由于未來碳中和燃料的供應(yīng)和成本存在不確定性，迫使船東、港口和其他利益相關(guān)方考慮能夠?qū)崿F(xiàn)凈零排放的所有技術(shù)選擇。DNV最近的《面向2050年的海事展望》中包含了關(guān)于船上碳捕獲以及核動(dòng)力推進(jìn)能否成為重要選擇的案例研究。

“在接下來航運(yùn)業(yè)脫碳決定性的十年間，我們應(yīng)該不遺余力地追求我們需要并且想要的未來”，DNV海事首席顧問、《面向2050年的海事展望》主要作者Eirik Ovrum表示，“我們的研究表明了在特定條件下，碳捕獲與核動(dòng)力能夠彌合短期措施與2030年后所需更大努力之間的差距，從而實(shí)現(xiàn)IMO和即將生效的歐盟排放法規(guī)中設(shè)定的2040年和2050年目標(biāo)。”

評(píng)估碳捕獲與核動(dòng)力，以減少船舶排放

該研究為海事利益相關(guān)方提供了新鮮出爐的洞察，他們?cè)诖�舶的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)以及燃料的生產(chǎn)、配送和加注等方面面臨著代價(jià)高昂的投資決策。

研究有兩大目標(biāo)。其一是確定使用這些技術(shù)是否現(xiàn)實(shí)可行，其二是把它們的生命周期成本與行業(yè)中最常討論的燃料策略進(jìn)行對(duì)比，例如燃料油、液化天然氣（LNG）、甲醇和氨，每一種燃料中都混合了碳中和燃料（生物/ e-MGO、生物/e-LNG、生物/e-甲醇、藍(lán)氨/e-氨），以滿足溫室氣體（GHG）減排目標(biāo)。

圖1：DNV的FuelPath模型

DNV的FuelPath（燃料路徑）模型提供了不同場(chǎng)景的結(jié)果

DNV的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估包含了兩個(gè)案例研究，其中運(yùn)用了DNV經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證的FuelPath模型。研究對(duì)象分別為一艘大型現(xiàn)代遠(yuǎn)洋船舶和一艘從事遠(yuǎn)東—西歐航線的1.5萬(wàn)標(biāo)箱集裝箱船。

模型中可更改的輸入信息（圖1）包括船舶規(guī)格和用途、新造船的溫室氣體排放目標(biāo)，以及轉(zhuǎn)換裝置和燃料系統(tǒng)等設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

研究2030年后的船舶脫碳

《面向2050年的海事展望》介紹了案例研究中涉及的技術(shù)性、操作性和經(jīng)濟(jì)性假設(shè)。事實(shí)上，該模型評(píng)估了船舶整個(gè)生命周期內(nèi)涉及燃料的可用設(shè)計(jì)選項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)性績(jī)效。成果是不同燃料價(jià)格場(chǎng)景下的總擁有成本和燃料策略成本。年度成本包括了年度資本支出（CAPEX）、燃料成本、碳價(jià)格和運(yùn)營(yíng)支出（OPEX）。

針對(duì)案例研究船舶的基準(zhǔn)化燃料策略

該研究基于真實(shí)世界的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，首先對(duì)燃料策略的成本進(jìn)行了基準(zhǔn)化，這些策略反映了案例研究船舶在其生命周期內(nèi)可供選擇的能量轉(zhuǎn)換裝置和燃料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

圖2：案例研究船舶的年度成本和凈現(xiàn)值的基準(zhǔn)跨度，燃料策略采用燃油、LNG、氨和甲醇且這四種策略的碳中和燃料混合度均符合要求（《面向2050年的海事展望》2023年版）

更具體來說，DNV運(yùn)用對(duì)于2030-2060年期間每年的最高和最低燃料價(jià)格的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)估算，為不同燃料策略下的案例研究船舶創(chuàng)建了年度成本和凈現(xiàn)值的基準(zhǔn)跨度（圖2）。利用這些跨度就可以評(píng)估在什么樣的條件下，船上使用碳捕獲和核動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)具有可行性。

船上CCS的案例研究模型

《面向2050年的海事展望》詳細(xì)介紹了這項(xiàng)研究的假設(shè)條件。簡(jiǎn)言之，船舶使用重燃油（HFO），擁有二氧化碳捕獲裝置和儲(chǔ)罐，并配備了硫氧化物（SOX）洗滌塔和廢氣預(yù)處理裝置。

研究模擬的是兩種船上碳捕獲和儲(chǔ)存（CCS）場(chǎng)景下的年度成本，即低成本與高成本，以補(bǔ)償包括CAPEX和OPEX在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)不確定性。它側(cè)重于評(píng)估對(duì)船上碳捕獲經(jīng)濟(jì)性影響最大的兩個(gè)參數(shù)。其一是“燃料懲罰”，即捕獲裝置運(yùn)轉(zhuǎn)所需的額外能量；其二是“二氧化碳儲(chǔ)存成本”，即運(yùn)輸和儲(chǔ)存二氧化碳的成本總額。

船上CCS的經(jīng)濟(jì)性案例有什么要求？

在年度成本范圍方面，低CCS成本場(chǎng)景看起來好于其他燃料策略（圖3）�！睹嫦�2050年的海事展望》將其部分歸因于場(chǎng)景中的HFO價(jià)格，以及與購(gòu)買更大比例碳中和燃料成本相比的燃料懲罰與碳儲(chǔ)存成本。

圖3：與基準(zhǔn)相比，船上碳捕獲與儲(chǔ)存（CCS）的低成本場(chǎng)景與高成本場(chǎng)景下、案例研究中的年度成本（左）和凈現(xiàn)值（右）的范圍（《面向2050年的海事展望》2023年版）

高CCS成本場(chǎng)景在所研究的燃料策略中居于中位。關(guān)于凈現(xiàn)值，到本世紀(jì)中葉高CCS成本案例接近于燃料策略的平均值，而低CCS成本案例要優(yōu)于四分之三的燃料策略。

“我們的研究表明，如果捕獲技術(shù)的燃料懲罰較少，并且CCS行業(yè)能在我們的模型中提供較低的碳儲(chǔ)存成本，那么就能得到船上CCS的經(jīng)濟(jì)性案例”，Ovrum說。

核動(dòng)力推進(jìn)的案例研究模型

《面向2050年的海事展望》詳細(xì)介紹了這項(xiàng)研究的假設(shè)條件。其中之一是反應(yīng)堆及相關(guān)系統(tǒng)的租賃和服務(wù)。這是因?yàn)楹藙?dòng)力推進(jìn)的CAPEX存在不確定性，但通常認(rèn)為可能是船舶本身成本的兩倍。

與碳捕獲研究一樣，也采用了核動(dòng)力高成本和低成本的場(chǎng)景，以緩解商船反應(yīng)成本面臨的不確定性（《面向2050年的海事展望》討論了成本驅(qū)動(dòng)因素）。

核動(dòng)力推進(jìn)的經(jīng)濟(jì)性案例有什么要求？

圖4顯示了在船舶脫碳進(jìn)程中，與基準(zhǔn)燃料策略（燃料油、LNG、甲醇和氨）相比，核動(dòng)力推進(jìn)的估算年度成本（CAPEX、OPEX、燃料成本、碳成本）和凈現(xiàn)值。

圖4：與基準(zhǔn)相比，船舶核動(dòng)力推進(jìn)的低成本場(chǎng)景與高成本場(chǎng)景下、案例研究中的年度成本（左）和凈現(xiàn)值（右）的范圍（《面向2050年的海事展望》2023年版）

相比于2030年起到2050年實(shí)現(xiàn)脫碳期間不斷擴(kuò)大的基準(zhǔn)成本范圍，核動(dòng)力的年度成本似乎看起來更穩(wěn)定。對(duì)此，《面向2050年的海事展望》總結(jié)指出，隨著溫室氣體限制的不斷收緊，核動(dòng)力推進(jìn)將變得越來越有競(jìng)爭(zhēng)力。

“結(jié)論是如果開發(fā)出的反應(yīng)堆能到達(dá)到報(bào)告中所述的低成本水平范圍，那么就能得到核動(dòng)力推進(jìn)的經(jīng)濟(jì)性案例”，Ovrum總結(jié)道。

案例研究的關(guān)鍵要點(diǎn)

DNV的結(jié)論為以下前景提供了支持：在合適的條件下，船上的碳捕獲與核動(dòng)力推進(jìn)可以緩解對(duì)可持續(xù)生物質(zhì)與可持續(xù)電力的競(jìng)爭(zhēng)。

船上碳捕獲可以讓海事行業(yè)擺脫對(duì)碳中和燃料的競(jìng)爭(zhēng)。

核動(dòng)力推進(jìn)本身是碳中和的，相比碳中和燃料，它受價(jià)格波動(dòng)和供應(yīng)問題的影響較小。

對(duì)海事利益相關(guān)方的意義

報(bào)告認(rèn)可了碳捕獲需要用于去除廢氣中二氧化碳的船上設(shè)施、用于處理捕獲二氧化碳的岸上裝置、臨時(shí)儲(chǔ)存和卸載設(shè)施、以及管道和永久儲(chǔ)存裝置等基礎(chǔ)設(shè)施。發(fā)展核動(dòng)力的障礙包括國(guó)際法規(guī)、公共認(rèn)知和技術(shù)成本。

“這兩種技術(shù)肯定都面臨障礙。但我們的研究表明，在合適的情況下，兩者都可以為海事行業(yè)所需的靈活工具箱提供有經(jīng)濟(jì)性和有價(jià)值的補(bǔ)充，以確保在碳中和燃料的預(yù)期競(jìng)爭(zhēng)中滿足中長(zhǎng)期的脫碳目標(biāo)”，Ovrum強(qiáng)調(diào)。