如模型（3）所示.

式中：Qc为中国国际海运运输量；GDPc为中国国民生产总值.

参照清华大学能源所2011年提出的未来中国国民生产总值的预测值，2010～2020年期间年均增长9%，2020～2035年期间年均增长6%，2035～2050年期间年均增长3.8%，根据相关系数模型（3），计算得到，2013～2019年期间，中国国际海运周转量年均增长率为7.83%，2020～2034年期间为5.23%，2035～2050年期间为3.31%.

3.2 船舶综合能效

IMO《2009研究报告》认为，基准情形下，2020年船舶能效可以提高12%，2050年可以提高39%.2007年中国国际海运船舶单位能耗值为2.479kg／（kt·km）（根据文献［4］的数据测得）.按照这个基准，测得2008～2020年间中国国际船舶能效年均提高1.27%，2020～2050年间船舶能效年均提高1.21%，因此，2020年中国国际海运船舶相应的单位能耗值为2.181 5kg／（kt·km），2050年为1.512 2kg／（kt·km）.

3.3 燃料碳排放因子

CO2排放因子是基于燃料品种含碳量以及燃料中碳的非氧化份额计算得到的.国际海运船舶主要是由大功率中低速柴油发动机驱动，航行时主要使用残渣燃料油（重油），停泊时主要使用燃料油（轻油）.联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2006年《IPCC优良做法指南》中建议采用由劳埃德船级社确定的排放因子，即：重油CO2排放因子为3 130kg／t燃油，轻油的CO2排放因子为3 190kg／t燃油.考虑到海运业在未来几十年中还不可能大规模地采用其他清洁燃料，因此，在这个预测期内，仍采用重油作为国际海运主要燃油.

4 未来中国国际海运业排放预测

依据上文分析，未来中国国际海运船队CO2温室气体排放量将与未来中国海运贸易需求量、船舶能效进步水平以及所使用燃料的CO2排放因子有关，即

下文将依据模型（4），基于不同情景下的中国国际海运增长速度，估算2010～2050年中国国际海运业CO2排放量.

4.1 运输需求平均增长速度下的排放

该情景假设中国国际海运量以世界运输需求平均发展速度增长.计算结果表明，中国国际海运CO2排放量2050年之前没有拐点.A1情景下，2020年中国国际海运CO2排放量将比2010年增长15%，2050年将比2010年增长111%；而A2，B1和B2情景下中国国际海运CO2排放量增长较缓.结果见表3.

表3 平均增长速度下中国国际海运CO2排放量万t

4.2 运输需求高速度增长下的排放

估算结果表明，运输需求高速度增长情况下，中国国际海运CO2排放量不断增长，2050年之前没有拐点，其中，A1T情景下增长速度最大，2010～2050年间平均年增长3.68%，B2情景下平均年增长1.94%.预测结果见表4.

表4 高速度增长下中国国际海运CO2排放量万t

4.3 运输需求低速度增长下的排放

运输需求低速度增长情况下，2010～2050年期间，A1情景下中国国际海运CO2排放量增幅不大，平均年增长0.1%，A2，B1和B2情景下，海运CO2排放量逐年下降，其中B2情景排放水平最低，平均年递增－0.45%，这是由于运输需求年均增长1%左右，而船舶能效不断提高所致.预测结果见表5.

表5 低速度增长下中国国际海运CO2排放量万t

4.4 中国速度下的排放

考虑到中国经济增长速度平均高于世界经济发展水平，与经济高度相关的国际海运发展速度也是如此.因此，本文测算了基于中国经济发展速度下的中国国际海运温室气体排放，结果显示其趋势与世界海运高速度发展下的情景相似（见图3）.具体而言，2010～2050年间中国国际海运CO2排放量平均年增长3.35%，2040年前高于高运输需求下A1T情景的排放量，2040～2050年间发展速度比高运输需求A1T情景低，结果见表6.

图3 中国速度下的相应排放量与高运输需求下的预测值对比

表6 中国速度下中国国际海运CO2排放量 万t

5 结 论

影响海运CO2排放量的主要因素是船舶活动强度、船舶综合能效和船用燃料的进步状况，其中，中国国际航行船舶活动强度深受世界经济贸易发展水平、中国对外贸易规模和格局的影响.由于这些因素与未来社会经济的发展模式密切相关，因此，本文采用情景模拟的方法研究多种情景下未来中国国际海运CO2排放趋势.

结果表明，如果运输需求以高速、平均速度以及中国速度这3种情况发展，2020～2050年中国国际海运CO2排放呈不断增长趋势，2050年之前没有峰值；如果运输需求以低速水平发展，A1情景排放量增长缓慢，平均年增长0.1%，而A2，B1和B2情景下海运CO2排放量逐年下降，B2情景排放水平最低，平均年递增－0.45%.由此可以看出，未来经济发展模式对海运排放的影响很大，改变经济发展的模式，发展以服务业为主、促进更多的区域贸易的经济，改变经济发展对运输的强烈依赖，将有助于运输业的减排.

研究结果还表明，未来中国国际海运CO2排放量增长势头比世界海运更快，减排形势不容乐观.以运输高速发展模式为例，A1T情景下，2020年中国国际海运CO2排放量比2007年增加39.3%，2050年将增加355%；而相同经济模式下，全球海运CO2排放量2020年比2007年增长21.6%.如果未来在全球范围内实施限制国际海运CO2排放量的相关市场机制，中国国际海运业将承受较大的压力.

［1］International Maritime Organization（IMO）.Second IMO GHG study.［EB／OL］.https：／／webaccounts.imo.org／Common／.2009.

［2］Intergovernmental Panel on Climate Change（IPCC）.2006IPCC Guidelines／Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories.［DB／CD］.2006.

［3］Intergovernmental Panel on Climate Change （IPCC）.IPCC special report on emissions scenarios.［DB／OL］.http：／／www.grida.no／climate／ipcc／emission／

［4］中华人民共和国交通部.公路水路交通运输行业发展统计公报，2007－2011年各年公报.［EB／OL］.http：／／www.moc.gov.cn／zhuzhan／tongjigongbao／fenxigongbao／hangyegongbao／201104／t20110428 ＿937558.html.2011