1、07.2020引領綠色航運發展引領綠色航運發展 國內航運低零排放政策的國際經驗 國內航運低零排放政策的國際經驗自然資源保護協會NATURAL RESOURCES DEFENSE COUNCIL二二年七月報告 Natural Resources Defense Council 2020Cover image: Photo by Ding Yiran on Unsplash作者：馮淑慧、Barbara Finamore特別感謝彭博慈善基金會和洛克菲勒基金會對本項目的支持。我們也感謝抽空審閱本報告并提供了寶貴信息和建議的同行，包括彭傳圣（交通運輸部水運科學研究院)，徐洪磊、鄭超蕙和李悅(交通運輸部規

2、劃研究院)，沈飛翔（中船重工七一一研究所） ，Michael Walsh（國際顧問） ，Jarl Schoemaker（鹿特丹港） ，David Quiros（加州空氣資源局）和挪威氣候與環境部。尤其感謝彭傳圣對本報告提出了寶貴意見并幫助將本報告翻譯成中文。我們特別感謝自然資源保護協會的同事，單靜濤、Charlotte Steiner和 David Pettit幫忙審閱本報告。我們也感謝 Richard Kassel 及 Lindsay Wagner 為本報告的調研所做的貢獻。致謝自然資源保護協會（NRDC） 自然資源保護協會（NRDC）是一家國際公益環保組織，成立于1970年。NRDC擁有6

3、00多名員工，以科學、法律、政策方面的專家為主力。NRDC自上個世紀九十年代中起在中國開展環保工作，中國項目現有成員30多名。NRDC主要通過開展政策研究，介紹和展示最佳實踐，以及提供專業支持等方式，促進中國的綠色發展、循環發展和低碳發展。NRDC在北京市公安局正式注冊并設立北京代表處，業務主管部門為國家林業和草原局。更多信息，請訪問 。摘要 . 4第一章 引言 . 6第二章 有助于控制船舶氮氧化物排放的技術和燃料 . 10第三章 推動使用清潔航運技術和燃料的政策措施 . 14 3.1 采用船用燃料質量標準 . 15 3.2 采用船舶發動機排放標準 . 15 3.3 在役船舶排放要求 . 16

4、 3.4 岸電要求 . 17 3.5 采用激勵和強制措施推動低排放和零排放燃料和技術的應用 . 18第四章 國際成功經驗值得借鑒 . 26 4.1 需要實施強制性計劃并輔以激勵政策，以促進商業上可用的NOx減排技術的 應用和零排放解決方案的開發 . 27 4.2 治理在役船舶排放至關重要 . 27目錄 4.3 主要海運國家并行采取相應的措施治理船舶造成的空氣和氣候污染 . 27第五章 對中國的建議 . 28第六章 未來工作 . 32第七章 結束語 . 34附錄 I. 國際海事組織指定的排放控制區 (ECA) . 36附錄 II. 歐盟、美國和中國現行和將采用的船用燃料硫含量標準 . 37附錄

5、III. 船舶黑煙的控制 . 38附錄 IV. 部分正在運行中的電池-電力和插電式混合動力船 . 39縮略語列表 . 40尾注 . 41圖1：不同司法管轄區所采用的船用發動機、卡車及非道路設備的氮氧化物排放限值 . 8圖2：2001年至2017年香港本地不同類型排放源的氮氧化物 (NOx) 及細顆粒物 (PM2.5)污染份額 (百分比) . 9圖3：IMO 規定的氮氧化物排放標準 . 11圖4：鹿特丹的岸電連接柜及其上關于如何連接岸電和停止岸電供應的說明 . 18圖5：在瑞典環境差異化航道費制度下獲得港口費折扣和配備SCR的船舶的氮氧化物排放量 . 20表1：中國主要港口城市或地區基于船舶排放

6、清單確定的航運對空氣污染的貢獻 . 7表2：常用氮氧化物控制措施的減排潛力、成本和其他需考慮因素 . 13表3：符合NOx資金支持條件的移動源NOx控制措施及支持力度 . 19表4：鹿特丹港基于環境績效內河船舶港口費制度 . 21表5：推進低排放/零排放航運的政策措施綜述 . 27圖錄表錄摘要在過去的40年里，龐大的沿海和內陸港口網絡，以及繁忙的內河航運系統，已經成為中國高效貨運體系的關鍵組成部分，為國民經濟的快速增長提供了有力的支撐。近年來，隨著打贏藍天保衛戰三年行動計劃（簡稱“藍天保衛計劃”）的出臺，國家鼓勵貨運從公路轉向水運和鐵路等污染更少的運輸方式，國內航運由此得到進一步發展。按噸公里

7、計算，船舶無疑比卡車的貨運方式更清潔，因為一艘船可以運載更多的貨物，行駛的距離也可以比卡車遠得多，而且傳統的柴油船用發動機比柴油卡車發動機的熱效率更高 。然而，有關船舶的排放標準要求相對寬松。目前，超過70% 的內河在役船舶是在國內船舶空氣污染法規尚未生效之前就已投入使用的。在長江三角洲和珠江三角洲的主要港口城市，航運已成為當地空氣污染的主要來源之一。隨著陸基行業排放標準愈加嚴格，如果不對航運排放加以控制，后者所占的污染份額將繼續增加。自然資源保護協會自然資源保護協會引領綠色航運發展國內航運低零排放政策的國際經驗 | 5自2016年以來，中國逐步實施了更為嚴格的排放標準，以降低領海和內河上所用

8、船用燃料的含硫量，這一舉措直接推動船舶的硫氧化物（SOx）和顆粒物排放大幅下降。此外，中國還通過了國內船舶發動機的大氣排放標準，并采取了其他措施來控制氮氧化物（NOx）的排放。然而，現行的氮氧化物控制措施只覆蓋到一小部分船舶，因此對控制整體氮氧化物排放的效果有限。氮氧化物是臭氧的前體物，也導致環境顆粒物水平增加?？紤]到中國大多數城市的臭氧污染水平還在不斷上升，同時，目前仍需要繼續遏制顆粒物污染，采取更強有力的措施以減少航運業的氮氧化物排放至關重要。為支持中國實現這些目標，本報告對歐洲和美國應對國內航運空氣污染問題的政策措施進行了梳理，重點介紹了針對氮氧化物排放控制的政策措施。對這些措施的利弊進

9、行總結，將有助于中國制定更有效的內陸和沿海航運的清潔空氣政策。歐洲國家和美國主要是通過制定針對清潔燃料的要求和新建船舶發動機的排放標準來控制其國內船舶的大氣排放。歐洲和美國已實施的船用發動機最新系列標準，旨在促進開發和應用先進的氮氧化物控制技術，包括選擇性催化還原（SCR）系統和液化天然氣（LNG）推進系統。在理想操作條件下，這些技術可減少至少80%的氮氧化物排放量。鑒于船舶的使用壽命很長，歐洲國家和美國加州提出了針對在役船舶的排放要求以及激勵計劃，以鼓勵這類船舶采用更先進的氮氧化物排控技術。這些方法已經成功地降低了其國內船舶的氮氧化物排放。例如，到2016年，挪威船舶排放的氮氧化物較2007

10、年減少了約40%。為了減少港口的空氣污染，荷蘭鹿特丹和美國加州均實施了港口岸電法令，要求停泊船舶關閉輔助引擎，使用岸電。過去幾年中，挪威、英國和荷蘭啟動了全面的計劃，進一步推動其航運業向低排放和零排放過渡，力爭在協同應對氣候變化和治理空氣污染的同時，使本國航運業在碳排放受限的世界中更具競爭力。 Photo by Macau Photo Agency on Unsplash減少航運排放的建議 中國正在制定第十四個五年計劃的過程當中，這將為引入新的政策打開大門，引導航運業走向低/零排放發展和綠色增長。在對國外的成功經驗進行總結后，我們認為以下政策措施可供國內決策者參考： 收緊船用發動機排放標準，逐

11、步與最新的美國和歐盟標準接軌，以促進中國國內船隊采用國際上可商用的氮氧化物排控技術。 對所有在役內河及沿海船舶實施排放規定，并根據最嚴格的標準制定這些要求，以加速高排放船舶的更新、改造或升級。 擴大岸電使用范圍，要求所有內河船舶在港口靠泊或在錨地等待通過船閘時都能使用岸電。 首先為在人口密集地區流域航行和服務固定航線的船舶設定零排放目標，逐步考慮為國內船舶設定零排放的長期目標，并制定推進零排放船舶的長期戰略。 提供專項資金和出臺基于排放的獎勵措施，以支持航運業采用氮氧化物排控和低/零排放解決方案，以及發展陸上燃料供應基礎設施。為了繼續助力經濟增長，并為進一步改善空氣質量提供支持，中國航運業應該

12、向低排放或零排放過渡。作為世界上最大的造船國，這一轉變也將有助于中國保持其在造船業中的主導地位，并為全球未來實現航運脫碳的努力做出貢獻。* 除特別說明外，本報告中的“中國國內航運”特指內地航運。 引言中國不僅擁有世界上最繁忙的內河通航體系，還擁有連接50多個沿海港口的漫長海岸線2。內陸和沿海航運以及港口網絡在支持貿易發展、促進內陸和沿海城市經濟增長方面發揮著關鍵作用。自本世紀初以來，中國的航運活動大幅增長，與國家快速的經濟增長保持同步。從2002年到2018年，內陸港口的貨運周轉量i增長了九倍，沿海港口的貨運周轉量增長了六倍，通過海港運輸的貨運量增加了四倍多3。國務院于2018年宣布了一項調整

13、交通運輸結構以應對空氣污染的計劃，預計航運將發揮更加突出的作用4。該計劃旨在促進貨運從公路轉向水路和鐵路。就每單位貨物周轉量的能源消耗而言，船舶和火車被認為是更環保的貨運方式。1自然資源保護協會自然資源保護協會引領綠色航運發展國內航運低零排放政策的國際經驗 | 7盡管如此，與以柴油為動力的卡車和其他非道路機械設備一樣，船舶排放也造成空氣污染。在中國大型港口城市和地區，航運排放是當地大氣污染的重要來源之一，尤其是SOx和NOx（表 1）。在長江三角洲和珠江三角洲地區，船舶排放導致2015年夏季香港和深圳細顆粒物(PM2.5)濃度分別增加了6微克/立方米和4微克/立方米，上海、廣州和嘉興PM2.5

14、濃度分別增加了2微克/立方米以上5。船舶排放的廢氣不僅影響到沿海地區，也影響到遠離海洋幾百公里以外的內陸地區6。研究表明，航運活動對健康構成明顯威脅。2013年，來自遠洋船舶的PM2.5和臭氧污染導致中國約1.8萬人過早死亡7。 2015年，國內和遠洋船舶排放在珠三角地區導致了2500例與顆粒物(PM)相關的和1200例與臭氧相關的過早死亡；在長三角地區導致了約3600例與PM有關的過早死亡8。在中國目前運營的12.4萬艘內河船舶中，超過70%的船舶是在國家頒布相關船舶空氣污染法規前下水的9。盡管這些船舶的真實排放測試數據有限，但調查結果表明，基于燃燒每單位燃料的污染排放量作比較，一些內河船舶

15、的污染物排放量可能超過現在允許合法運營的最老舊的卡車 (國三卡車)ii, 10。就在這些高排放卡車被越來越多大城市禁止在市中心地區運營iii的同時，高排放的老舊船舶卻仍然可以在內河航道上自由航行。雖然2016年中國頒布了第一階段船用發動機排氣污染物排放標準（國一和國二標準,如圖 1中紅色柱形圖所示）,但是這些標準的嚴格程度遠低于卡車和非道路設備的最新標準（圖 1中綠色的柱形圖所示）。如果不進一步收緊新船和在役船舶排放要求,隨著陸地污染源受到越來越嚴格的控制，航運在空氣污染中所占的份額將會增長。香港就是一個明顯的例子，在對其他污染源管制更加嚴格的同時，航運排放在2014年之前都不受管制，導致船舶

16、排放成為城市中最大的二氧化硫（SO2）、氮氧化物和PM 的來源 (圖 2)。表 1：中國主要港口城市或地區基于船舶排放清單確定的航運對空氣污染的貢獻11港口城市或地區NOXSO2PM2.5研究年份香港37%52%41%2017上海25%17%5%2015深圳16%59%5%2013天津9%10%3%2013珠三角12%14%4%2015長三角12%7%1.3%2015沿海省份9%10%NA2013包括來自遠洋、沿海和內河船舶的大氣排放。只包括一次 PM2.5。NA表示不詳。i 等于以噸計的貨運量與以公里計的運輸距離的乘積。ii 汽車尾氣排放標準于上世紀80年代首次引入中國，但這些標準非常薄弱。

17、根據歐洲法規制定的“中國”機動車排放標準于2000年開始實施。在過去的二十年里，從國一到最新的國六標準，汽車排放標準一直在逐步收緊。為加快淘汰高排放車輛，國務院2013年發布的大氣污染防治行動計劃要求，到2017年，包括所有符合國二及更早標準的車輛在內的黃標車必須報廢。自2018年以來，國三卡車是在中國可以合法運營的最過時的卡車。iii 北京、上海、南京、大連、寧波和蘇州等城市已經禁止國三 及以下標準柴油卡車在市中心運營。對柴油卡車實施交通限制的城市或省份可以在以下網站找到http:/ | NRDC圖 1：不同司法管轄區所采用的船用發動機、卡車及非道路設備的氮氧化物排放限值中國國內船舶氮氧化物

18、標準隨發動機排量和功率而變化；中國非道路發動機、歐盟內河船舶和美國國內船舶發動機的氮氧化物標準隨發動機功率變化；國際海事組織遠洋船氮氧化物標準隨發動機最大運行速度而變化。IMO的遠洋船舶標準只限定了氮氧化物的排放。圓括號中列出了標準實施日期。* 在2019年2月發布的非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第三、四階段）修正案中，明確了2020年12月實施第四階段標準的日期。截至發稿時，修正案尚未通過，因此實施日期還未確定，可能會發生變化。 條形圖頂部較淺顏色的部分表示NOx標準的范圍，該范圍因發動機功率、排量或速度而異。氮氧化物+碳氫排放限制，g/kWh18161412108

19、642國 I（2019）國 II（2022）中國沿海與內河船舶美國和歐盟沿海與內河船舶國內外船舶發動機 尾氣排放標準中國其他移動源 尾氣排放標準國際遠洋船舶中國卡車中國非道路歐五（2019-20）美國第四階段（2014-17）IMO第一階段IMO第二階段IMO第三階段國 IV（2020*）國 VI（2019-23）0自然資源保護協會自然資源保護協會引領綠色航運發展國內航運低零排放政策的國際經驗 | 9圖 2：2001年至2017年香港本地不同類型排放源的氮氧化物(NOX)及細顆粒物(PM2.5)污染份額(百分比)12為了控制船舶造成的空氣污染，2016年中國逐步實施了國內排放控制區（DECA）

20、法規13。DECA法規最初要求船舶在中國主要港口停泊時使用硫含量不大于0.5%的燃料，后來擴大到包括在這三個DECA區域內作業的所有船舶。2019年，DECA法規的適用范圍進一步擴大，所有在中國領海航行的船舶均需使用硫含量不大于0.5% 的燃料。此外，自2020年1月1日起，在長江和西江(珠江的一條支流)部分指定為內河DECA的區域遠洋船舶必須使用硫含量不大于0.1%的燃料；從2022年起，在海南水域航行的遠洋船舶也必須使用硫含量不大于0.1%的燃料。同時，升級的DECA法規中還增加了控制氮氧化物排放的額外要求。當郵輪、能使用岸電的遠洋船舶和一些中國籍船舶(包括內河船舶)iv?？吭谟邪峨姽╇娫O

21、施的泊位時，這些船舶需要使用岸電。自2022年1月1日起建造、進入海南水域或內河DECA航行的中國籍船舶上安裝的船用發動機，需要滿足IMO第三階段氮氧化物排放標準。DECA法規生效后，空氣質量監測數據顯示，中國大型港口城市的二氧化硫水平顯著下降，降幅從26% 到52%不 等14。不過，即使在2022年以后，DECA法規對新船達到第三階段氮氧化物標準的要求也只會影響到一小部分掛靠中國港口的船舶15。此外，岸電要求只能減少靠泊船舶排放，其占中國船舶氮氧化物排放總量的比例不到20%16。因此，預計DECA法規在減少氮氧化物排放方面的作用是有限的。在中國繼續應對PM2.5污染之際，臭氧污染的問題也日益

22、嚴重17。為了繼續發揮航運助力貿易和經濟發展的作用，同時支持中國進一步改善空氣質量，有必要對航運的排放進行更嚴格的控制，尤其是氮氧化物排放，因為氮氧化物是臭氧的前體物，也會導致PM2.5的生成。本報告回顧了歐美國家針對國家有管轄權監管的內河船舶和沿海船舶兩類船舶排放所采取的方案?？紤]到中國DECA法規在處理船舶硫和顆粒物污染方面取得的成功，因此盡管下文討論的一些政策措施可解決多種空氣污染物，有些會同時對氣候產生影響，本報告的主要關注重點將是氮氧化物污染的治理政策。iv 要求使用岸電的中國籍船舶（稱岸電法規適用船舶）包括公共服務船舶、內河船舶(油輪除外)、從事海洋和河流之間的直接航行船舶(稱江海

23、直達船舶)、從事國內沿海運輸的集裝箱船舶、郵輪、滾裝船、3,000總噸以上客船以及50,000總噸以上干散貨船。2019 年 1 月 1 日及以后建造的中國籍公務船、內河船舶（液貨船除外）和江海直達船舶，屬于岸電法規適用船舶，從2019年7月1日起，掛靠DECA區域內的港口要求使用岸電。自2020年1月1日起建造的新的沿海集裝箱船舶、郵輪和滾裝客船、屬于岸電法規適用船舶的客船和干散貨船必須配備岸電受電設備。所有在役岸電法規適用船舶需要進行改造，從2022年1月1日起靠泊盡可能使用岸電。電力道路船舶航空其他燃燒非燃燒2001200120172017200320032005200520072007

24、20092009201120112013201320152015氮氧化物細顆粒物本地不同類型排放源的占比本地不同類型排放源的占比50%50%40%40%30%30%20%20%10%10%00有助于控制船舶氮氧化物排放的技術和燃料燃料在高溫下燃燒時會產生氮氧化物排放。降低發動機的燃燒溫度可以減少氮氧化物的排放，但會導致不完全燃燒，增加顆粒物的排放。因此，國家、區域和國際機構已經實施船用發動機的排放標準，以推動發動機設計的改進，并鼓勵發動機企業采用先進技術來控制NOx和PM以及其他空氣污染物的排放。2自然資源保護協會自然資源保護協會引領綠色航運發展國內航運低零排放政策的國際經驗 | 11對于遠洋

25、船舶，國際海事組織（IMO）為船用發動機的氮氧化物排放制定了一套三級標準(見圖 3)。IMO第一階段和第二階段標準是分別適用于2000年至2010年建造的新遠洋船舶和2011年及以后建造的新遠洋船舶的全球標準。IMO的第三階段標準適用于IMO指定的4個排放控制區域(ECA)，適用于在實施了ECA標準后建造的船舶。在北美ECA和美國加勒比海ECA，2016年及以后建造的船舶都要遵守IMO的第三階段標準。在北海和波羅的海ECA，受影響的船舶是2021年或以后建造的。第三階段標準比第一階段標準低80%。四個IMO指定ECA的位置見附錄I。歐洲國家、美國和中國還為在其領海和內河航道作業的船舶制定了自己

26、的排放標準。目前在歐洲、美國和中國生效的標準是歐盟的第五階段、美國的第四階段和中國的第一階段標準(其各自的NOx + HC要求見圖 1)。報告第3.2節將圍繞各種船用發動機排放標準展開進一步討論。為了滿足日益嚴格的排放要求，發動機制造商改進了發動機設計，并采取了以下措施來解決氮氧化物排放問題： 選擇性催化還原系統（SCR）SCR 是一種發動機后處理技術，它利用氨(以尿素的形式裝載在船上)在催化劑的作用下將氮氧化物還原為氮和氧。它是用于移動和非道路污染源的最主要的氮氧化物控制技術，有悠久的船上應用的歷史。SCR系統已經安裝在全球超過1000艘船舶上，其中超過250艘是改造的船舶18。它可以達到I

27、MO第三階段標準、美國第四階段標準和歐五標準（參見表 2）19。 廢氣再循環裝置系統（EGR）EGR是一種缸內空氣處理技術。該技術將一部分廢氣與進氣混合，以降低峰值燃燒溫度。雖然已在陸地排放源上使用多年，但該技術近年來才開始在圖 3：IMO規定的氮氧化物排放標準NOx 排放限值(g/kWh)1218161410864202,0001,5001,0005000發動機額定轉速（rpm） IMO第三階段（只在排放控制區內實施） IMO第二階段 （全球 2011年及以后建造的國際航行船舶） IMO第一階段 （全球 2000年至2010年建造的國際航行船舶）12 | NRDC船上使用。EGR技術已在低速

28、、二沖程發動機上進行了示范應用，證明可單獨應用此控制技術以滿足IMO 第三階段 NOx標準20。 替代燃料在所有可用的替代燃料中，液化天然氣(LNG)是水運業最常用的燃料，目前全球（不包括中國）有177艘船舶在使用LNG燃料21, v。不過，減少NOx排放的水平不僅取決于燃料的種類，還取決于發動機運轉所依據的燃燒原理，即奧托循環還是柴油循環vi。采用奧托循環船用發動機的LNG動力船舶，無需后處理廢氣即可滿足IMO第三階段 NOx標準22。奧托循環發動機可以單獨使用天然氣，也可以同時使用柴油和天然氣作為雙燃料發動機。另一方面，使用柴油循環的LNG發動機的NOx排放量比IMO第一標準 NOx標準低

29、40%-50%，因此需要使用另一個NOx控制系統，如SCR或EGR，才能達到IMO第三階段 NOx標準要求23。水運業也采用了其他類型的替代燃料，例如電力、甲醇和液化石油氣。全球在役或已訂購的70多艘全電動船舶和大約300艘混合動力船舶，主要用于渡輪服務。相比之下，全球在役或已訂購的甲醇或液化石油氣驅動船舶不到20艘24。斯泰納渡輪公司（Stena Line) 的 Germanica 渡輪在2016年改造成甲醇-柴油混合動力渡輪，其NOx排放據稱較IMO第一階段 NOx標準低60%25。 水基技術可以通過在燃燒過程中引入水來降低燃燒峰值溫度，以控制氮氧化物的排放。目前有以下三種主要的水基技術正

30、在開發中：(a) 進氣加濕：燃氣中充滿了水蒸氣。(b) 直接注水：水注入進氣管或者直接注入燃燒汽缸。(c) 燃油乳化：燃油摻水乳化。上述水基技術都經過了測試，但沒有一項技術能單獨達到IMO第三階段標準（如表 2 所示）。鑒于這些技術還需要在船上儲存水，而短途航行的船舶相對更易于進行頻繁補水，因此更適合采用這些技術26。為便于比較，表 2總結了上述各項措施的排放情況和主要特點。除了采用這些排放控制技術和燃料外，優化港口?？恳詼p少船舶在港口停留的時間，或減少船舶靠岸時的燃油使用，例如使用岸電，這些也是減少空氣排放的關鍵。一些主要港口，如鹿特丹港、長灘港和洛杉磯港，已經推出了便于航運公司與港口運營商

31、和相關服務提供商溝通的數字平臺，以實時交流他們的港口訪問信息，避免延誤。港口?？績灮辉诒緢蟾娴挠懻摲秶畠?。更多的信息可以在新聞報道中找到27。 v 沒有包括中國內河LNG動力船舶。vi 國際上的內燃機按燃燒方式可分為奧托循環和柴油循環兩大類。奧托循環發動機采用燃料和空氣的混合物，用火花或少量燃料壓縮和點燃空氣和燃料混合物。柴油循環發動機吸收空氣，壓縮空氣，然后向高度壓縮的空氣中注入燃料。壓縮空氣中的熱量自發地點燃燃料。 自然資源保護協會自然資源保護協會引領綠色航運發展國內航運低零排放政策的國際經驗 | 13表 2：常用氮氧化物控制措施的減排潛力、成本和其他需考慮因素28NOX 控制技術相對

32、于IMO第一階段 NOX 標準的減排量對油耗及主要 運營成本的影響 其他考慮選擇性催化還原系統 (SCR) 80% 由于背壓增加，稍微增加油耗 （1% 的燃油消耗） 尿素成本占燃油成本的7-10% 每3-5年需更換催化劑 通過提高能效減少燃料消耗 （發動機優化可以減少2-4%燃料消耗） 可改造且適用于二沖程和四沖程發動機 在低硫燃油（硫含量= 0.1%）下運營最佳，以免在廢氣溫度較低的情況下催化劑失效 氨逃逸 （即氨氣經過催化器時未能反應，隨煙氣排放到大氣中） 廢氣再循環系統(EGR)40-80% 增加4-6% 燃油成本 用于中和再循環廢氣的氫氧化鈉 適用于二沖程發動機 投資成本略高于SCR，

33、但運營成本較低 在低硫燃料下運行最佳，可避免EGR系統的腐蝕液化天然氣 (LNG)稀薄燃燒的奧托循環發動機可達80-90%柴油循環發動機約 50% 節省的燃料成本取決于柴油和液化天然氣之間的成本差異 可改造，但是需要更多的船上燃料存儲空間或更頻繁的加注燃料 缺乏加注基礎設施仍然是被廣泛采用的一大障礙 甲烷逃逸可能抵消奧托循環發動機的溫室氣體(GHG)減排效益進氣加濕40-70%低 改造四沖程發動機是可能的 因為需要船上儲存水，對于短途船舶更適用 直接注水最多 60%1 - 2.5% 改造二沖程和四沖程發動機是可能的 因為需要船上儲存水，對于短途船舶更適用燃油乳化20-40% 低 改造二沖程和四

34、沖程發動機是可能的 因為需要船上儲存水，對于短途船舶更適用推動使用清潔航運技術 和燃料的政策措施歐洲和北美已采取一系列政策，加速水運業采用更清潔的燃料和排放控制技術。這些措施大致可分為五類：(1) 采用船用燃料質量標準(2) 采用船舶發動機排放標準 (3) 實施在役船舶排放標準或規定 (4) 強制使用岸電來減少港口排放 (5) 采用激勵和強制措施推動低排放和零排放燃料和技術的應用3自然資源保護協會自然資源保護協會引領綠色航運發展國內航運低零排放政策的國際經驗 | 153.1 采用船用燃料質量標準從傳統上講，收緊燃料硫含量限值是控制柴油機排放的第一步。這可以減少SOx排放和二次顆粒物（硫酸鹽）的

35、生成，并為采用先進的NOx和PM排放控制設備創造條件，包括SCR、EGR和柴油顆粒過濾器（DPF）系統，這些設備可能會被燃料中的硫破壞或失效29,vii。如果這些先進的排放控制系統在低硫燃料條件下使用，其投資和運營成本可以大大降低30。在美國和中國注冊并在當地從事國內貿易的國內船舶以及歐盟的內河船舶，必須使用硫含量不超過0.001%（10ppm）或0.0015%（15ppm）的燃料(見附錄 II)。由于嚴格的船用發動機排放規定要求船東使用對燃料硫含量敏感的先進排控系統，因此實施嚴格的船用燃料硫含量要求能為執行嚴格的船用發動機排放標準鋪平了道路。對于遠洋船舶，IMO通過設定全球船用燃料硫含量標準

36、來監管SOx (以及間接的PM) 排放。目前全球燃料的含硫量上限為500ppm (0.5%)。在IMO指定的四個ECA中，船舶必須使用硫含量不超過1000 ppm (0.1%) 的燃料。3.2 采用船舶發動機排放標準雖然收緊燃料硫含量標準在降低航運硫排放和降低顆粒物排放方面是有效的，但它對氮氧化物排放的直接影響有限。隨著燃料標準日趨嚴格，歐美國家同時引入了發動機排放法規或者激勵措施，以推動排放控制技術的應用，包括本報告第2節中討論的技術。上世紀90年代末，歐洲和美國通過立法，對內河船舶和國內船舶發動機的空氣排放(SOx、NOx、PM、碳氫化合物和一氧化碳)進行了規范31。在美國，環境保護署（U

37、SEPA）推出了適用于不同類別發動機的船用發動機排放標準。對于推船、拖船、供應船、漁船和港口船等許多類型的國內船舶所用的發動機以及輔機（第1類和第2類發動機viii），美國標準已從第一階段標準逐步收緊到目前的第四階段標準。對于遠洋船舶所 Photo by Valeriu Bondarenco on Unsplashvii 對于SCR系統，硫導致形成硫酸銨，使催化劑失活。對于EGR系統，高硫燃料會導致EGR組件的腐蝕。為使用高硫燃料而設計的EGR系統需要使用不同等級的不銹鋼，這使得它們更加昂貴。此外，對于在EGR系統中運行高硫殘渣油的船舶，再循環廢氣中的硫和顆粒會對發動機造成損害，需要更頻繁地對

38、再循環廢氣進行清洗。對于DPF，燃料中的硫嚴重降低了催化DPF的效率，因為尾氣中的二氧化硫在催化劑再生（清洗DPF）過程中轉化為硫酸鹽。這需要催化DPF在超低硫燃料(硫含量不超過10ppm的燃料)下運行。 viii 在美國船舶發動機法規中，船舶發動機根據每缸排量分為三類，第1類、第2類和第3類。第1類和第2類船用發動機包括單缸排量在30升以下的發動機，它們的典型尺寸從500kW到8000kW不等。第3類發動機是單缸排量在30升或以上的發動機，它們的典型尺寸從2500kW到70000kW不等。16 | NRDC用的大型船用發動機(第三類發動機)，美國的排放標準與IMO的標準一致32。在歐洲，萊茵

39、河航行中央委員會（CCNR）引入了排放標準，以管制在萊茵河和比利時境內航行的內河船舶造成的空氣污染ix。CCNR提出的兩級標準，即CCR1和CCR2標準，分別于2003年和2007年生效。2004年，歐盟通過了非道路移動機械第三A階段標準，首次引入了歐盟內河船舶發動機排放標準。歐盟第三A階段措施已于2007年至2009年分階段實施 。歐盟第三A階段措施的嚴格程度與CCR2標準相當，得到了歐盟和CCNR的一致認可33。2016年，歐盟通過了第五階段標準，其排放限制的嚴格程度與美國的第四階段標準相當。歐盟第五階段標準于2019年至2020年生效，是歐盟和CCNR共同認可的現行標準34。如本報告第2

40、節所述，安裝在遠洋船舶上的船用發動機須符合IMO規定的第三階段NOx標準?，F行的美國和歐盟標準以及IMO的第三階段NOx標準，旨在強制使用先進的NOx排放控制技術（SCR或EGR系統）或者替代燃料（如LNG或者電力）。在中國，海事局(MSA)要求所有內河船舶分別從2011年和2015年開始遵守IMO第一階段和第二階段NOx標準35。2016年，生態環境部(原環境保護部)通過了第一版國內船舶（內河、沿海、漁船）船用發動機排放標準，稱為中國第一階段和第二階段標準。國一標準于2019年7月1日生效，國二標準將于2021年7月1日生效xi。國一和國二標準涵蓋了美國和歐洲監管的所有污染物并額外考慮了甲烷

41、排放，但比美國和歐盟目前的標準（歐盟第五階段和美國第四階段標準）寬松（如圖 1 所示，紅色柱形圖表示中國的氮氧化物標準，橙色柱形圖表示美國和歐盟的要求）。通常情況下，發動機排放標準只適用于新發動機和再制造發動機。通過不斷提高新船排放標準，船隊排放可以通過船舶的不斷更新而自然減少，但由于船舶使用壽命較長，需要較長時間才能充分實現排放效益。3.3 在役船舶排放要求鑒于新的船用發動機標準要實現其全部效益需要較長的時間，歐洲和美國的許多城市和地區已對已投入使用的船舶實施了排放要求。在執行日益嚴格的新船排放標準的同時，在役船舶排放要求可以通過推動船舶退役、升級 (repower) 或改造 (retrof

42、it)，從而加速整個船隊的大氣排放凈化。以下介紹的在役船舶排放標準是基于船舶大氣排放制定的。一些地區已經對船舶產生的黑煙進行了限制，以間接控制在役船舶的排放。雖然黑煙限制要求可以促進更好的發動機維護，但它們不能引導采取升級減排NOx，因此不在這里討論。截至報告發布時，全球已知的船舶黑煙管控措施摘要參見附錄 III。 3.3.1 加州商用港作船舶法規2007年，加州空氣資源委員會（CARB）頒布了商用港作船舶（CHC）法規，其中包括在役船舶的排放規定。這一規定的出臺是因為港作船舶被發現是長灘和洛杉磯港口作業的第三大顆粒物排放源36。截至2009年1月，推進和輔助發動機符合美國第1階段前或者第1

43、階段標準的規定適用船舶xii，在2009年到2022年期間必須進行升級，以便符合在滿足要求時生效的標準（美國第2階段或第3 階段標準）。每艘船舶須遵守的在役船舶排放規定的年份取決于發動機型號年代發動機的型號越老，就越要提早達到當時實施的在役ix 排放標準由萊茵河航行中央委員會（CCNR）的萊茵河船舶檢驗規則（RheinSchUO）制定。CCNR是一個超國家政府機構，旨在確保萊茵河及周邊水域的高度安全。CCNR有德國、比利時、法國、荷蘭和瑞士5個成員國。x 歐盟標準的實施日期是指發動機在歐盟市場上銷售的日期；申請型式認證的發動機，標準提前一年生效。xi 這些日期是指針對上市發動機的實施日期。對于

44、需要申請型式認證的發動機，實施日期提前一年。xii 本法規所規管的船舶包括渡輪、游覽船、拖船、牽引船、推船、船員及供應船、駁船及挖泥船。自然資源保護協會自然資源保護協會引領綠色航運發展國內航運低零排放政策的國際經驗 | 17船舶排放規定37,xiii?？偟膩碚f，船東有2到15年的準備時間（從規定實施到船東不得不采取行動的時間） ，允許船東選擇對他們來說成本最低的時間段（如在干船塢期間） ，實施船舶的更新、發動機改造或升級38。選擇提前改善船舶排放性能的船東將獲得加州的資金支持。即便是不受現行在役船舶排放規定限制的船舶，如果船東也選擇改善其排放性能（如漁輪）xiv，也可獲得加州的資金支持。對于不

45、經常使用的船舶，加州還提供了一個適應低利用率的合規途徑xv。除了在役船舶排放標準外，CHC法規還要求在加州運營的每一艘商用港作船舶都必須遵守： 使用超低硫燃料（硫含量不大于15ppm） 在每臺發動機上安裝1臺不可重調時間的計時器，用于計量發動機的工作時間 向CARB提交一份包含船舶和發動機信息的報告 若更換現有船舶的發動機或在新建船舶上安裝發動機，均須符合現行的新發動機排放標準 （新客運渡輪的排放需要比采購時的標準更潔凈）上述(2)(3)有關記錄及報告的規定有助CARB監督執行有關法規，以及更深入了解船隊的排放表現及運作情況，有助于未來制定相關標準。根據上述對在役船舶和新船的要求，再加上對早期

46、行動者的資金支持和自然船舶更新，CARB預計，到2023年，加州CHC船隊的平均氮氧化物排放量將達到美國第二階段標準，或比美國第一階段前標準(即控制前)低51%的水平39。到目前為止，船東主要是通過更換發動機來達到在役船舶排放要求。CARB現正開展規則制定前的工作，以便修訂CHC法規。正在審議的其中兩項修正案是進一步加強對在役船舶的要求，達到美國第四階段標準，并加快采用零排放技術40。3.3.2 鹿特丹和挪威的在役船舶排放規定 在鹿特丹，從2025年開始，不符合CCR2標準的內河船舶將被禁止進入港口41。CCR2在NOx要求方面與中國第1階段和第2階段標準相似，但在PM要求方面更為嚴格42。為

47、了鼓勵船東使用更清潔的內河駁船，并促進實現2025年的目標，鹿特丹港口稅是根據排放水平制定的（參見本報告3.5.1.3部分）。在歐盟實施更嚴格的歐盟第五階段排放標準后，CCR2標準被認為不夠嚴格。荷蘭綠色協議的簽署方正在為內河船舶開發一個可以替代CCR2要求的可持續性標簽43,xvi。挪威采取了一項更具雄心的政策，要求所有在被列為世界遺產的挪威峽灣地區航行的船舶在2026年或之前不排放廢氣44。到2030年，只有低排放或零排放的船舶才能進入其他峽灣和挪威水域45。這些低排放和零排放的要求，促使所有在挪威海岸航行的游輪和旅游船舶的船東計劃向零排放技術過渡。3.4 岸電要求內河船舶可以很容易地采用

48、岸電，因為船側改裝接電比較簡單。當船舶靠泊時使用岸電可以消除港口地區的空氣污染排放，還可以減少對氣候的影響(如果電網是清潔的)、噪音和振動。加州和鹿特丹已強制使用岸電，前者針對遠洋船舶，而后者的重點是內河船舶。xii 合規日期見加州法規第93118.5條。商用港作船舶的空氣毒物控制措施，表7-10。xiii 其中一個加州政府為船東提供資金支持的是卡爾梅奧 (Carl Moyer) 計劃。此計劃為減少老舊發動機和機械排放可造成霧霾的污染物和有毒污染物的項目提供資金資助。這些項目達至的污染物排放水平必須比法律規定更低?？柮穵W計劃為很多自愿提前更換在役船舶發動機的項目提供了支持。有關加州激勵計劃的

49、更多信息請訪問https:/ww2.arb.ca.gov/our-work/topics/incentives.xiv 見加州法規第93118.5條。商用港作船舶的空氣毒物控制措施，第(e)(6)(C)4段。低使用率船舶是指每年在受規管類別下運作300小時或以下的船舶，或運作80小時的駁船及挖泥船。如這類船舶的船東能夠證明有關船舶運作時間沒有而且不會超過符合低使用率船舶資格的時數，則該船舶被視為符合規定。證據可以包括船舶發動機在合規日之前的日歷年的全年運行總小時數的記錄，以及預測未來全年運行小時數的文件。xvi 2020年4月30日與鹿特丹港務局的Jarl Schoemaker的私人通信。18

50、 | NRDC加州于2014年實施的岸電法規要求集裝箱船、冷藏貨船和游輪在?？考又葑畲蟮牧鶄€港口時，使用岸電或其他替代技術來減少船載輔助發動機的發電。法規規定，整個船隊靠港期間的輔機能源消耗在2014年降低50%，2017年降低70%，2020年降低80%。盡管這些規定在顯著減少港口大氣排放方面取得了成功，但由于航運活動的持續增長，預計在2020年以后遠洋船舶造成的大氣污染將繼續增加46。因此，CARB建議將岸電需求擴展至油船和滾裝船（裝載運輸車輛的船舶）等船舶類型，以及油輪鍋爐和更多的港口xvii。 鹿特丹于2010年通過了一項港口法規，禁止在該市停泊的內河船舶上使用發電機或啟動主引擎或輔助