“慢速航行”的经济分析

2014-12-13马硕

水运管理 2014年11期

马硕

1 国际航行船舶慢速航行的现状及研究

国际贸易运输船舶的航速既是一个技术问题也是一个经济问题。技术决定了船舶最高可以达到的速度。技术的不同使木船（帆船）的航速与钢船（热机动力船）的航速之间不可同日而语。当把船舶运输作为一种经济活动时，无论对运输企业还是运货的贸易公司，其运输所占用的时间均应该是越短越好，也就是说航速应该是尽量地快从而降低时间成本。但是，当时间的缩短不仅带来利益也带来费用时，航速就不一定是越快越好了。这就有一个最佳航速问题，在这一航速下收益不仅要大于成本并且两者之间的差距应为最大。

要了解今天的船舶为什么实行慢速航行，首先应该看看船速的发展变化历程。从19世纪中叶蒸汽机船开始出现，由于受到贸易量，特别是造船技术、热机效率等方面的限制，到19世纪末船舶的速度一直在10 kn以下。随着贸易的发展和技术的改进，到20世纪中叶，商船的速度达到了14 kn。在集装箱航运出现之后，船舶航速又提到了更高的水平。在2007年以前，国际干线集装箱船的代表性航速在20～25 kn范围内，例如2005年时在远东―欧洲航线上大约有70%的班轮服务为8艘船的周班。但是，从2008年开始，市场运力供大于求，费率下滑，同时燃油价格上升，到了2011年远东―欧洲航线上的周班使用10艘船成为了大多数，没有公司再用8艘船提供定期周班服务了。①在通常的靠港数目和在港时间的情况下，10艘船意味着18 kn左右的航速。

在本文中讨论的慢速航行是指“航运公司为节约成本而有意将船舶航行速度降低到设计航速以下”。根据不同的船型、市场和时间段，降速的幅度在10%～40%范围内。最近一次的慢速航行是2007年前后从班轮开始的，随着油价的上涨和运价的疲软，慢速航行的做法也波及到了油船和干散货船市场。②据最近的一个市场调查，2011年75%左右各种船型的国际航行船舶均实行了不同程度的慢速航行。③

自最近这一次慢速航行出现以来，许多专家学者对这个问题进行了分析和探讨。在国际上，这些研究工作关注的中心议题大致可以分为以下几个方面：降低船舶成本[1-4]、吸收多余运力[5]、降低船舶和货物成本[6-8]、减少环境成本[9-10]。在参考以上学者研究工作的基础上，本文将在以下3个尚未充分讨论的领域里进行分析，即：影响航速的6个主要因素;每一因素的变化对最佳航速的影响;6个因素对最佳航速的影响力分析。

2 影响最佳航速的6个主要因素

对于船舶航速而言，应该有3类利益相关者：船舶所有人、货主和社会。最佳航速的含义在这三者之间是有差异的。船舶所有人或船舶经营人是航运服务的供给方，并以此获得收入，因此，利润最大化是其目标;但对货主则不然，他是航运服务的需求方，航运为其生产环节，故成本最小化是其目标，这一成本包括运费成本和货物时间成本，也就是货物库存和系统成本;对于社会而言，除了包含船、货双方的利益及成本之外，还要考虑航速变化带来的外部成本（如环境成本）。国际航运市场基本上是一个充分竞争性市场。运费收入，尤其在中长期，是由市场的供需关系决定的，因此收入反映了社会效益。费率高时说明供给不足，航速应该提高。在一个充分竞争性市场里，利润最大化对于一个航运企业来说通常是通过降低成本来实现的。当这个成本不仅包含船舶成本，也包含了货物和环境成本时，利润最大化也是社会的目标。

在技术可达的范围内，船舶的航速直接影响3个因素：收入、时间和成本。如果航速高，单位时间内运费收入就多，运输的时间短，燃油成本高;如果航速低，单位时间内运费收入少，燃油成本低，但时间长。在运费为给定的情况下，成本当然越低越好。对船舶而言，航速所影响的成本为变动成本和固定成本。变动成本主要是燃油成本，固定成本也可称船舶成本，包括船舶资金成本（船舶、集装箱等）和经营成本（人工、保险、维护等），其中的船舶资金成本除受船价影响外，还受贷款利率的影响。对于货物而言，航速所影响的主要是库存成本，货物价值和利率水平决定了这一成本的高低。对于环境成本而言，航速造成的影响可以用温室气体排放量和价格来衡量。因此，影响社会效益的成本包括船舶、货物和环境的总成本。决定船舶最佳航速的6个主要因素分别为运费水平、燃油价格、船舶成本、货物价值、利息水平、环境成本（见图1）。

图1 对最佳航速产生影响的主要因素

对船公司本身来说，我们可以假设运价水平由市场总供需决定。公司以日毛利润最大化为目标，那么确定最佳航速的标准就是日运费收入与日船舶成本（日燃油成本、日船舶及集装箱资本成本、日船舶营运成本）之差的最大化，用公式可以表示为

式中：GS为日毛利润;Fr为标箱费率;Q为船舶箱量;d为运距;s为航速;p为燃油价格;k为技术常数;Vs为船、箱价值;I为利息率;Cr为日营运成本。

式（1）中没有包括货物成本。对于货物而言，如果提高航速所带来的收益（主要表现为库存成本的节约）大于提高航速所带来的额外支出（主要是燃油成本），货主就会选择航速更高的船舶，即便支付额外运费。如果为高速支出的额外费用大于库存减少的收益，货主情愿接受低航速和低运费。库存成本是由货物价值和利息水平决定的，因此，高价值货和高利率时期的货物成本都会更高。对于货物而言，确定最佳航速的标准就是减速额外货物库存成本小于或等于减速航行燃油降低收益，用公式表示为

Vc QI / 365≤pks3（2）

式中：Vc为标箱货物平均价值。

式（1）和式（2）中没有包括环境成本。这是因为环境成本是外部成本，一般只有在以法规等手段将其内部化才会成为实际成本。航速变化所造成的环境成本主要是温室气体排放，而目前在航速造成的空气环境成本补偿方面尚无强制性的法规或市场机制。因此，这方面对企业的制约主要是通过公共舆论和企业社会责任等非强制性途径实现的。环境成本的计算可以简化为每天燃油消耗乘上每吨燃油二氧化碳（CO2）排放量再乘上每吨CO2的价格。社会效益最大化的航速就是日运费收入与日总成本（日船舶成本、日货物成本及日环境成本）之差的最大化，用公式表示为

式中： g为每吨燃油CO2排放;Ce为每吨CO2价格。

以下假设一个具体的场景，对每个影响因素进行考察分析。

（1）市场：集装箱运输。慢速航行在所有类型船舶上均有应用，但集装箱运输应用最早，且幅度最大、最充分、最普及，影响最大。

（2）航线：上海与鹿特丹之间（12 000 n mile）。远东―欧洲间的集装箱航线是东西航线中箱量最大、距离最远的航线。上海和鹿特丹是两个市场中最大和最有代表性的港口。

（3）船舶：一艘8 000 TEU的集装箱船。这个船型是远东―欧洲航线最具代表性的，也反映了该航线上平均箱量的船型。

（4）装载率：按100%计算。虽然在现实中不可能做到，但西行货量比较充足。装载率主要影响集装箱固定成本的计算，但如果考虑空箱情况，固定成本还是要计入的。

（5）燃油价格：按650美元/t计算。燃油价格随国际石油市场价格的波动而波动。IFO 180 cSt在2012年初达到650美元/t。这是到目前为止国际船用燃油高端价格的体现。

（6）船舶价值：按1亿美元计算。集装箱及其他设备按0.2亿美元计算。造船市场的价格是不断波动的，一艘价值1亿美元的8 000 TEU的船舶在后危机时代是具有代表性的。

（7）船舶营运成本：如船员、保险、保养等按美元/天计算。根据市场调查，一套国际船员班子的日成本在美元左右，保险、保养费用受船龄、船型影响。

（8）货物价值：一份最近的中国出口集装箱货物调查显示，每TEU货物价值为5万～25万美元，但低价货量所占比例很大;出口货平均价值在6万美元上下。

（9）利率：2014年9月1年期美元伦敦银行同业拆借利率（LIBOR）为0.58%。按近年美元平均LIBOR + 2即3%计算。

（10）环境成本：按国际海事组织海洋环境保护委员会（IMO MEPC）讨论的每吨燃油30美元计算。①

有学者认为慢速航行会产生船舶的额外费用，但实际上短期的船舶闲置同样会产生固定费用。在此，本文对这个费用不另作计算。

3 因素的变化对最佳航速的影响

针对运费水平、燃油成本、船舶成本、货物价值、利息水平和环境成本这6个主要影响因素，本文将逐一进行讨论和分析。

3.1 运费水平

不定期船市场通常具有完全竞争性，虽然班轮市场的竞争性不完全，但从航运市场总体上说，尤其是中、长期，是具有竞争性的。因此，运费水平基本上由市场供需平衡决定。由于需求量的波动性特征和中、短期内市场供需价格弹性的缺乏，运费水平通常变化很大，特别是不定期船市场。在集装箱船市场，费率在短期内变化的幅度相对小一些。即便如此，2005―2014年的10年时间内，市场也发生了很大的波动。例如，远东―西欧航线运费在2005―2006年间达到美元/TEU以上，2012年跌至500美元/TEU，2014年9月在900美元/TEU左右水平。

假设以集装箱船公司日毛利润最大化为目标，当除了运费和航速以外其他一切条件均不变时，考察在不同的运费情况下的最佳航速（以上海―鹿特丹航线8 000 TEU的集装箱船为例，见图2）。在这个例子中，当运费为600美元/TEU时，最佳航速为17 kn;当运费达到美元/TEU时，最佳航速为22 kn;当运费为美元/TEU时，最佳航速就变成24 kn了。

图2 不同费率情况下日毛利润与最佳航速的关系

（运费收入减去船舶成本、营运和燃油成本）

3.2 燃油成本

在包括资金成本的船舶经营日成本中，燃油费用已是最大的支出项，特别是对不定期船来说。船用燃油的价格受国际原油市场波动的直接影响。最近10年间，国际船用燃油（MFO 180 cSt）价格为250～750美元/t。燃油消耗量与航速之间基本遵循一个立方的非线性关系，即C=ks3（C为日燃油消耗量）。

假设只考虑船舶收入和成本情况下以日毛利润最大化为目标并当运费水平在800美元/TEU时，根据不同燃油价格所对应的最佳航速（以上海―鹿特丹航线8 000 TEU的集装箱船为例，见图3）可以看出，当燃油价格在400美元/t时，最佳航速为;当油价达到600美元/t时，最佳航速为21 kn;如果油价到了800美元/t，最佳航速降至18 kn。

图3 不同燃油价格情况下日毛利润与最佳航速的关系

（运费收入减去船舶成本、营运和燃油成本）

3.3 船舶成本

船舶成本包括船舶、集装箱等设备资金成本和船舶的人工、保险、维修等营运成本。船舶成本因船型、船龄、船价、船员构成等因素的不同而不同。对于一艘特定的船舶来说，其成本仅是受时间影响的固定成本。如果一个航次的运费收入是固定的，日毛利润最大化就是这两个成本比较的结果。航次收入不变，航速越慢，航次燃油费用越低，但航次船舶成本越高。因此，船舶日成本高的船其最佳航速就会高于船舶日成本低时的船。船舶和集装箱的购置价对船舶成本的影响最大。当购买船舶和集装箱等设备的资金是通过贷款形式筹集时，利率水平也直接影响船舶成本的高低。

假设在航次运费收入固定、燃油价格为650美元/t、利息率为3%的情况下，船公司以航次成本最小化为目标，根据不同船舶日成本所对应的最佳航速（以上海―鹿特丹航线8 000 TEU的集装箱船为例，见图4）可以看出，当该成本在2万美元/天水平时，最佳航速为14.3 kn;而当成本上升到5万美元/天时，最佳航速会变为17 kn。这一速度低于目前绝大部分集装箱船舶慢速航行的速度是因为在计算中采用了较低的利率（3%），而且未考虑货物的价值。

图4 不同的船舶航次总成本与最佳航速的关系

3.4 货物价值

对于货主来说，慢速航行会提高其货物库存成本。对于班轮而言，这通常意味着将推迟1周或2周到货。但是，当慢速航行伴随着较低运价时，货主就会在减少的运价与增加的库存成本之间进行比较。由于库存成本受利率影响，近期国际硬通货利率普遍走低，同时运费的跌幅又比较大，货主特别是低价值货的货主，对慢速航行是持接受态度的。对于高价值货或者当银行利率较高时，货主就很自然希望使用航速更高的服务，哪怕是支付更高的运费。

假设航次运费是固定的，在利率为3%、燃油价格为650美元/t且货主所追求的目标是额外的库存成本不大于减少的运费时，不同的平均货物价值对应不同的最低航速（以上海―鹿特丹航线 TEU的集装箱船为例，见图5）。在货物价值为5万美元/TEU时，最低航速为14.5 kn;当平均价值为15万美元/TEU时，最低航速为21 kn。也就是说，对于某个货物价值，当船舶低于相应的最低航速时，货主会愿意支付更多的运费使用更高航速的船舶。

图5 不同的货物价值（平均标箱）与最佳航速的关系

3.5 利率水平

无论是船舶和集装箱的资金成本还是货物的库存成本，通常都直接受贷款利率水平的影响。本文在讨论关于船舶和货物成本对最佳航速影响时，是按照3%的利率水平计算的。这一利率基本符合当前的世界主要硬通货低利率市场。如美元的1年期LIBOR在2013年时只有0.35%，而在20世纪80年代曾高达16%。当利率发生变化时，船舶和货物成本自然也会发生变化。

假设航次总收入是固定的，船舶和集装箱设备价值为1.2亿美元，船舶营运成本为美元/天，平均货物价值为6万美元/TEU，燃油价格为650美元/t。如果以最低航次成本为追求目标的话，不同的银行利率对应不同的最佳航速（以上海―鹿特丹航线8 000 TEU的集装箱船为例，见图6）。当利率为1%时，最佳航速为13.5 kn;当利率为2%时，最佳航速为15.5 kn;当利率为4%时，最佳航速为19.5 kn;当利率上升到8%时，最佳航速达到近24 kn。也就是说，如果航速低于最佳速度，延时产生的以额外利息形式表现的资金成本就会大于节约的燃油成本，船舶、货物的成本压力会导致航速提高;反之，额外的燃油成本将大于节约的资金成本。因此，最佳航速就是当这两个成本相等时。

3.6 环境影响成本

到目前为止，对于由航行速度带来的环境成本，即温室气体效应，国际航运业还不认为其是一个“实际”成本，或者说还没有相关部门向多排放了温室气体的船舶收取额外的费用。减少排放也只是间接的收益，并没有实质的成本降低，但环境成本还是应该成为确定最佳航速的一个考虑因素。原因在于，一方面，IMO正在讨论用市场机制控制船舶温室气体排放，这也就意味着排放将存在实际成本;另一方面，大众舆论、企业形象、社会责任等方面的压力也使得节能减排有越来越多的实际效益。

在IMO讨论燃油税时，有人提出按燃油30美元收取，消耗1 t船用燃油通常排放CO2 3 t多。在欧洲的CO2排放权交易市场上，近10年来CO2的单位价格变化很大，最高达到45美元/t，最低则跌到3美元/t。假设在航次总收入、利率、船箱价值、船舶经营成本、燃油价格等都不变的情况下，如果以船公司日毛利润最大化为目标，则不同的环境成本（CO2价格），将对应不同的最佳航速（以上海―鹿特丹航线8 000 TEU的集装箱船为例，见图7）。当CO2价格为5美元/t时，最佳航速为20 kn;当价格为25美元/t时，最佳航速为19 kn;当价格为45美元/t时，最佳航速就降至18 kn。由此可以看出，由于环境成本占航运总成本的比例很低，这个成本的变化对航速的影响有限。

图7 不同CO2价格的船舶成本与最佳航速的关系

（日毛利润最大化）

4 影响因素分析

影响最佳航速的6个因素是相互关联的，但在短期内又是独立变化的。如2005年前后的高费率高油价和2014年的低费率高油价的现象都曾发生。每个因素对航速的影响程度是不同的，因此，对其发展趋势预测准确性的重要程度也不同，人们对它们的关注程度也应有所不同。在一个时期（如1年）内，对每个因素的发展趋势预测主要应该考察2个方面：首先是该因素（i）发生变化的方向（€保┖统潭龋―i），以正负百分比来表示;其次是因素变化对航速的影响力（Ei），即每单位（如1%）的因素变化导致最佳航速百分之几的变化。如果能够得到每个因素未来某时期的预测值，i的重要性（Ii）可表示为

Ii=Di Ei（4）

在现实中，所有6个因素未来变化的幅度是很难准确预测的，特别是中、短期预测。例如，许多预测都显示2014年航运市场会好转，但这一情况并没有发生。石油价格的变化同样受很多因素的影响，以至于预测其走向几乎是件不可能的事。虽然变化程度很难预测，但每一因素影响力却是可以大致算出的。由于燃油成本与航速存在非线性关系，每个因素对航速的影响在不同航速下并不一样。同时，每个因素在所有影响航速的要素总量中所占的比重不同，也就是说，在目标优化的公式中每个因素的“体量”也不同，如运费收入这个因素在公式中就与所有其他成本因素的总和相当。利率是一个乘数，其变化会给船货资金成本带来很大的变化。显然，在某一个确定的航速阶段，比重越大的因素对航速的影响力也越大。也就是说，同一个比例的变化，体量大的因素会引起最佳航速更大的变化。

当以本文所采用的例子为基础计算每个因素的影响力时，所得出的结论用指数形式表示就是：如果环境成本对航速的影响力为1，运费水平的影响力就为14，其他因素对最佳航速的影响力在两者之间（见表1）。表1中的数字反映了6个因素影响力的差别。值得注意的是，利率变化的影响力大于燃油价格变化的影响力。

表1 6个因素对最佳航速的影响力指数

因此，所有受船舶最佳航速影响的人和机构，如船公司、船厂、投资方、货主、燃油供应商、港口等，都应该对6个因素的发展赋予相应的关注。按其影响力大小，这种关注的顺序应为：运费水平，利率水平，燃油价格，船舶成本，货物价值，环境成本。

参考文献：

[1] ALVAREZ J F， LONGVA T， ENGEBRETHSEN ES.A methodology to assess vessel berthing and speed optimization policies [J].Maritime Economics & Logistics，2010，12（4）： 327-346.

[2] SANGURI M.Guide to slow-steaming on ships [J].Marine Insight，2012（12）：1-34.

[3] NOTTEBOOM T，VERNIMME B.The effect of high fuel costs on liner service configuration in container shipping [J]. Journal of Transport Geography，2009，17（5）：325-337.

[4] RONEN D.The effect of oil price on container ship speed and fleet size[J].The Journal of the Operational Research Society，2011（62）：211-216.

[5] BARNARD B.Extra slow steaming absorbs 100 ships [EB/OL].（2010-06-03）[2014-10-03] The Journal of Commerce，Maritime News，http：//www.joc.com/maritime/extra-slow-steaming-absorbs-100-ships.

[6] MALONI M.Slow steaming impacts on ocean carriers and shippers[J]. Maritime Economics and Logistics， 2013，15（2）：151-171.

[7] DONG Z.Economic analysis on the sustainability of slow steaming in liner shipping，A MSc[D].Malmo：World Maritime University，2011.

[8] CARIOU P.Is slow steaming a sustainable mean for reducing liner shipping CO2 emissions[J].Transportation Research Part D：Transport and Environment，2011，16（3）：260-264.

[9] CORBETT J J.The effectiveness and costs of speed reductions on emissions from international shipping [J]. Transportation Research Part D，2009（14）：593-598.

[10]FAGERHOLT K.Reducing fuel emissions by optimizing speed on shipping routes[J].Journal of the Operational Research Society，2010，61（3）：523-529.

（作者系世界海事大学教授、副校长，上海国际航运研究中心专家委员会主任）