甲醇船用燃料：前景可期市场化尚需时日_刘书源.pdf

产业金融 商品市场32亚洲部分地区，必须使用硫含量低至0.1%的燃料，让海运变得更具环保性，这也进一步提高了清洁化燃料的需求。在此背景之下，甲醇燃料应用成为航运业脱碳的重要选择之一。相比其它液体燃料，甲醇的氢碳比最高，甲醇以其独有的燃烧排放特性，不含硫，燃烧后不会产生硫氧化物，且不含碳-碳键（产生颗粒物），能有效减少颗粒物和硫氧化物的排放。然而，由于甲醇的热值和密度相比柴油和重油更小，甲醇燃料的存储空间需求为柴油燃料舱的23倍，所以设计储存甲醇燃料的空间更大。船用发动机厂商曼恩（MAN）的研究表明，相比于船用柴油机，使用甲醇船舶燃料可以降低30%50%氮氧化物排放。由于甲醇自身不含硫，使用甲醇船舶燃料，可以减排90%97%硫氧化物、90%颗粒物以及减少15%二氧化碳的排放。此外，相比当下最热门的液化天然气（LNG）燃料船，甲醇最大的优势在于其不需要低温储存和绝热，因而燃料舱的设计和建造非常简单，船自身的改造成本非常低。加注甲醇对岸上的投资也较少，主要在现有的燃料加注基础设施上做一些改动即可，但LNG则需要专用的加注码头。据了解，目前马士基、达飞轮船等主流航运公司正在测试两种不同的“绿色”甲醇燃料生产方式。一种是由从农业和木材废料、城市垃圾中提取的固体和液体生物质制成的“生物质甲醇”；另一种是通过二氧化碳与可再生能源电解水制氢合成的“电制甲醇”，其原料二氧化碳主要来自于碳捕捉和封存项目。因此，绿色甲醇从生产到消耗的过程能直接实现闭合碳循环。政策推动温室气体减排 甲醇船用燃料异军突起国际海事组织（IMO）的研究报告显示，航运业温室气体排放量占全球排放总量的2.5%，每年产生大约9.4亿吨二氧化碳。因此，降低国际船舶使用传统化石燃料产生的温室气体排放显得尤为重要。早在2011年7月，IMO强制性船舶能效措施首次启动，第一套提高新造船舶能效的强制性措施得到通过，从根本上改变了全球新造船队在节能减排方面的导向。至此，解决全球航运温室气体排放监管工作正式拉开帷幕。2018年，IMO又通过了一项关键性措施，旨在到2030年，将所有船舶（包括新造船舶和现有船舶）的二氧化碳排放量在2008年的基准上降低至少40%；到2050年，碳强度在2008年的基准上降低至少70%。2020年1月1日起，IMO规定船舶在北欧、北美和甲醇船用燃料：前景可期，市场化尚需时日 中信建投期货 刘书源在我国实现碳中和、碳达峰以及IMO政策的背景之下，全球船舶减排压力日益增大，航运业不断提升对清洁燃料的需求，甲醇作为一种创新的低碳船舶燃料（内燃机的燃料），相对于高、低硫燃料油来说，具有较好的经济性、环保性。9月29日，中国石化燃料油公司为国内首艘甲醇双燃料船舶首航加注90吨甲醇燃料，成为国内第一个开展甲醇燃料加注作业的船燃供应企业。Clarkson数据显示，截至2022年10月，全球已有20艘运营船舶将甲醇作为加注燃料，使用甲醇燃料设计的船舶订单为42个，这其中包括2022年19月新增的19个甲醇燃料船订单。我们认为，甲醇作为船用燃料，未来的发展前景可期，但要实现成熟市场化尚需时日。我国建造的首艘甲醇双燃料动力绿色船舶33中国石油和化工December 2022甲醇燃料船舶应运而生 我国已实现加注零突破在经历了上一个船舶产能出清的周期之后，全球造船市场的主要玩家为中、日、韩三国。然而，日本在上世纪90年代经济衰退后，造船业也淡出市场，目前仅剩中、韩两国争夺造船市场份额。目前甲醇船用发动机分为两种。一种为双燃料发动机，即可单独使用甲醇为燃料（使用柴油引燃），也可单独使用燃油的发动机；另一种为单一燃料发动机，只能使用甲醇为燃料，不能转换至以任何其他类型燃料运转的发动机。在世界甲醇船舶内燃机研发方面，主要以瓦锡兰和曼恩（MAN）两家公司为主。MAN的ME-LGIM双燃料发动机可以使用甲醇、重油、船用柴油或船用汽油，使用甲醇时，重油、船用柴油或船用汽油作为引燃燃料。同时，甲醇和其他燃料之间可以实现无缝切换。与传统重油发动机相比，以甲醇为燃料的发动机在测试中表现出同样或较高的效率。2015年，全球第一艘甲醇燃料船为Germanica号渡轮，瓦锡兰将Stena Germanica的4台发动机改装成以甲醇为燃料；2019年9月，国内首艘甲醇燃料动力船艇“江龙号”下水，该船自重172吨，发动机主体是通用船用柴油发动机，但增加了甲醇和空气的混合装置、甲醇控制单元、甲醇燃料供给系统等配件。双燃料模式之下，“江龙号”碳烟排放可以减少50%70%；2020年，全球最大的甲醇动力油船公司Waterfront Shipping 在现代尾浦造船订造了8艘49999载重吨级的甲醇动力船，计划在20212023年交付，搭载的是MAN第二代双燃料发动机。总而言之，目前新建船舶订单中对甲醇燃料的关注度越来越高，多以双燃料为主，未来也规划了甲醇制氢燃料电池技术，可选择性也越来越强。2022年9月29日，中国石化燃料油公司为国内首艘甲醇双燃料船舶（4.99万吨）首航加注90吨甲醇燃料，成为国内第一个开展甲醇燃料加注作业的船燃供应企业。此次加注的船舶由中国船舶集团旗下广船国际自主研发建造，配备了甲醇双燃料驱动系统，可采用燃油、燃油水合物、甲醇、甲醇水合物4种燃料模式驱动，能够控制燃烧状态以降低废气排放，不需要安装废气处理系统即可满足国际海事组织最高等级排放要求，最高可减少75%的碳排放。截至今年10月，中国船舶集团旗下物资公司下属中船恒宇能源（上海）有限公司已经顺利完成了3艘中国船舶集团旗下广船国际自主研发设计建造的4.99万吨甲醇双燃料化学品/成品油船的甲醇燃料加注工作，累计加注甲醇燃料240吨，实现了国内甲醇燃料船加注零突破。当前全球需求较为有限 未来市场化仍面临挑战我们对甲醇船用燃料需求进行测算，由于甲醇船用燃料可收集的具体消耗数据较少，我们仅作一个理论上的测算，结果可能存在误差。新加坡NYK Bulkship运营的Takaroa Sun的油化品船，载重4.99万吨，可使用常规燃料及甲醇作为动力燃料，从2019年9月到2021年9月，该船在甲醇上运行了约5000小时，消耗了6000吨燃料。马士基表示，订造的规模为16000TEU的12艘甲醇双燃料船全部投入运营后，每年预计消耗42万54万吨的绿色甲醇作为燃料。通过以上两条数据两个我们可以推算出，一艘载重4.99万吨双燃料动力船平均每小时消耗甲醇为6000/5000=1.2吨/小时。理论上计算，每年消耗甲醇吨数为1.236524=1.05万吨。一 艘 1 6 0 0 0 T E U 规 模 的 双 燃 料 船 平 均 每 年 消 耗 甲 醇(42+54)/2/12=4万吨。全球现有运营甲醇燃料船舶的保有量为20艘，根据以上推导的数据计算，假设其中两种规模占比为1 1，则目前船用甲醇燃料每年消耗1.0510+410=50.5万吨，整体消耗量也较为有限。从国家能源安全角度来说，我国必然采取能源多元化的战略，且在国家“双碳”政策的引导之下，甲醇作为一种更为理想的清洁能源，将逐步得到更广泛的应用。然而，我国甲醇船用燃料仍处于起步阶段，对于相关具体政策和投资还需进一步完善，比如出台甲醇船舶燃料加注的相关操作指南，以及在加注等配套设施方面建立标准化、流程化体系。其次，相关研究表示目前甲醇仅作为航运业实现减碳目标的过渡性燃料，其余燃料也可能会替代甲醇燃料的份额，比如LNG、LPG、氢等燃料。此外，未来绿色甲醇的制备也存在不确定性，比如绿色甲醇整体转化效率低，催化合成的环境要求较高。整体来看，甲醇船用燃料已经逐渐起步，但距离真正成熟的市场化阶段还有很长的路要走。资料来源：C l a r k s o n，中信建投期货