在我國雙碳目標的大背景和國際海事組織溫室氣體減排的戰略目標下，碳減排是整個航運業所面臨的巨大挑戰、也是必然的發展趨勢。清潔能源的應用是船舶從低碳走向碳中和、零碳發展的根本途徑。LNG、電池、甲醇、氫、氨等清潔能源在國內外船舶上已經得到了不同程度的應用，各類清潔能源由于本身特性，在船舶上的應用場景既有重疊又獨具優勢。甲醇作為相對新型的船舶清潔替代能源，具有來源廣泛、供應充足、應用方式多樣、技術較為成熟、成本相對較低、減排潛力巨大等諸多優勢。特別要指出的是，甲醇是目前最具優勢的可實現碳中和的常溫常壓液體燃料，特別是可再生甲醇技術路線的推廣和逐步商業化，使甲醇作為船舶燃料能夠實現全生命周期的碳中和，助力航運業早日實現雙碳戰略目標。

圖1 Waterfront Shipping公司甲醇動力船舶

航運業碳減排面臨巨大壓力

船舶使用傳統燃油排放的大量硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）等大氣污染物，以及二氧化碳（CO2）等溫室氣體，造成了嚴重的大氣環境污染，對全球氣候變化產生了重要影響。根據英國獨立航運經紀公司Simpson Spence Young發布的報告顯示，2021年全球航運業的二氧化碳總排放量達8.33億噸，同比增長4.9%。國際能源署預測：如果不采取有效措施，未來航運業碳排放總量將進一步激增，航運碳減排壓力巨大。

航運業是我國國民經濟發展和居民生活必需的基礎產業之一，也是碳排放的重要來源之一。據交通運輸部統計，2021年全國內河通航營業性貨運量占全社會總運量的15.80%、貨物周轉量占全社會周轉總量的52.97%，為我國國民經濟發展提供了有力支撐。相對應地是，交通領域的碳排放是我國各行業部門中，增長較快的部門，目前我國交通領域碳排放占全社會排放約11%，其中水路運輸就占一半以上，約占總量的6.5%，水運行業碳達峰面臨挑戰。與此同時，我國社會經濟體量持續增長以及減污降碳要求下“公轉水”進程的不斷深化，沿海內河水運規模和能源消耗量仍處于上升通道，因此，碳減排面臨的形勢將更為嚴峻。

船舶清潔燃料擔當碳減排C位

面對嚴峻的溫室氣體減排壓力，國際及國內都在積極探索各種碳減排技術和管理措施。依靠動力裝置技術改進、能效優化和管理技術等方式，其碳減排潛力只有0～20%，無論在技術上還是在經濟上都已經難以適應未來碳中和及零碳排放要求。而清潔能源應用的碳減排潛力巨大，可達10%～100%，主要包括探索液化天然氣（LNG）、液化石油氣（LPG）、甲醇、電力、氫、氨等清潔替代能源。在此背景下，優化船舶能源結構，尋求適應我國具體國情和未來航運排放要求的可再生船舶燃料技術，已經成為我國航運業適應未來時代發展需要，從根本上推進船舶碳減排走向更深階段的必然選擇，也會大大助力國家實現“30/60碳達峰、碳中和”發展目標。所以，推廣清潔能源技術是實現船舶低碳零碳化的根本途徑。

甲醇是目前最具有優勢的可實現碳中和的常溫常壓液體燃料

甲醇作為貿易量全球第三大的大宗有機化學品，具有產業鏈成熟、產能充足、運輸便捷、環境友好等優勢，并且作為內燃機燃料的應用已有近50年的歷史，甲醇作為船舶燃料的應用已經有非常成熟的案例，2015年Stenaline，瓦錫蘭公司和梅賽尼斯公司合作改造了全球首艘甲醇動力船舶。2016年至今，梅賽尼斯公司的航運公司Waterfront Shipping運營著全球最大的甲醇動力船隊，已經有17艘甲醇雙燃料船舶投入使用，累計安全運行時間超過14萬小時。Waterfront Shipping的船隊搭載了曼恩公司的ME-LGIM發動機，與其他化石燃料相比，使用傳統天然氣基甲醇作為燃料就可以顯著減少硫氧化物、氮氧化物和顆粒物的排放，以及降低15%的二氧化碳排放，在短期內可以幫助航運業減少碳排放帶來的壓力。目前，國際上最先進的天然氣制甲醇工藝，其生產單位甲醇產品的碳排放強度僅有0.15 kg eCO2/kg甲醇，低碳甲醇將進一步助推航運業的減排目標。

在目前全球航運業節能減碳的大環境下，甲醇受到航運業的廣泛關注得益于新興技術有望實現可再生甲醇的規模化生產，因其原材料來源可再生、清潔和對二氧化碳的捕捉利用，使得所獲得的的產品可以幫助整個航運業在全生命周期實現碳中和的戰略目標。可再生甲醇包括：生物質甲醇（Bio-Methanol）和電制甲醇（E-Methanol ）。生物質甲醇可以使用生物質，利用傳統的天然氣制甲醇工藝，也可以采用生物質氣化技術，將農業、林業和城市垃圾等廢棄物氣化生產合成氣，經過凈化和調整比例后生產甲醇。電制甲醇主要利用可再生電力（太陽能或風能）電解水產生氫氣，之后同捕集的CO2反應制得甲醇。

圖2 甲醇生產的低碳綠色化發展進程

與傳統的化石基甲醇不同，可再生甲醇尤其是生物質甲醇的單套裝置產能較小（一般為5-10萬噸），可以靈活選址，這就為其作為船舶燃料提供了便捷，可再生甲醇的生產商可以根據船運企業的實際需求因地制宜地把生產裝置建在需要加注的碼頭港口附近，最大程度地降低了燃料運輸成本，同時也可以切實滿足航運企業的航線布局和船期需求。

圖3 具備可再生甲醇生產能力的梅賽尼斯公司Geismar工廠

對于采用可再生船舶燃料實現碳中和航運，航運巨頭丹麥馬士基公司（Maersk）一直是甲醇燃料的忠實支持者。2021年7月，馬士基在現代尾浦造船訂造了1艘3500 TEU碳中和甲醇動力集裝箱船，成為全球首家訂造零碳集裝箱船的航運公司。同年8月，馬士基在韓國現代重工下單訂造了8＋4艘16000 TEU級甲醇動力集裝箱船，這是全球首次搭載甲醇燃料動力發動機的大型集裝箱船舶，4艘備選訂單在今年年初確認生效。2022年9月，馬士基宣布與現代重工簽署協議，再次訂造6艘甲醇動力大型集裝箱船。到這些船舶全部交付使用時，馬士基公司將運營全球最大的甲醇動力船隊。

此外，2022年馬士基還與中集安瑞科、歐洲能源、綠技行（上海），安徽德博等八家公司建立戰略合作伙伴關系，旨在采購可再生甲醇。預期將于2025年，全球可再生甲醇年產能將提升至93萬噸，并幫助馬士基獲得新型集裝箱船所需的可再生甲醇。

法國達飛輪船在選擇LNG作為主要船舶燃料的同時，也首次嘗試投資甲醇動力集裝箱船。2022年8月，達飛輪船與大船集團達成協議，訂造6艘15000 TEU甲醇雙燃料集裝箱船，成為繼馬士基航運之后第二家建造甲醇動力船的集運巨頭。

繼馬士基和達飛輪船之后，中遠海運集團也加入了甲醇燃料動力船舶的陣營。2022年10月底，中遠海運集團宣布將斥資超200億元訂造了12艘全球最大24000 TEU甲醇動力集裝箱船，開啟集裝箱船隊可再生發展新紀元，并成為首家宣布投資甲醇動力船舶的中國船東。

能源安全戰略下推廣甲醇船舶燃料符合中國國情

黨的二十大報告指出，積極穩妥推進碳達峰碳中和，立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動。我國具有“富煤少氣貧油”的資源稟賦特點，能源結構主要以煤炭為主，天然氣和原油資源的對外依存度較高，2021年，中國原油進口量為5.13億噸，同比下降5.3%，首次由升轉降，原油對外依存度由73.6%降至72%，下降1.6%，但主要原因之一是油價高企。同期，天然氣進口量達到了12,136萬噸，增長19.9%，管道氣進口量和LNG進口量均位居世界第一，天然氣對外依存度達44.3%。但我國煤炭資源較為豐富，煤制甲醇生產是煤炭清潔高效綜合利用的有效途徑，工藝過程全封閉，三廢均得到合理收集和利用，能源利用達到極大化。目前，我國是世界甲醇產量最大的國家，2021年我國甲醇產能9,743萬噸，同比增加6.6%，產量達到7,765萬噸，甲醇供應維持長期穩定。我國不斷提升在化工領域實施降低能耗和碳排放的相關要求，先進煤化工技術和可再生能源的耦合利用，為我國甲醇行業節能降碳提供了有力保障。對于航運業廣泛關注的可再生甲醇生產技術，我們的本土企業也在積極加大研發力度并且取得了顯著的成果，預計在2025年將會有商業化的產品投放市場，進一步豐富了甲醇產業鏈也助力我國的能源安全和雙碳目標。

甲醇船舶燃料的其他優勢

甲醇應用方式多樣

甲醇燃料在船舶上的應用，可分為直接應用和間接應用兩種。直接應用即甲醇可直接采用傳統的內燃機形式，將化學能直接轉化為機械能，再由機械能轉化為動能推動船舶航行；也可直接由機械能轉為電能，采用電力推進船舶航行。間接應用又分為甲醇重整制氫燃料電池系統（RMFC）和直接甲醇燃料電池（DMFC）系統兩類，前者甲醇與高壓儲氫相比，是理想的液體儲氫、運氫載體，解決了氫燃料存儲難的問題，通過甲醇重整制氫裝置，以供燃料電池發電最終轉化為船舶動能，適用于中大型船舶上應用，由中科院大連化學物理研究所成立的中科嘉鴻公司，已經成功在佛山完成了我國自主是知識產權的首艘甲醇重整制氫燃料電池船，并在仙湖投入使用；后者直接甲醇燃料電池直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料來源，而不需通過甲醇重整制氫以供發電，直接甲醇燃料電池（DMFC）低溫生電、燃料成分危險性低與電池結構簡單等特性，適用于功率密度較低、能量密度要求相對較高的領域，在內河及庫湖區游船上具有較好的應用場景。

甲醇船舶燃料技術較為成熟

醇是除了LNG外，較為成熟的船用替代清潔能源。甲醇的存儲、運輸、燃料供應技術及安全性已經在陸上和水上均得到了充分驗證。目前，甲醇作為船用燃料的關鍵是發動機的研制。國際上，曼恩、瓦錫蘭的甲醇燃料發動機已經成功應用在幾十艘國際航行船舶上，動力性能與傳統燃料油相當，正在開發船用甲醇發動機的廠商還有ABC公司、WINGD等。同時，淄柴、玉柴、中船動力、安柴等也在大力開發不同功率的甲醇發動機，以滿足未來我國內河沿海船舶的動力需求。

甲醇船舶燃料成本相對較低

甲醇的能量密度相對傳統燃油、LNG等燃料較低，但甲醇燃料成本和船舶改造成本均具有一定的優勢。在燃料成本方面，根據測算，將不同的船用燃料價格等熱值換算后，甲醇的等熱值價格低于普通柴油、輕質燃料油及LNG；在改造成本方面，與LNG相比，甲醇最大的優勢在于其不需要低溫儲存和絕熱，可以通過防腐處理后使用船舶上原有的燃油存儲柜，不會造成裝貨空間損失，也不需要對現有船舶進行較大的改造，對于新建船舶也更容易設計，額外增加的成本僅有LNG動力船舶的1/3左右。

甲醇船舶燃料發展相關政策和展望

交通運輸業作為我國能源消費大戶，近年來響應國家能源結構調整的號召，積極推動清潔能源和新能源應用，新形勢下更是面臨較大的能源結構優化調整的壓力。 國家先后出臺了多種政策及法律，尋求全行業的綠色可持續發展，并特別鼓勵交通運輸行業使用清潔能源車輛、船舶，還明確在十四五期間，大力探索甲醇等新型動力船舶的應用，以滿足未來的國際航運業法規的需要。表1匯總了支持甲醇動力船舶應用和甲醇船燃的相關政策及法規。

表1 我國相關法律政策對甲醇船舶燃料的支持

在國內和國外碳減排大趨勢下，船舶清潔能源替代大勢所趨。可再生甲醇毫無疑問是現階段能滿足碳中和目標的最適合的液體燃料。當然，目前可再生甲醇市場規模較小，尚處在發展階段，即使目前已經宣布的可再生甲醇產能都得到有效釋放，仍難滿足快速增長的市場需求。所以在著眼可再生甲醇產能擴張的同時，也要積極推廣甲醇船舶燃料的發展，一方面，讓更多的船東認識到甲醇的優勢，傳統甲醇和可再生甲醇在性能上沒有區別，接受由傳統甲醇向可再生甲醇過渡的這條路徑。等到可再生甲醇供應能夠滿足行業需求的時候就可以自如地替代傳統甲醇，滿足客戶減碳的需求。另一方面，要集全產業鏈的合力，共同克服可再生甲醇規模化生產所面臨的挑戰，包括：獲得低成本、清潔和可靠的電力，生物質原料的高效收集利用，生產技術的進一步革新，相關法律法規政策的支持，整條產業鏈相關環節的日趨成熟和完善等，從而在滿足減碳目標的同時為航運業提供經濟的可再生甲醇。

從法規標準化體系建設角度看，各相關機構應從全產業鏈的層面加快完善法規標準。國際海事組織《甲醇/乙醇燃料船舶安全臨時導則》和中國船級社《甲醇/乙醇燃料動力船舶檢驗指南》的出臺，在一定程度上促進了甲醇作為船舶燃料的應用。但同時，甲醇動力船舶燃料的加注配套設施建設、合規運營、標準化作業等規范或標準的制訂還未起步，甲醇在船舶上的應用仍顯得任重而道遠。故此，管理部門應提速出臺甲醇燃料動力船舶檢驗法規，行業應借鑒LNG動力船舶推廣的成功經驗，在發展初期，聯合科研機構制訂甲醇燃料動力船舶港口罐車加注作業技術要求等標準，促進甲醇在我國船舶上的應用；同時應與政府部門積極溝通，推進水上加注基礎設施建設相關標準制修訂，建立綜合能源供給站，實現資源集約化，支撐和規范我國航運業的綠色、安全、高效發展。