文/何焱 王茜 陈亮

作者供职于中核战略规划研究总院

2024年3月，在全球航运业监管机构国际海事组织（IMO）组织的会谈中，34个国家支持对航运业制造的温室气体排放进行收费，预计可能在明年被IMO采纳。在此之前，欧盟正在抢先开展对国际航运业温室气体排放的监管。IMO与EU措施在2023年—2027年接连实施，持续加速航运业脱碳。后续计划2025年批准措施并立法、2027年措施生效实施。

技术措施：基于目标的船用燃料标准，规范分阶段降低船用燃料温室气体强度。温室气体燃料标准（GHG Fuel Standard，GFS）：GFS通过限制船舶使用的各种燃料的温室气体强度以及不会导致这些燃料价值链中排放增加的燃料生命周期（WtW,Well to Wake）基准，来减少WtW温室气体排放。

根据国海证券的整理，目前的主要中期经济措施包括普遍性强制温室气体税、缴纳与奖励措施：碳综合税制（Feebate，费补）机制、绿色平衡机制（GBM）等，以及可持续燃料与基金机制（IMSF&F）。

不采取任何措施的情形下传统船舶与零排放船舶之间较大的成本差异很可能会影响投资决策。WtW碳税有助于减少两种船舶间的成本差异，激励船东投资于零排放船舶，增加传统船舶成本，但会对贸易产生较高的负面影响。Feebate大幅减少传统船舶与零排放船舶之间较大的成本差异，大幅降低传统船舶的成本增加，更有助于船东制定投资决策，并且在近10年（2014年—2023年）至2040年的过渡初期，不对传统船舶和贸易造成不必要的负担。

国际市场上绿色甲醇认证标准认可度比较高的是起源于德国，满足欧盟《可再生能源指令》的国际可持续发展和碳认证（ISCC）体系。根据欧盟最新版本的可再生能源指令（Renewable Energy Directive II 2018/2001/EU，简称REDII指令），满足欧盟标准的绿色甲醇可以分为生物燃料（Biofuels）、非生物来源的可再生燃料（Renewable Fuels of Non-Biological Origin）、再循环碳燃料（Recycled Carbon Fuels）三类。

想要生产符合欧盟标准的绿色甲醇并不容易，尤其是生产非生物来源的可再生燃料和再循环碳燃料类别的甲醇。一方面，想要达到相较于化石燃料70%的减排量，对绿色甲醇生命周期内的碳捕获、甲醇生产和运输过程的可再生能源渗透率提出了很高的要求。另一方面，若采用来自工业废气的碳源，则绿色甲醇产品将面临在2035或2040年后不能继续满足欧盟标准的风险。

甲醇作为一种关键的基础化工产品，超过80%的甲醇被用作化学工业的中间原料。我国的甲醇自给率已达到约90%。在产能结构中，煤制甲醇占比75.74%，天然气制甲醇占9.85%，焦炉气制甲醇占14.07%，整个甲醇行业的总碳排放量接近2亿吨/年。如果采用清洁能源来合成绿色甲醇，以替代传统的化石能源甲醇，那么甲醇工业的碳排放将几乎为零，降碳效果显著，并且能够促进相关产业链的技术升级。

根据IMO的研究，绿色燃料制备技术预计在2030年前成熟并正式投入商业化运营，主要碳中和燃料产业与主机技术最晚在2025年成熟，绿甲醇、绿/蓝氨为主的碳中和燃料产业最晚在2025年开始商业运营。受需求、生产效率以及碳捕集技术影响，绿色甲醇预计将在2030年左右实现广泛的商业化生产。对于船用发动机而言，以甲烷运行的船用发动机已完全成熟（如LNG），生物甲烷和电子甲烷可以直接替代传统燃料，并且不受技术限制，燃料电池则正在试点。根据IMO，船用甲醇主机已实现商业运营，船用氨主机将在2025年开始试运营。

甲醇作为船用燃料在世界上有大约90个港口供应。目前运营的大多数甲醇燃料船舶都是化学品船，并将甲醇供应到其专用污油舱中，作为其货物装载操作的一部分，因此，有必要进一步发展和扩大加油基础设施，以促进增加除油轮以外的甲醇燃料船舶。

目前的运输网络，每年运输大约5000万吨氨和甲醇。氨的海运量每年约有1800万-2000万吨，甲醇的海运量为3000万吨（Dolan，2019年），目前已有100多个主要港口提供甲醇，其中47个港口的储存设施超过5万吨（Methanol Institute甲醇研究所，2020年）。全球现有氨码头约215个，甲醇码头约120个，并有储存基础设施。这一基础设施可以作为使用氨和甲醇作为航运燃料的分销网络的起点，降低“最后一英里”成本。目前储存和分配的氨和甲醇主要由化石资源生产。

造船厂将继续扩大绿色燃料船舶的生产规模，以匹配更多绿色燃料。一旦需求明确，造船厂将有能力在短时间内扩大动力改装、能源效率技术和船上碳捕捉设备的生产和安装，加速扩大生产。

绿色燃料与传统燃料之间较大的成本差异是采用绿色燃料的主要障碍；同时，缺乏明确的需求信号以及对绿色燃料未来价格的不确定性的担忧，也是目前航运业并未大规模采用绿色燃料的关键原因。绿色燃料比化石燃料贵3-4倍，两者之间存在巨大的价格差距，这可能使运费居高不下。根据英国航运咨询公司德鲁里的预测，转向绿色甲醇将使燃料成本增加350%。这意味着，从亚洲到欧洲的每40英尺集装箱的新增成本，将超过1000美元。

根据IMO的数据，要达到2050年的脱碳目标，从2030年开始，燃料生产需要每年平均6%—12%的增长率。

根据国际可再生能源署预估，到2050年，全球甲醇产量将达到5亿吨，其中绿色甲醇（含生物甲醇）达3.85亿吨，绿色甲醇行业市场前景广阔。

2023年中国甲醇总产能约10630万吨，年产能增速4.5左右。其中从工艺来看，煤制甲醇产能占比稳定在75.74%%，主要集中于西北地区；天然气制甲醇占比为9.85%%，主要分布在西北和西南地区；焦炉气制甲醇占比略有提高至14%，主要分布在华北和西北地区。从地区分布来看，西北地区为我国的主产区，产能占比约35以大型装置为主，其次是华北和华东区域，分别占全国产能18%和29%左右，产业集中程度相对较高。

我国《产业结构调整指导目录（2024年本）》，将天然气制甲醇（二氧化碳含量20%以上的天然气除外）、100万吨/年以下煤制甲醇生产装置列为限制性产能，限制了传统甲醇产能的发展。

根据IMO，估计2030年航运业的绿色燃料供应量为0.2EJ-2.5EJ，2040年为0.8EJ-9.3EJ，2050年为1.3EJ-19.7EJ。2024年2月26日，全球甲醇行业协会（MI）与芬兰咨询公司GENA Solutions Oy宣布合作开发了一个生物甲醇和电制甲醇项目数据库。

数据库汇总了截至2024年7月全球的183个甲醇生产项目，欧洲74个项目，中国66个，北美21个，其他地区22个。预计到2028年，总产能将迅速扩大到2560万吨。

据国海证券统计，国内目前已经规划的绿色甲醇项目产能累计达到了1033.75万吨/年，其中2023年已投产20万吨产能；3项绿色甲醇项目计划将在2024年建成，对应披露产能达到约125万吨/年；5项绿色甲醇项目计划将在2025年建成，对应披露产能达到约190万吨/年；远期仍有698.75万吨/年绿色甲醇产能规划。

根据DNVAFI，2023年全年新增甲醇燃料船舶138艘（不包括甲醇运输船），几乎是2022年35艘订单的四倍。DNV表示，甲醇燃料船舶中占“主导部分”是集装箱船（106艘），其次是散货船（13艘）和汽车运输车（10艘）。

进入2024年后，海运业对替代燃料的热情丝毫没有减弱的迹象。根据挪威船级社海事部（DNV Maritime）的数据，自年初以来，已有23艘甲醇燃料船舶进入了航运替代燃料指数（AFI）数据库。甲醇燃料船的订单主要集中在集装箱船行业，这巩固了该行业向可持续燃料发展的势头。

至2024年2月1日，总共有257艘甲醇燃料新造船（现有船舶+订单），包括大型集装箱船，化学品油轮，渡轮，汽车运输船和散货船。一艘16000TEU的大型集装箱船每年可以消耗35000—40000吨甲醇。对甲醇作为船用燃料的预期需求推动了从传统和低碳原料中扩大甲醇供应的兴趣。

展望未来，DNV对2028年的预测凸显了一个充满希望的发展轨迹。该组织预计，除液化天然气运输船以外，液化天然气动力船舶将有令人印象深刻的1016艘船舶。此外，该预测还包括218艘使用液化石油气（LPG）的船舶和257艘以甲醇为动力的船舶。

除了液化天然气之外，替代燃料的使用目前还非常有限。根据向国际海事组织提交的5，000总吨及以上船舶的2021年燃料油消耗数据报告，8.8EJ的总消耗量中仅0.11%为替代燃料（不包括LNG），而如果包括LNG，则为7%。下图显示了报告的各种替代燃料的排放量，但LNG除外（消耗量为0.6EJ）。

根据国际能源署IEA预测，现代液体生物燃料的需求，包括汽油，柴油，船舶和航空燃料，其能量主要来自生物非电力来源，在2040年左右达到峰值之前，将增加200%。根据净零排放路线图NZE情景，生物能源、氢和氢基燃料在航运和航空领域的能源消耗中所占比例从目前的不到1%上升到2030年的近15%，到2050年将达到80%，贡献了5%的全球累计减排。

绿色/生物甲醇未来的市场空间主要将来自“高碳醇”的存量替代和绿色航运业的增量需求。根据IRENA数据预测，若绿色/生物甲醇针对现有“高碳醇”存量市场分别实现10%、30%、50%的逐步替代，则到2050年绿色/生物甲醇的市场规模预计为5000万吨、1.5亿吨、2.5亿吨。根据IMO的研究报告统计分析，若新增的151艘甲醇船舶油当量消耗按目前的均值测算，则油当量需求约120万吨/年（折算甲醇量255万吨/年）。若新增的1376艘船舶订单按目前所有船舶类型的均值油当量测算，则需碳中性燃料约1100万吨，若全部以甲醇为燃料，则折合甲醇需求约2325万吨/年。

根据相关数据测算结果显示，第一，按照生物质甲醇为计算依据，生物质原料的收购价格在200-500元/年计算，生物质甲醇的成本在4000元/吨左右，如果生物质收购价格较低，生物质甲醇生产的成本能够降低至3000元/吨附近。

第二，如果按照生物质发酵和绿氢的生产方式制备甲醇，其成本约在5000元/吨附近，其中氢气的成本按照1.5-2元/Nm³。这种方式制备的甲醇，是指利用风电进行电解水制氢的成本计算，而碳源主要来自生物质发酵。

第三，电解水制氢气，其中氢气不外售，并且整个生产过程中存在二氧化碳的捕集，得到绿色甲醇的成本将会超过6500元/吨。如果氢气考虑外售，成本可以降低500元/吨，如果考虑二氧化碳捕集，成本可能会增长500元/吨。这一生产工艺中，采用的是市场电生产，并非采用光电，其中成本出现了大幅增长。

第四，采用生物沼泽气和氯气制备绿色甲醇，其中沼泽气的成本约在2元/Nm3，得到绿氢的成本约在5000元/吨。这一生产工艺中，氢气成本占到此次生产工艺的大头，对于绿色甲醇的成本影响较大。

从经济性角度来看，绿色甲醇生产成本远高于传统化工制甲醇的成本，经济性方面不具备竞争力。

世界经济论坛委托进行的一项研究显示，航运业脱碳所需的资本投资在1万亿美元—1.9万亿美元之间，替代燃料相关的建设投资便占到其中的85%—90%。马士基公司表示，船舶使用甲醇或氨能将使运输成本增加10%—12%。而业内更普遍的一种观点认为，如果航运业要在2050年实现净零排放，至少需要进行2.4万亿美元的投资。

未来几十年里，航运业向碳中和过渡的过程中，仍需要大量投资。DNV预计，在2050年前的脱碳过渡阶段，每年需要的额外资金达80亿—280亿美元。除了对船舶投资外，DNV还预计，为了满足到2050年船舶所需碳中和燃料的使用，每年陆上需要投资300亿—900亿美元用于提高产能、燃料分配和基础设施建设。当航运业实现完全脱碳时，更昂贵的能源和陆上投资可能会使每年的燃料成本增加1000亿—1500亿美元，较现在增加70%—100%。