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排放管控下船舶减排成本模型分析综述

为减少船舶大气污染物排放，我国交通运输部于2015年12月印发《珠三角、

三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》（交海发〔2015〕177

号）,设立了珠三角、三角、环渤海（京津冀）水域三个船舶排放控制S（SECA）;

2016年1月1日起，船舶进入排放控制区使用硫含量不超Q0.5%m/m的燃油。

2018年12月10日，交通运输部公布了《船舶大气污染物排放控制区实施方

案》（交海发〔2018〕168号），规定了新的排放控制区的大致范围为中国领海基

线外延12海里内的所有海域及港口（不含香港、澳门、台湾管辖水域），以及特

别划定的海南水域及港口。

我国海事局发布的《2020年全球船用燃油限硫令实施方案》要求：自2020

年1月1日起，国际航行船舶进入我国管辖水域应当使用硫含量不超过0.5%的

燃油，进入我国内河大气污染排放控制区应当使用硫含量不超过0.1%的燃油。

综上我国的硫排放控制区政策经历了一个从无到有，由松到紧的过程。随着

我国对船舶排放减排的重视，相关研究更应该有针对性的发展跟进，以便为船公

司的决策提供参考的依据。

1.1构建航运成本模型

1.1.1问题描述

在新出台的限硫政策背景下，对于船公司来说选择既经济又有效的减排措施

尤为重要。本文针对的是错在排放控制区内外之分的航线，当船舶选择加装脱硫

塔时，其在排放控制区内外均可使用价格便宜的重硫油（HSFO）。选用燃油转化

措施的船舶在排放控制区外使用价格较低的含硫量彳氐于0.5%的硫油（LSFO）,

在排放控制区外必须要使用昂贵的含硫量彳氐于0.1%的低硫燃油（MGO），否则船

公司将会因硫排放超标而受到处罚。当船公司选择新建造LNG动力船舶时，船

舶在排放控制区内外均可通行。三种减排措施的适用情况以及耗用成本方面具有

差异，所以有必要通过比较选取更经济高效的减排措施。

本文对船舶减排措施的选择做了研究，首先，在考虑硫排放成本和不考虑硫

排放成本两种情况下，根据能造成船舶使用各减排措施间成本差异的因素建立船

队年减排成本模型，然后，通过优化航速和船队规模计算出使用各减排措施时的

最小成本，进而比较选出具有成本优势的减排措施。之后，选用了三条航线上的

三类集装箱班轮运输船队进行了实例分析，做优化求解和敏感度分析。

1.1.2基本假设

本文为了满足硫排放控制区内外对于排放物硫含量的限制和把集装箱班轮

的航速及配船优化问题简单化和理论化，故在模型建立之前作出以下假设：

假设1：在船舶航行路线一定的情况下，当船舶采用加装脱硫塔（措施一）时船

舶在航线全程使用重硫油（HFO）;当采用燃油转换（措施二）时船舶在排放控

制区外使用含硫量低于0.5%的低硫油（LSFO）,在排放控制区内使用含硫量低

于0.1%的船用超低硫油（MGO）,靠港时船舶副机消耗MGO;当选用LNG动

力船舶（措施三）时船舶全程使用液化天然气燃料；

假设2:航线上航行的船舶为新船；

假设3:同一班轮船队的船舶类型相同；

假设4:集装箱班轮沿航线来回的途经港口一致；

假设5:LNG动力船舶与普通船舶在构造上只有动力的区别；

假设6:LNG动力船舶初始成本和固定运营成本是普通船舶的1.2倍；

假设7:班轮每年航行时间为270天，航线上年运输需求量一定，并且集装箱班

轮按需配船。

1.1.3变量与参数

本文涉及变量、参数的描述见表41。

表41相关变量与参数

参数含义

〃1重硫油价格HSFO（美元/吨）

低硫油价格LSFO（美元/吨）

超低硫燃油价格MGO（美元/吨）

LNG价格（美元/吨）

D年运输需求（TEU）