1、07.2020引领绿色航运发展引领绿色航运发展 国内航运低零排放政策的国际经验 国内航运低零排放政策的国际经验自然资源保护协会NATURAL RESOURCES DEFENSE COUNCIL二二年七月报告 Natural Resources Defense Council 2020Cover image: Photo by Ding Yiran on Unsplash作者：冯淑慧、Barbara Finamore特别感谢彭博慈善基金会和洛克菲勒基金会对本项目的支持。我们也感谢抽空审阅本报告并提供了宝贵信息和建议的同行，包括彭传圣（交通运输部水运科学研究院)，徐洪磊、郑超蕙和李悦(交通运输部规

2、划研究院)，沈飞翔（中船重工七一一研究所） ，Michael Walsh（国际顾问） ，Jarl Schoemaker（鹿特丹港） ，David Quiros（加州空气资源局）和挪威气候与环境部。尤其感谢彭传圣对本报告提出了宝贵意见并帮助将本报告翻译成中文。我们特别感谢自然资源保护协会的同事，单静涛、Charlotte Steiner和 David Pettit帮忙审阅本报告。我们也感谢 Richard Kassel 及 Lindsay Wagner 为本报告的调研所做的贡献。致谢自然资源保护协会（NRDC） 自然资源保护协会（NRDC）是一家国际公益环保组织，成立于1970年。NRDC拥有6

3、00多名员工，以科学、法律、政策方面的专家为主力。NRDC自上个世纪九十年代中起在中国开展环保工作，中国项目现有成员30多名。NRDC主要通过开展政策研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。NRDC在北京市公安局正式注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。更多信息，请访问 。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术和燃料 . 10第三章 推动使用清洁航运技术和燃料的政策措施 . 14 3.1 采用船用燃料质量标准 . 15 3.2 采用船舶发动机排放标准 . 15 3.3 在役船舶排放要求 . 16

4、 3.4 岸电要求 . 17 3.5 采用激励和强制措施推动低排放和零排放燃料和技术的应用 . 18第四章 国际成功经验值得借鉴 . 26 4.1 需要实施强制性计划并辅以激励政策，以促进商业上可用的NOx减排技术的 应用和零排放解决方案的开发 . 27 4.2 治理在役船舶排放至关重要 . 27目录 4.3 主要海运国家并行采取相应的措施治理船舶造成的空气和气候污染 . 27第五章 对中国的建议 . 28第六章 未来工作 . 32第七章 结束语 . 34附录 I. 国际海事组织指定的排放控制区 (ECA) . 36附录 II. 欧盟、美国和中国现行和将采用的船用燃料硫含量标准 . 37附录

5、III. 船舶黑烟的控制 . 38附录 IV. 部分正在运行中的电池-电力和插电式混合动力船 . 39缩略语列表 . 40尾注 . 41图1：不同司法管辖区所采用的船用发动机、卡车及非道路设备的氮氧化物排放限值 . 8图2：2001年至2017年香港本地不同类型排放源的氮氧化物 (NOx) 及细颗粒物 (PM2.5)污染份额 (百分比) . 9图3：IMO 规定的氮氧化物排放标准 . 11图4：鹿特丹的岸电连接柜及其上关于如何连接岸电和停止岸电供应的说明 . 18图5：在瑞典环境差异化航道费制度下获得港口费折扣和配备SCR的船舶的氮氧化物排放量 . 20表1：中国主要港口城市或地区基于船舶排放

6、清单确定的航运对空气污染的贡献 . 7表2：常用氮氧化物控制措施的减排潜力、成本和其他需考虑因素 . 13表3：符合NOx资金支持条件的移动源NOx控制措施及支持力度 . 19表4：鹿特丹港基于环境绩效内河船舶港口费制度 . 21表5：推进低排放/零排放航运的政策措施综述 . 27图录表录摘要在过去的40年里，庞大的沿海和内陆港口网络，以及繁忙的内河航运系统，已经成为中国高效货运体系的关键组成部分，为国民经济的快速增长提供了有力的支撑。近年来，随着打赢蓝天保卫战三年行动计划（简称“蓝天保卫计划”）的出台，国家鼓励货运从公路转向水运和铁路等污染更少的运输方式，国内航运由此得到进一步发展。按吨公里

7、计算，船舶无疑比卡车的货运方式更清洁，因为一艘船可以运载更多的货物，行驶的距离也可以比卡车远得多，而且传统的柴油船用发动机比柴油卡车发动机的热效率更高 。然而，有关船舶的排放标准要求相对宽松。目前，超过70% 的内河在役船舶是在国内船舶空气污染法规尚未生效之前就已投入使用的。在长江三角洲和珠江三角洲的主要港口城市，航运已成为当地空气污染的主要来源之一。随着陆基行业排放标准愈加严格，如果不对航运排放加以控制，后者所占的污染份额将继续增加。自然资源保护协会自然资源保护协会引领绿色航运发展国内航运低零排放政策的国际经验 | 5自2016年以来，中国逐步实施了更为严格的排放标准，以降低领海和内河上所用

8、船用燃料的含硫量，这一举措直接推动船舶的硫氧化物（SOx）和颗粒物排放大幅下降。此外，中国还通过了国内船舶发动机的大气排放标准，并采取了其他措施来控制氮氧化物（NOx）的排放。然而，现行的氮氧化物控制措施只覆盖到一小部分船舶，因此对控制整体氮氧化物排放的效果有限。氮氧化物是臭氧的前体物，也导致环境颗粒物水平增加。考虑到中国大多数城市的臭氧污染水平还在不断上升，同时，目前仍需要继续遏制颗粒物污染，采取更强有力的措施以减少航运业的氮氧化物排放至关重要。为支持中国实现这些目标，本报告对欧洲和美国应对国内航运空气污染问题的政策措施进行了梳理，重点介绍了针对氮氧化物排放控制的政策措施。对这些措施的利弊进

9、行总结，将有助于中国制定更有效的内陆和沿海航运的清洁空气政策。欧洲国家和美国主要是通过制定针对清洁燃料的要求和新建船舶发动机的排放标准来控制其国内船舶的大气排放。欧洲和美国已实施的船用发动机最新系列标准，旨在促进开发和应用先进的氮氧化物控制技术，包括选择性催化还原（SCR）系统和液化天然气（LNG）推进系统。在理想操作条件下，这些技术可减少至少80%的氮氧化物排放量。鉴于船舶的使用寿命很长，欧洲国家和美国加州提出了针对在役船舶的排放要求以及激励计划，以鼓励这类船舶采用更先进的氮氧化物排控技术。这些方法已经成功地降低了其国内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较2007

10、年减少了约40%。为了减少港口的空气污染，荷兰鹿特丹和美国加州均实施了港口岸电法令，要求停泊船舶关闭辅助引擎，使用岸电。过去几年中，挪威、英国和荷兰启动了全面的计划，进一步推动其航运业向低排放和零排放过渡，力争在协同应对气候变化和治理空气污染的同时，使本国航运业在碳排放受限的世界中更具竞争力。 Photo by Macau Photo Agency on Unsplash减少航运排放的建议 中国正在制定第十四个五年计划的过程当中，这将为引入新的政策打开大门，引导航运业走向低/零排放发展和绿色增长。在对国外的成功经验进行总结后，我们认为以下政策措施可供国内决策者参考： 收紧船用发动机排放标准，逐

11、步与最新的美国和欧盟标准接轨，以促进中国国内船队采用国际上可商用的氮氧化物排控技术。 对所有在役内河及沿海船舶实施排放规定，并根据最严格的标准制定这些要求，以加速高排放船舶的更新、改造或升级。 扩大岸电使用范围，要求所有内河船舶在港口靠泊或在锚地等待通过船闸时都能使用岸电。 首先为在人口密集地区流域航行和服务固定航线的船舶设定零排放目标，逐步考虑为国内船舶设定零排放的长期目标，并制定推进零排放船舶的长期战略。 提供专项资金和出台基于排放的奖励措施，以支持航运业采用氮氧化物排控和低/零排放解决方案，以及发展陆上燃料供应基础设施。为了继续助力经济增长，并为进一步改善空气质量提供支持，中国航运业应该

12、向低排放或零排放过渡。作为世界上最大的造船国，这一转变也将有助于中国保持其在造船业中的主导地位，并为全球未来实现航运脱碳的努力做出贡献。* 除特别说明外，本报告中的“中国国内航运”特指内地航运。 引言中国不仅拥有世界上最繁忙的内河通航体系，还拥有连接50多个沿海港口的漫长海岸线2。内陆和沿海航运以及港口网络在支持贸易发展、促进内陆和沿海城市经济增长方面发挥着关键作用。自本世纪初以来，中国的航运活动大幅增长，与国家快速的经济增长保持同步。从2002年到2018年，内陆港口的货运周转量i增长了九倍，沿海港口的货运周转量增长了六倍，通过海港运输的货运量增加了四倍多3。国务院于2018年宣布了一项调整

13、交通运输结构以应对空气污染的计划，预计航运将发挥更加突出的作用4。该计划旨在促进货运从公路转向水路和铁路。就每单位货物周转量的能源消耗而言，船舶和火车被认为是更环保的货运方式。1自然资源保护协会自然资源保护协会引领绿色航运发展国内航运低零排放政策的国际经验 | 7尽管如此，与以柴油为动力的卡车和其他非道路机械设备一样，船舶排放也造成空气污染。在中国大型港口城市和地区，航运排放是当地大气污染的重要来源之一，尤其是SOx和NOx（表 1）。在长江三角洲和珠江三角洲地区，船舶排放导致2015年夏季香港和深圳细颗粒物(PM2.5)浓度分别增加了6微克/立方米和4微克/立方米，上海、广州和嘉兴PM2.5

14、浓度分别增加了2微克/立方米以上5。船舶排放的废气不仅影响到沿海地区，也影响到远离海洋几百公里以外的内陆地区6。研究表明，航运活动对健康构成明显威胁。2013年，来自远洋船舶的PM2.5和臭氧污染导致中国约1.8万人过早死亡7。 2015年，国内和远洋船舶排放在珠三角地区导致了2500例与颗粒物(PM)相关的和1200例与臭氧相关的过早死亡；在长三角地区导致了约3600例与PM有关的过早死亡8。在中国目前运营的12.4万艘内河船舶中，超过70%的船舶是在国家颁布相关船舶空气污染法规前下水的9。尽管这些船舶的真实排放测试数据有限，但调查结果表明，基于燃烧每单位燃料的污染排放量作比较，一些内河船舶

15、的污染物排放量可能超过现在允许合法运营的最老旧的卡车 (国三卡车)ii, 10。就在这些高排放卡车被越来越多大城市禁止在市中心地区运营iii的同时，高排放的老旧船舶却仍然可以在内河航道上自由航行。虽然2016年中国颁布了第一阶段船用发动机排气污染物排放标准（国一和国二标准,如图 1中红色柱形图所示）,但是这些标准的严格程度远低于卡车和非道路设备的最新标准（图 1中绿色的柱形图所示）。如果不进一步收紧新船和在役船舶排放要求,随着陆地污染源受到越来越严格的控制，航运在空气污染中所占的份额将会增长。香港就是一个明显的例子，在对其他污染源管制更加严格的同时，航运排放在2014年之前都不受管制，导致船舶

16、排放成为城市中最大的二氧化硫（SO2）、氮氧化物和PM 的来源 (图 2)。表 1：中国主要港口城市或地区基于船舶排放清单确定的航运对空气污染的贡献11港口城市或地区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长三角12%7%1.3%2015沿海省份9%10%NA2013包括来自远洋、沿海和内河船舶的大气排放。只包括一次 PM2.5。NA表示不详。i 等于以吨计的货运量与以公里计的运输距离的乘积。ii 汽车尾气排放标准于上世纪80年代首次引入中国，但这些标准非常薄弱。

17、根据欧洲法规制定的“中国”机动车排放标准于2000年开始实施。在过去的二十年里，从国一到最新的国六标准，汽车排放标准一直在逐步收紧。为加快淘汰高排放车辆，国务院2013年发布的大气污染防治行动计划要求，到2017年，包括所有符合国二及更早标准的车辆在内的黄标车必须报废。自2018年以来，国三卡车是在中国可以合法运营的最过时的卡车。iii 北京、上海、南京、大连、宁波和苏州等城市已经禁止国三 及以下标准柴油卡车在市中心运营。对柴油卡车实施交通限制的城市或省份可以在以下网站找到http:/ | NRDC图 1：不同司法管辖区所采用的船用发动机、卡车及非道路设备的氮氧化物排放限值中国国内船舶氮氧化物

18、标准随发动机排量和功率而变化；中国非道路发动机、欧盟内河船舶和美国国内船舶发动机的氮氧化物标准随发动机功率变化；国际海事组织远洋船氮氧化物标准随发动机最大运行速度而变化。IMO的远洋船舶标准只限定了氮氧化物的排放。圆括号中列出了标准实施日期。* 在2019年2月发布的非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）修正案中，明确了2020年12月实施第四阶段标准的日期。截至发稿时，修正案尚未通过，因此实施日期还未确定，可能会发生变化。 条形图顶部较浅颜色的部分表示NOx标准的范围，该范围因发动机功率、排量或速度而异。氮氧化物+碳氢排放限制，g/kWh

19、642国 I（2019）国 II（2022）中国沿海与内河船舶美国和欧盟沿海与内河船舶国内外船舶发动机 尾气排放标准中国其他移动源 尾气排放标准国际远洋船舶中国卡车中国非道路欧五（2019-20）美国第四阶段（2014-17）IMO第一阶段IMO第二阶段IMO第三阶段国 IV（2020*）国 VI（2019-23）0自然资源保护协会自然资源保护协会引领绿色航运发展国内航运低零排放政策的国际经验 | 9图 2：2001年至2017年香港本地不同类型排放源的氮氧化物(NOX)及细颗粒物(PM2.5)污染份额(百分比)12为了控制船舶造成的空气污染，2016年中国逐步实施了国内排放控制区（DECA）

20、法规13。DECA法规最初要求船舶在中国主要港口停泊时使用硫含量不大于0.5%的燃料，后来扩大到包括在这三个DECA区域内作业的所有船舶。2019年，DECA法规的适用范围进一步扩大，所有在中国领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，在长江和西江(珠江的一条支流)部分指定为内河DECA的区域远洋船舶必须使用硫含量不大于0.1%的燃料；从2022年起，在海南水域航行的远洋船舶也必须使用硫含量不大于0.1%的燃料。同时，升级的DECA法规中还增加了控制氮氧化物排放的额外要求。当邮轮、能使用岸电的远洋船舶和一些中国籍船舶(包括内河船舶)iv停靠在有岸电供电设

21、施的泊位时，这些船舶需要使用岸电。自2022年1月1日起建造、进入海南水域或内河DECA航行的中国籍船舶上安装的船用发动机，需要满足IMO第三阶段氮氧化物排放标准。DECA法规生效后，空气质量监测数据显示，中国大型港口城市的二氧化硫水平显著下降，降幅从26% 到52%不 等14。不过，即使在2022年以后，DECA法规对新船达到第三阶段氮氧化物标准的要求也只会影响到一小部分挂靠中国港口的船舶15。此外，岸电要求只能减少靠泊船舶排放，其占中国船舶氮氧化物排放总量的比例不到20%16。因此，预计DECA法规在减少氮氧化物排放方面的作用是有限的。在中国继续应对PM2.5污染之际，臭氧污染的问题也日益

22、严重17。为了继续发挥航运助力贸易和经济发展的作用，同时支持中国进一步改善空气质量，有必要对航运的排放进行更严格的控制，尤其是氮氧化物排放，因为氮氧化物是臭氧的前体物，也会导致PM2.5的生成。本报告回顾了欧美国家针对国家有管辖权监管的内河船舶和沿海船舶两类船舶排放所采取的方案。考虑到中国DECA法规在处理船舶硫和颗粒物污染方面取得的成功，因此尽管下文讨论的一些政策措施可解决多种空气污染物，有些会同时对气候产生影响，本报告的主要关注重点将是氮氧化物污染的治理政策。iv 要求使用岸电的中国籍船舶（称岸电法规适用船舶）包括公共服务船舶、内河船舶(油轮除外)、从事海洋和河流之间的直接航行船舶(称江海

23、直达船舶)、从事国内沿海运输的集装箱船舶、邮轮、滚装船、3,000总吨以上客船以及50,000总吨以上干散货船。2019 年 1 月 1 日及以后建造的中国籍公务船、内河船舶（液货船除外）和江海直达船舶，属于岸电法规适用船舶，从2019年7月1日起，挂靠DECA区域内的港口要求使用岸电。自2020年1月1日起建造的新的沿海集装箱船舶、邮轮和滚装客船、属于岸电法规适用船舶的客船和干散货船必须配备岸电受电设备。所有在役岸电法规适用船舶需要进行改造，从2022年1月1日起靠泊尽可能使用岸电。电力道路船舶航空其他燃烧非燃烧200005200520072007

24、200920092001320152015氮氧化物细颗粒物本地不同类型排放源的占比本地不同类型排放源的占比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术和燃料燃料在高温下燃烧时会产生氮氧化物排放。降低发动机的燃烧温度可以减少氮氧化物的排放，但会导致不完全燃烧，增加颗粒物的排放。因此，国家、区域和国际机构已经实施船用发动机的排放标准，以推动发动机设计的改进，并鼓励发动机企业采用先进技术来控制NOx和PM以及其他空气污染物的排放。2自然资源保护协会自然资源保护协会引领绿色航运发展国内航运低零排放政策的国际经验 | 11对于远洋

25、船舶，国际海事组织（IMO）为船用发动机的氮氧化物排放制定了一套三级标准(见图 3)。IMO第一阶段和第二阶段标准是分别适用于2000年至2010年建造的新远洋船舶和2011年及以后建造的新远洋船舶的全球标准。IMO的第三阶段标准适用于IMO指定的4个排放控制区域(ECA)，适用于在实施了ECA标准后建造的船舶。在北美ECA和美国加勒比海ECA，2016年及以后建造的船舶都要遵守IMO的第三阶段标准。在北海和波罗的海ECA，受影响的船舶是2021年或以后建造的。第三阶段标准比第一阶段标准低80%。四个IMO指定ECA的位置见附录I。欧洲国家、美国和中国还为在其领海和内河航道作业的船舶制定了自己

26、的排放标准。目前在欧洲、美国和中国生效的标准是欧盟的第五阶段、美国的第四阶段和中国的第一阶段标准(其各自的NOx + HC要求见图 1)。报告第3.2节将围绕各种船用发动机排放标准展开进一步讨论。为了满足日益严格的排放要求，发动机制造商改进了发动机设计，并采取了以下措施来解决氮氧化物排放问题： 选择性催化还原系统（SCR）SCR 是一种发动机后处理技术，它利用氨(以尿素的形式装载在船上)在催化剂的作用下将氮氧化物还原为氮和氧。它是用于移动和非道路污染源的最主要的氮氧化物控制技术，有悠久的船上应用的历史。SCR系统已经安装在全球超过1000艘船舶上，其中超过250艘是改造的船舶18。它可以达到I

27、MO第三阶段标准、美国第四阶段标准和欧五标准（参见表 2）19。 废气再循环装置系统（EGR）EGR是一种缸内空气处理技术。该技术将一部分废气与进气混合，以降低峰值燃烧温度。虽然已在陆地排放源上使用多年，但该技术近年来才开始在图 3：IMO规定的氮氧化物排放标准NOx 排放限值(g/kWh)64202,0001,5001,0005000发动机额定转速（rpm） IMO第三阶段（只在排放控制区内实施） IMO第二阶段 （全球 2011年及以后建造的国际航行船舶） IMO第一阶段 （全球 2000年至2010年建造的国际航行船舶）12 | NRDC船上使用。EGR技术已在低速

28、、二冲程发动机上进行了示范应用，证明可单独应用此控制技术以满足IMO 第三阶段 NOx标准20。 替代燃料在所有可用的替代燃料中，液化天然气(LNG)是水运业最常用的燃料，目前全球（不包括中国）有177艘船舶在使用LNG燃料21, v。不过，减少NOx排放的水平不仅取决于燃料的种类，还取决于发动机运转所依据的燃烧原理，即奥托循环还是柴油循环vi。采用奥托循环船用发动机的LNG动力船舶，无需后处理废气即可满足IMO第三阶段 NOx标准22。奥托循环发动机可以单独使用天然气，也可以同时使用柴油和天然气作为双燃料发动机。另一方面，使用柴油循环的LNG发动机的NOx排放量比IMO第一标准 NOx标准低

29、40%-50%，因此需要使用另一个NOx控制系统，如SCR或EGR，才能达到IMO第三阶段 NOx标准要求23。水运业也采用了其他类型的替代燃料，例如电力、甲醇和液化石油气。全球在役或已订购的70多艘全电动船舶和大约300艘混合动力船舶，主要用于渡轮服务。相比之下，全球在役或已订购的甲醇或液化石油气驱动船舶不到20艘24。斯泰纳渡轮公司（Stena Line) 的 Germanica 渡轮在2016年改造成甲醇-柴油混合动力渡轮，其NOx排放据称较IMO第一阶段 NOx标准低60%25。 水基技术可以通过在燃烧过程中引入水来降低燃烧峰值温度，以控制氮氧化物的排放。目前有以下三种主要的水基技术正

30、在开发中：(a) 进气加湿：燃气中充满了水蒸气。(b) 直接注水：水注入进气管或者直接注入燃烧汽缸。(c) 燃油乳化：燃油掺水乳化。上述水基技术都经过了测试，但没有一项技术能单独达到IMO第三阶段标准（如表 2 所示）。鉴于这些技术还需要在船上储存水，而短途航行的船舶相对更易于进行频繁补水，因此更适合采用这些技术26。为便于比较，表 2总结了上述各项措施的排放情况和主要特点。除了采用这些排放控制技术和燃料外，优化港口停靠以减少船舶在港口停留的时间，或减少船舶靠岸时的燃油使用，例如使用岸电，这些也是减少空气排放的关键。一些主要港口，如鹿特丹港、长滩港和洛杉矶港，已经推出了便于航运公司与港口运营商

31、和相关服务提供商沟通的数字平台，以实时交流他们的港口访问信息，避免延误。港口停靠优化不在本报告的讨论范围之内。更多的信息可以在新闻报道中找到27。 v 没有包括中国内河LNG动力船舶。vi 国际上的内燃机按燃烧方式可分为奥托循环和柴油循环两大类。奥托循环发动机采用燃料和空气的混合物，用火花或少量燃料压缩和点燃空气和燃料混合物。柴油循环发动机吸收空气，压缩空气，然后向高度压缩的空气中注入燃料。压缩空气中的热量自发地点燃燃料。 自然资源保护协会自然资源保护协会引领绿色航运发展国内航运低零排放政策的国际经验 | 13表 2：常用氮氧化物控制措施的减排潜力、成本和其他需考虑因素28NOX 控制技术相对

32、于IMO第一阶段 NOX 标准的减排量对油耗及主要 运营成本的影响 其他考虑选择性催化还原系统 (SCR) 80% 由于背压增加，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年需更换催化剂 通过提高能效减少燃料消耗 （发动机优化可以减少2-4%燃料消耗） 可改造且适用于二冲程和四冲程发动机 在低硫燃油（硫含量= 0.1%）下运营最佳，以免在废气温度较低的情况下催化剂失效 氨逃逸 （即氨气经过催化器时未能反应，随烟气排放到大气中） 废气再循环系统(EGR)40-80% 增加4-6% 燃油成本 用于中和再循环废气的氢氧化钠 适用于二冲程发动机 投资成本略高于SCR，

33、但运营成本较低 在低硫燃料下运行最佳，可避免EGR系统的腐蚀液化天然气 (LNG)稀薄燃烧的奥托循环发动机可达80-90%柴油循环发动机约 50% 节省的燃料成本取决于柴油和液化天然气之间的成本差异 可改造，但是需要更多的船上燃料存储空间或更频繁的加注燃料 缺乏加注基础设施仍然是被广泛采用的一大障碍 甲烷逃逸可能抵消奥托循环发动机的温室气体(GHG)减排效益进气加湿40-70%低 改造四冲程发动机是可能的 因为需要船上储存水，对于短途船舶更适用 直接注水最多 60%1 - 2.5% 改造二冲程和四冲程发动机是可能的 因为需要船上储存水，对于短途船舶更适用燃油乳化20-40% 低 改造二冲程和四

34、冲程发动机是可能的 因为需要船上储存水，对于短途船舶更适用推动使用清洁航运技术 和燃料的政策措施欧洲和北美已采取一系列政策，加速水运业采用更清洁的燃料和排放控制技术。这些措施大致可分为五类：(1) 采用船用燃料质量标准(2) 采用船舶发动机排放标准 (3) 实施在役船舶排放标准或规定 (4) 强制使用岸电来减少港口排放 (5) 采用激励和强制措施推动低排放和零排放燃料和技术的应用3自然资源保护协会自然资源保护协会引领绿色航运发展国内航运低零排放政策的国际经验 | 153.1 采用船用燃料质量标准从传统上讲，收紧燃料硫含量限值是控制柴油机排放的第一步。这可以减少SOx排放和二次颗粒物（硫酸盐）的

35、生成，并为采用先进的NOx和PM排放控制设备创造条件，包括SCR、EGR和柴油颗粒过滤器（DPF）系统，这些设备可能会被燃料中的硫破坏或失效29,vii。如果这些先进的排放控制系统在低硫燃料条件下使用，其投资和运营成本可以大大降低30。在美国和中国注册并在当地从事国内贸易的国内船舶以及欧盟的内河船舶，必须使用硫含量不超过0.001%（10ppm）或0.0015%（15ppm）的燃料(见附录 II)。由于严格的船用发动机排放规定要求船东使用对燃料硫含量敏感的先进排控系统，因此实施严格的船用燃料硫含量要求能为执行严格的船用发动机排放标准铺平了道路。对于远洋船舶，IMO通过设定全球船用燃料硫含量标准

36、来监管SOx (以及间接的PM) 排放。目前全球燃料的含硫量上限为500ppm (0.5%)。在IMO指定的四个ECA中，船舶必须使用硫含量不超过1000 ppm (0.1%) 的燃料。3.2 采用船舶发动机排放标准虽然收紧燃料硫含量标准在降低航运硫排放和降低颗粒物排放方面是有效的，但它对氮氧化物排放的直接影响有限。随着燃料标准日趋严格，欧美国家同时引入了发动机排放法规或者激励措施，以推动排放控制技术的应用，包括本报告第2节中讨论的技术。上世纪90年代末，欧洲和美国通过立法，对内河船舶和国内船舶发动机的空气排放(SOx、NOx、PM、碳氢化合物和一氧化碳)进行了规范31。在美国，环境保护署（U

37、SEPA）推出了适用于不同类别发动机的船用发动机排放标准。对于推船、拖船、供应船、渔船和港口船等许多类型的国内船舶所用的发动机以及辅机（第1类和第2类发动机viii），美国标准已从第一阶段标准逐步收紧到目前的第四阶段标准。对于远洋船舶所 Photo by Valeriu Bondarenco on Unsplashvii 对于SCR系统，硫导致形成硫酸铵，使催化剂失活。对于EGR系统，高硫燃料会导致EGR组件的腐蚀。为使用高硫燃料而设计的EGR系统需要使用不同等级的不锈钢，这使得它们更加昂贵。此外，对于在EGR系统中运行高硫残渣油的船舶，再循环废气中的硫和颗粒会对发动机造成损害，需要更频繁地对

38、再循环废气进行清洗。对于DPF，燃料中的硫严重降低了催化DPF的效率，因为尾气中的二氧化硫在催化剂再生（清洗DPF）过程中转化为硫酸盐。这需要催化DPF在超低硫燃料(硫含量不超过10ppm的燃料)下运行。 viii 在美国船舶发动机法规中，船舶发动机根据每缸排量分为三类，第1类、第2类和第3类。第1类和第2类船用发动机包括单缸排量在30升以下的发动机，它们的典型尺寸从500kW到8000kW不等。第3类发动机是单缸排量在30升或以上的发动机，它们的典型尺寸从2500kW到70000kW不等。16 | NRDC用的大型船用发动机(第三类发动机)，美国的排放标准与IMO的标准一致32。在欧洲，莱茵

39、河航行中央委员会（CCNR）引入了排放标准，以管制在莱茵河和比利时境内航行的内河船舶造成的空气污染ix。CCNR提出的两级标准，即CCR1和CCR2标准，分别于2003年和2007年生效。2004年，欧盟通过了非道路移动机械第三A阶段标准，首次引入了欧盟内河船舶发动机排放标准。欧盟第三A阶段措施已于2007年至2009年分阶段实施 。欧盟第三A阶段措施的严格程度与CCR2标准相当，得到了欧盟和CCNR的一致认可33。2016年，欧盟通过了第五阶段标准，其排放限制的严格程度与美国的第四阶段标准相当。欧盟第五阶段标准于2019年至2020年生效，是欧盟和CCNR共同认可的现行标准34。如本报告第2

40、节所述，安装在远洋船舶上的船用发动机须符合IMO规定的第三阶段NOx标准。现行的美国和欧盟标准以及IMO的第三阶段NOx标准，旨在强制使用先进的NOx排放控制技术（SCR或EGR系统）或者替代燃料（如LNG或者电力）。在中国，海事局(MSA)要求所有内河船舶分别从2011年和2015年开始遵守IMO第一阶段和第二阶段NOx标准35。2016年，生态环境部(原环境保护部)通过了第一版国内船舶（内河、沿海、渔船）船用发动机排放标准，称为中国第一阶段和第二阶段标准。国一标准于2019年7月1日生效，国二标准将于2021年7月1日生效xi。国一和国二标准涵盖了美国和欧洲监管的所有污染物并额外考虑了甲烷

41、排放，但比美国和欧盟目前的标准（欧盟第五阶段和美国第四阶段标准）宽松（如图 1 所示，红色柱形图表示中国的氮氧化物标准，橙色柱形图表示美国和欧盟的要求）。通常情况下，发动机排放标准只适用于新发动机和再制造发动机。通过不断提高新船排放标准，船队排放可以通过船舶的不断更新而自然减少，但由于船舶使用寿命较长，需要较长时间才能充分实现排放效益。3.3 在役船舶排放要求鉴于新的船用发动机标准要实现其全部效益需要较长的时间，欧洲和美国的许多城市和地区已对已投入使用的船舶实施了排放要求。在执行日益严格的新船排放标准的同时，在役船舶排放要求可以通过推动船舶退役、升级 (repower) 或改造 (retrof

42、it)，从而加速整个船队的大气排放净化。以下介绍的在役船舶排放标准是基于船舶大气排放制定的。一些地区已经对船舶产生的黑烟进行了限制，以间接控制在役船舶的排放。虽然黑烟限制要求可以促进更好的发动机维护，但它们不能引导采取升级减排NOx，因此不在这里讨论。截至报告发布时，全球已知的船舶黑烟管控措施摘要参见附录 III。 3.3.1 加州商用港作船舶法规2007年，加州空气资源委员会（CARB）颁布了商用港作船舶（CHC）法规，其中包括在役船舶的排放规定。这一规定的出台是因为港作船舶被发现是长滩和洛杉矶港口作业的第三大颗粒物排放源36。截至2009年1月，推进和辅助发动机符合美国第1阶段前或者第1

43、阶段标准的规定适用船舶xii，在2009年到2022年期间必须进行升级，以便符合在满足要求时生效的标准（美国第2阶段或第3 阶段标准）。每艘船舶须遵守的在役船舶排放规定的年份取决于发动机型号年代发动机的型号越老，就越要提早达到当时实施的在役ix 排放标准由莱茵河航行中央委员会（CCNR）的莱茵河船舶检验规则（RheinSchUO）制定。CCNR是一个超国家政府机构，旨在确保莱茵河及周边水域的高度安全。CCNR有德国、比利时、法国、荷兰和瑞士5个成员国。x 欧盟标准的实施日期是指发动机在欧盟市场上销售的日期；申请型式认证的发动机，标准提前一年生效。xi 这些日期是指针对上市发动机的实施日期。对于

44、需要申请型式认证的发动机，实施日期提前一年。xii 本法规所规管的船舶包括渡轮、游览船、拖船、牵引船、推船、船员及供应船、驳船及挖泥船。自然资源保护协会自然资源保护协会引领绿色航运发展国内航运低零排放政策的国际经验 | 17船舶排放规定37,xiii。总的来说，船东有2到15年的准备时间（从规定实施到船东不得不采取行动的时间） ，允许船东选择对他们来说成本最低的时间段（如在干船坞期间） ，实施船舶的更新、发动机改造或升级38。选择提前改善船舶排放性能的船东将获得加州的资金支持。即便是不受现行在役船舶排放规定限制的船舶，如果船东也选择改善其排放性能（如渔轮）xiv，也可获得加州的资金支持。对于不

45、经常使用的船舶，加州还提供了一个适应低利用率的合规途径xv。除了在役船舶排放标准外，CHC法规还要求在加州运营的每一艘商用港作船舶都必须遵守： 使用超低硫燃料（硫含量不大于15ppm） 在每台发动机上安装1台不可重调时间的计时器，用于计量发动机的工作时间 向CARB提交一份包含船舶和发动机信息的报告 若更换现有船舶的发动机或在新建船舶上安装发动机，均须符合现行的新发动机排放标准 （新客运渡轮的排放需要比采购时的标准更洁净）上述(2)(3)有关记录及报告的规定有助CARB监督执行有关法规，以及更深入了解船队的排放表现及运作情况，有助于未来制定相关标准。根据上述对在役船舶和新船的要求，再加上对早期

46、行动者的资金支持和自然船舶更新，CARB预计，到2023年，加州CHC船队的平均氮氧化物排放量将达到美国第二阶段标准，或比美国第一阶段前标准(即控制前)低51%的水平39。到目前为止，船东主要是通过更换发动机来达到在役船舶排放要求。CARB现正开展规则制定前的工作，以便修订CHC法规。正在审议的其中两项修正案是进一步加强对在役船舶的要求，达到美国第四阶段标准，并加快采用零排放技术40。3.3.2 鹿特丹和挪威的在役船舶排放规定 在鹿特丹，从2025年开始，不符合CCR2标准的内河船舶将被禁止进入港口41。CCR2在NOx要求方面与中国第1阶段和第2阶段标准相似，但在PM要求方面更为严格42。为

47、了鼓励船东使用更清洁的内河驳船，并促进实现2025年的目标，鹿特丹港口税是根据排放水平制定的（参见本报告3.5.1.3部分）。在欧盟实施更严格的欧盟第五阶段排放标准后，CCR2标准被认为不够严格。荷兰绿色协议的签署方正在为内河船舶开发一个可以替代CCR2要求的可持续性标签43,xvi。挪威采取了一项更具雄心的政策，要求所有在被列为世界遗产的挪威峡湾地区航行的船舶在2026年或之前不排放废气44。到2030年，只有低排放或零排放的船舶才能进入其他峡湾和挪威水域45。这些低排放和零排放的要求，促使所有在挪威海岸航行的游轮和旅游船舶的船东计划向零排放技术过渡。3.4 岸电要求内河船舶可以很容易地采用

48、岸电，因为船侧改装接电比较简单。当船舶靠泊时使用岸电可以消除港口地区的空气污染排放，还可以减少对气候的影响(如果电网是清洁的)、噪音和振动。加州和鹿特丹已强制使用岸电，前者针对远洋船舶，而后者的重点是内河船舶。xii 合规日期见加州法规第93118.5条。商用港作船舶的空气毒物控制措施，表7-10。xiii 其中一个加州政府为船东提供资金支持的是卡尔梅奥 (Carl Moyer) 计划。此计划为减少老旧发动机和机械排放可造成雾霾的污染物和有毒污染物的项目提供资金资助。这些项目达至的污染物排放水平必须比法律规定更低。卡尔梅奥计划为很多自愿提前更换在役船舶发动机的项目提供了支持。有关加州激励计划的

49、更多信息请访问https:/ww2.arb.ca.gov/our-work/topics/incentives.xiv 见加州法规第93118.5条。商用港作船舶的空气毒物控制措施，第(e)(6)(C)4段。低使用率船舶是指每年在受规管类别下运作300小时或以下的船舶，或运作80小时的驳船及挖泥船。如这类船舶的船东能够证明有关船舶运作时间没有而且不会超过符合低使用率船舶资格的时数，则该船舶被视为符合规定。证据可以包括船舶发动机在合规日之前的日历年的全年运行总小时数的记录，以及预测未来全年运行小时数的文件。xvi 2020年4月30日与鹿特丹港务局的Jarl Schoemaker的私人通信。18

50、 | NRDC加州于2014年实施的岸电法规要求集装箱船、冷藏货船和游轮在停靠加州最大的六个港口时，使用岸电或其他替代技术来减少船载辅助发动机的发电。法规规定，整个船队靠港期间的辅机能源消耗在2014年降低50%，2017年降低70%，2020年降低80%。尽管这些规定在显著减少港口大气排放方面取得了成功，但由于航运活动的持续增长，预计在2020年以后远洋船舶造成的大气污染将继续增加46。因此，CARB建议将岸电需求扩展至油船和滚装船（装载运输车辆的船舶）等船舶类型，以及油轮锅炉和更多的港口xvii。 鹿特丹于2010年通过了一项港口法规，禁止在该市停泊的内河船舶上使用发电机或启动主引擎或辅助