2022-09-12重要提示：本报告难以设置访问权限，若给您造成不便，敬请谅解。我司不会因为关注、收到或阅读本报告内容而视相关人员为客户；市场有风险，投资需谨慎。投资咨询业务资格：证监许可【2012】669号化工研究团队研究员：胡佳鹏（甲醇、尿素）021-80401741hujiapeng@citicsf.com从业资格号：F3039655投资咨询号：Z0013196黄谦（PTA、乙二醇）021-80401738huangqian@citicsf.com从业资格号：F3063512投资咨询号：Z0014611杨家明（燃料油、沥青）021-80401704yangjiaming@citicsf.com从业资格号：F3046931投资咨询号：Z0015448中信期货研究专题报告(燃料油)航运碳中和：碳中和政策对航运市场影响（二）摘要：碳中和政策大势所趋，航运业碳减排刻不容缓：船舶能效设计指数(EEXI)将于2023年1月1日正式实施，航运业的二氧化碳排放量将每年下降6%，到2050年降至1.2亿吨。国际海事组织（IMO）于2018年4月通过了航运业温室气体减排初步战略，以2008年碳排放为基准，提出到2030年将航运业碳排放强度降低40%，2050年碳排放强度降低70%（碳排放总量降低50%）的明确目标。全球海运运力变动受政策影响不确定性增大：经济增长驱动海运需求提升，海运需求提升带动运力增长，分船型来看未来运力增长仍集中在集装箱、干散货和油轮主力船型。分燃料类型看，运力的增长不仅要考虑到经营效益，也须考虑航运碳减排政策要求，船东要在当前不确定的环境下决定扩张、更新何种类型的船只，要适应脱碳、零排放环境法规的变化，航运业需要更先进的技术或替代燃料来提高船舶能效，技术、可选燃料不确定性较大，未来运力的变动不确定性较大。航运减碳影响深远：二氧化碳排放受船型、速度、大小、船体设计、压舱物、技术以及使用的燃料类型等因素影响。船东将在现有技术条件下根据难易程度选择适合自己的减碳方式，比如短期选择降速手段（只有约15%的船舶满足新规要求，85%的集装箱船需降低航速以满足EEXI要求，有效运力将减少6%到10%），中期LNG船舶、甲醇燃料应用增多、船舶大型化成为趋势，长期随着技术的发展航运减碳将向替换燃料倾斜，例如氢气、氨气燃料船舶。航速下降导致市场有效运力下降，船舶航行时间延长导致海运总成本提升，运力增加、替代燃料船舶需要资本支出提升来实现，运力不足导致经济增速回落、运费上涨概率提升，降速导致单船油耗下降，尽管运力提升，燃料油需求增速或较前期下调。本系列专题主要探讨碳中和政策对航运业的影响，分为碳中和政策介绍、航运业碳排放趋势、航运业降碳路径、航运业降碳影响四个方面。报告要点中信期货专题报告（燃料油）2/40目录摘要：.....................................................................................1一、航运业碳排放趋势（碳排放强度）........................................................4免责声明..................................................................................40图目录图1：2021年全球航运燃料类型...............................................................................................................4图2：航运碳排放因子...............................................................................................................................5图3：海运贸易量与航运二氧化碳排放....................................................................................................6图4：航运二氧化碳排放与排放强度........................................................................................................6图5：航运碳减排时间线............................................................................................................................7图6：航运业二氧化碳排放量展望单位：十亿吨/年............................................................................7图7：航运新规时间线（旧版本）............................................................................................................8图8：航运新规时间线（新版本）..........................................................................................................9图9：国际航运碳强度规则下的营运类和技术类碳强度指标对比......................................................13图10：碳转换系数CF.................................................................................................................................16图11：样本船舶2021年相关航行及油耗数据........................................................................................19图12：样本船舶的CII计算结果单位：g/t·nmile....................................................................19图13：不同船型载重与营运碳排放强度attainedCII单位：g/t·nmile.....................................20图14：船型大小与营运类碳强度EEOI关系............................................................................................21图15：2019年不同船型CII参考基线计算参数.....................................................................................22图16：相较于2019年CII参考基线的折减系数....................................................................................23图17：各船型EEDI基线值计算公式表....................................................................................................24图18：要求的船舶能效指数RequiredEEXI公式示意图......................................................................24图19：CII评级边界..................................................................................................................................25图20：CII评级边界与要求营运碳强度变化...........................................................................................25图21：各船型CII评级边界线参数表......................................................................................................26图22：样本船舶ReferenceCII及2023年各评级边界值....................................................................26图23：样本船舶2023年CII评级结果%................................................................................................27图24：四种样本船型2023-2026年C级及以上船舶占比%..................................................................28图25：散货船2023-2026年CII评级占比变化%..................................................................................28图26：集装箱船2023-2026年CII评级占比变化%..............................................................................28图27：杂货船2023-2026年CII评级占比变化%..................................................................................29图28：油船2023-2026年CII评级占比变化%......................................................................................29图29：17.4万方LNG船能效指数测算参数表.........................................................................................31图30：2020年LNG燃料集装箱船的燃油消耗数据.................................................................................31图31：AttainedEEXI计算方法...............................................................................................................32图32：2023-2026各年折减率和RequiredCII......................................................................................33图33：17.4万方LNG船2023年碳强度指标评级边界示意图...............................................................33中信期货专题报告（燃料油）3/40图34：2020年LNG燃料集装箱营运CII计算与评级结果.....................................................................34图35：2020年LNG燃料集装箱船LNG的热能贡献率、碳排放贡献率及评级情况.............................34图36：2012-2018全球航运温室气体排放...............................................................................................38图37：历年航运碳排放强度变化（较2008年）....................................................................................38中信期货专题报告（燃料油）4/40一、航运业碳排放趋势（碳排放强度）现有船舶燃料主要为化石燃料（低硫燃料油+高硫燃料油+柴油+LNG），航运业碳排放与船舶油耗密切相关。图1：2021年全球航运燃料类型燃料类型船只吨位（GT）标箱（TEU）载重吨（dwt）船只占比GT%TEU%dwt%VeryLow-Sulphur(VLS)IntermediateFuelOil(IFO)3618899371525918384210153408304636.2669.0870.9772.11VLSMarineDieselOil(MDO)33118296986751499292788634133.182.060.581.31IFO380363528329953369494824373860403.6419.6926.8320.56VLSMarineGasoil(MGO)253974411423446767699512.540.520.130.32Ultra-LowSulphur(ULS)MDO38169758770006616270.380.050.030.03LNG,VLSIFO37336964811144014301598170.372.570.561.42LNG,VLSMDO168108140601270381907430.170.750.050.39IFO18016673515897595595361730.170.510.290.45ULSIFO43352580156174386390.040.020.060.02LNG,VLSMGO37424846104306620.040.0300.02LNG324593802601390390.030.0300.01MDO2265279716291886520.020.050.010.01ULSMGO2226594165710.02000.030Biofuel18360677116843864340.020.030.050.02MGO128802221220030.010.060.010.020.06Methanol,VLSIFO113363775520440.010.020.030.010.02Ethane,VLSIFO72925952647500.010.020.010.010.02Nuclear61445731324500790.010.010.010LPG,VLSIFO52367522726900.010.020.010.010.02Biofuel,LNG44385139070000.010CompressedNaturalGas(CNG),VLSMDO311105810532500.01000.01IFO380,LNG22511441840000.02000.02MDO,MGO21832541603000.01000.01Biofuel,VLSMGO26810987600000VLSIFO,WellFuel18695216654600.010.0100.01CNG,VLSMGO1307423147300000LNG,MDO165314600224370000IFO380,MGO11492151918900.01000.01Methanol1518371067000000Nuclear,VLSMDO133500900000-00Unknownfueltype22998634359881152386935642123.044.410.443.26GrandTotal998001438599714259041222127304575100100100100Worldtotalknownfueltype768021375163726257888842057948154100100100100资料来源：UNCTAD中信期货研究所从航运碳排放影响因子看，燃油消耗是影响航运碳排放较关键的因素，此外政策、全球经济增速、运力变动等因素均影响航运的碳排放水平。中信期货专题报告（燃料油）5/40图2：航运碳排放因子资料来源：IMO中信期货研究所IMO认为航运二氧化碳排放评估有六步：1）建立航运量与经济增速、人口的相关关系。2）基于GDP与人口增速预测航运量3）收集政府间气候变化专门委员会（IPCC）对于能源消费演变和消费水平4）使用能源消费预测来预测航运量5）描述船队和活动、预测未来船队组成6）预测船舶能效中信期货专题报告（燃料油）6/40图3：海运贸易量与航运二氧化碳排放图4：航运二氧化碳排放与排放强度资料来源：DNV中信期货研究所资料来源：DNV中信期货研究所随着航运业减排进程不断推进，作为替代能源代表选手的液化天然气（LNG）逐步崭露头角。据全生命周期（Well-to-Wake）研究证实，使用LNG作为船用燃料可以带来显著的环境效益，与油基船用燃料相比，可减少21%的排放。与常规船用燃料相比，使用LNG作为船用燃料可以将硫氧化物降至几乎为零，氮氧化物降低95%，颗粒物降低99%。尤其近几年，全球LNG需求迎来爆发式增长，使得LNG在世界能源结构中的地位不断被拉高。尽管全球LNG消费再2011-2016年只增长了1700万吨，但在2017年和2018年，LNG需求猛增至6300万吨，2018年，全球LNG市场规模更是达到了3.2亿吨。究其原因，很大程度是因为IMO下属海上环境保护委员会在2016年10月召开的第70次会议上通过的一项决议——2020年1月1日起，全球船用燃料硫排放上限从目前的3.5%下调至0.5%。值得注意的是，2020年2月，IMO污染预防及响应分委会起草了有关防治船舶污染的《MRPOL公约修正案》，禁止船舶运载不符合标准的燃料油，这意味着除安装废气处理装置的船舶外，禁止船舶运载任何硫含量超过0.5%的燃料油，这直接或间接地导致了LNG燃料需求的波动，将LNG应用推向了又一高潮，或暗示LNG船舶应用带来的碳排放强度下降对航运碳减排效果显著。在IMOMEPC75会议前期，环保组织清洁航运联盟（CleanShippingCoalition）向IMO递交了一份技术报告，声称LNG燃料中的甲烷成分将加快温室气体排放总量的增长，尽管它的含碳量较重燃油要低。该组织呼吁IMO将LNG从低碳替代燃料的名单中剔除，该联盟表示，从长远来看，在帮助航运业实现2016年巴黎协定设定的温室气体减排目标上，LNG是没有未来的。该组织认为，IMO的温室气体减排战略应当关注真正的“低碳燃料”。该联盟在提案中提到：“作为一种暂时呈现液态但在自然状态下为气态的化石燃料，LNG大部分由甲烷构成，甲烷不仅是一种燃料，自身还是一种强大的温室气体……尽管其生命周期很短（大约10到12年），单以100年时间来计算，每克化石甲烷对气候造成的直接影响确实等量二氧化碳的30倍，换句话说，甲烷在10到12年里给地球产生的热量是等量二氧化72074076078080082084086088090044000460004800050000520005400056000580006000062000201320142015201620172018海运贸易量十亿吨海里航运二氧化碳排放百万吨13.0013.5014.0014.5015.0015.5016.00720740760780800820840860880900201320142015201620172018航运二氧化碳排放百万吨二氧化碳强度克/吨里中信期货专题报告（燃料油）7/40碳在100年里产生的30倍。”其实，有关对于LNG“清洁”属性的质疑早已存在，但行业有一种观点认为，虽然LNG燃料并不是一种十全十美的最终方案，但在温室气体减排方面，LNG确实有巨大优势，LNG将是航运业通往零排放目标的最佳过渡能源。而且不可否认，在未来几年内，LNG船舶将是所有替代燃料中应用最广泛的一种。政策：图5：航运碳减排时间线资料来源：DNV中信期货研究所图6：航运业二氧化碳排放量展望单位：十亿吨/年资料来源：DNV中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）8/40为减少航运业温室气体排放，国际海事组织（IMO）于2018年4月通过了航运业温室气体减排初步战略。以2008年碳排放为基准，提出到2030年将航运业碳排放强度降低40%，2050年碳排放强度降低70%（碳排放总量降低50%）的明确目标。国际海事组织（IMO）在海洋环境保护委员会（MEPC）解决船舶温室气体排放的历史追溯到1997年。重要的里程碑事件是2011年新造船只能效设计指数（EnergyEfficiencyDesignIndex）和船舶能效管理计划（ShipEnergyEfficiencyManagementPlan），2018年IMO温室气体减排战略（InitialIMOStrategyonReductionofGHGemissionsfromships）。影响CO₂排放量的因素很多：船型、速度、大小、船体设计、压舱物、技术以及使用的燃料类型等。船东将在现有技术条件下根据难易程度选择适合自己的减碳方式，比如短期选择降速手段。图7：航运新规时间线（旧版本）资料来源：DNV中信期货研究所ineeelGllelnmtindtlletintemetinineeelGdeineGGtteglltinineeelEU₂mniting，etingndeiitinglllEEelti/teEttemGGedtinmeeEEeEEeineeElitinEUETinldeiing中信期货专题报告（燃料油）9/40图8：航运新规时间线（新版本）资料来源：DNV中信期货研究所船舶能效设计指数(EEXI)将于2023年1月1日正式实施，航运业的二氧化碳排放量将每年下降6%，到2050年降至1.2亿吨。国际海事组织(InternationalMaritimeOrganization，IMO)海上环境保护委员会于2021年6月召开第76届会议，对防污公约(以下简称MARPOL公约)附则Ⅵ进行了较大修订，其中新增的第28条引入了船舶营运碳强度指标(Operationalcarbonintensityindicator，CII)，用以衡量船舶单位运输工作量二氧化碳的平均排放量，并将营运碳强度指标分为达到的年度营运碳强度指标(Attainedannualoperationalcarbonintensityindicator，AttainedCII)和要求的年度营运碳强度指标(Requiredannualoperationalcarbonintensityindicator，RequiredCII)两类。从2023年开始，对于5000总吨及以上适用的国际航行船舶，每年将根据船舶的AttainedCII与RequiredCII的对比结果对其进行评级。对于评级较差的船舶，将可能影响其获得碳强度指标的符合声明，会给其正常营运带来诸多不利影响。船舶碳强度指标(CarbonIntensityIndicator，CII)可分为营运类和技术类两种。船舶营运碳强度指标中信期货专题报告（燃料油）10/40有船舶能效营运指数(EnergyEfficiencyOperationalIndicator，EEOI)、船舶营运能效性能指数(EnergyEfficiencyPerformanceIndicator，EEPI)、年度营运能效指数(AnnualEfficiencyRatio，AER)等。船舶营运类碳强度指标是根据船舶在一段时间内的实际营运数据计算得到的，会随着船舶的营运状况而波动，具有一定的偶然性，可通过人为调控船舶营运状况来控制，可操作性很大。船舶技术碳强度指标有新造船能效设计指数(EnergyEfficiencyDesignIndex，EEDI)、现有船能效指数(EnergyEfficiencyExistingShipIndex，EEXI)、现有船舶设计指数(ExistingVesselDesignIndex，EVDI)等，是船舶在理论设计情况下的碳强度指标，表示船舶固有的设计能效特性，可视为常数，是恒定不变的(除非船舶经过重大改建)。EEDI新船设计能效指数、SEEMP船舶能效管理计划，于2015年施行，所有400总吨或以上国际航行新船，必须达到新的EEDI要求，将能效指数降低10%，2020年-2024年间再降低10%，2024年后要达到减排30%的目标，已下水的国际航行船舶，亦要符合SEEMP中列明的准则。EEDI反映船舶满载正常航行过程中，单位载重吨（TEU或人）、单位航程的主机和辅机消耗燃料排放CO₂质量，计算公式为EEDI=CO₂emission/Transportwork，越大表明船舶能效水平越低。伦敦时间2020年11月17日，国际海事组织(IMO)海洋环境保护委员会第75届会议(MEPC75)正式批准了关于航运减排短期措施的MARPOL附则VI修正案草案，并拟在MEPC76会议上正式通过。至此，对现有船实施能效要求的“靴子”终于落地。作为实现国际海事组织航运温室气体减排初步战略的第一项强制性要求，加之其自带的“追溯”属性，这一规则的出台得到了各方的广泛关注。与此同时，MEPC75会议还通过了对超大型散货船的EEDI基线修订和对部分船型修改EEDIPhase3实施时间和实施要求的MARPOL附则VI修正案。后续这一系列船舶能效新规则的强制实施，将对未来现有船市场产生重大而深远的影响。2021年6月，IMO通过了CO₂排放新规应用于现行船只：现有船的技术能效（EEXI：EnergyEfficiencyExistingShipIndex）、营运碳强度指标（CII：theCarbonIntensityIndicator）、船舶能效管理计划（SEEMP：theenhancedShipEnergyEfficiencyManagementPlan）。欧盟计划2030年碳排放削减55%（较1990年），2050年实现碳中和，中国计划在2060年前实现碳中和，美国计划2030年削减温室气体排放50%（较2005年），日本、加拿大也有类似的削减40%-45%排放量的目标。为了保证船舶营运碳强度指标机制的顺利实施，四个相关导则，分别为《2021年营运碳强度指标和计算方法导则》(以下简称G1导则)、《2021年与营运碳强度指标联合使用的参考基线导则》（以下简称G2导则）、《2021年与参考基线相关的营运碳强度折减系数导则》(以下简称G3导则)和《2021年船舶营运碳强度评级导则》(以下简称G4导则)，通过该四个导则的联合使用，可以对每一适用的船舶进行CII的计算和评级。新规则具体的技术要求：中信期货专题报告（燃料油）11/40为加快航运温室气体减排的步伐，促使航运温室气体排放尽快达到峰值，IMO基于对满足EEDI要求船舶的能效相关数据的收集和分析，将集装箱船、杂货船、LNG运输船、具有非传统推进系统的豪华邮轮和15000载重吨以上的气体运输船五种船型的EEDI第三阶段（Phase3）要求提前至2022年4月1日执行，并将其中具有较大减排潜力的集装箱船的EEDI第三阶段折减系数按照不同吨位从30提升到了30～50不等。同时，为了后续更好地评估EEDI规则的实施情况及其对航运减排带来的影响，本次通过的MARPOL附则VI修正案还加入了对EEDI船舶的数据收集强制性要求。另一方面，对满足EEDI要求存在困难的超大型散货船，经过多轮MEPC会议讨论，最终确定采用与滚装船相同的处理方式，对279000载重吨以上的散货船，在计算船舶EEDI基线时取279000载重吨。在现有船能效要求方面，与前期将现有船技术能效短期措施和营运能效短期措施分别进行讨论的模式不同，船舶温室气体减排会间会第7届会议(ISWG-GHG7)经过多轮讨论，最终形成了针对现有船能效要求的基于目标型(goal-based)的技术能效和营运能效融合方案，并基于此起草了“关于强制实施目标型技术和营运措施以减少国际航运碳强度”的MARPOL附则VI修正案草案，要求规则生效后，现有营运船(包括EEDI要求生效前的船舶和已满足EEDI要求的船舶)既要满足技术能效(EEXI)要求，还要满足营运能效(CII)要求，同时船舶还需按照年度营运能效进行分级(A-E级)。现有船的技术能效(EEXI)要求框架参照新造船EEDI要求框架制定，是根据船舶固有技术参数并考虑主机限定后功率进行评估得到的能效指数，其所适用船型也与EEDI要求适用船型一致。目前MARPOL附则VI修正案草案对各船型的RequiredEEXI的设定基本等同于2022年4月1日生效的对新造船的RequiredEEDI要求，但对200000载重吨及以上的散货船和液货船、120000载重吨以下的集装箱船，及滚装客船和滚装货船的要求有所放宽。现有船AttainedEEXI的计算和验证导则也参照新造船AttainedEEDI的计算和验证方法制定，目前已基本成型，MEPC75后将成立通信工作组对其进行完善，并报ISWG-GHG8和MEPC76审核和批准。同时，考虑到限定主机功率很可能成为现有船为满足EEXI要求所采取的主要手段，通信工作组还将同步推出“为满足EEXI要求采用的轴功率/主机功率限定系统及其储备功率使用导则”草案。营运能效方面，将采用CII作为指标以表征船舶实际的营运能效水平。在规则强制生效后，每个日历年需对船舶CII进行验证，同时还需根据该船营运能效在当年全球船队中的排名对船舶CII进行年度评级。根据目前的修正案草案，表现不佳的船舶暂时不会直接导致惩罚性后果，但需要制定改正计划并纳入船舶能效管理计划(SEEMP)。与IMO燃油数据收集机制和现有船技术能效要求相一致，针对现有船的营运能效要求及分级机制仅适用于5000总吨及以上的EEDI适用船型。中信期货专题报告（燃料油）12/40虽然针对船舶营运能效的规则要求已经推出，但是就CII的具体指标、要求基准线、为达到IMO温室气体减排初步战略要求所需达到的折减比例、AttainedCII的计算和验证方法、年度评级级别范围的设定，以及需要与之配套的SEEMP的制订和实施要求等，目前均尚无具体要求，有待MEPC75会后通信工作组进一步制定，并在ISWG-GHG8提交审核。新规则中的不确定因素虽然针对现有船温室气体减排短期措施的MARPOL附则VI修正案草案已经明确，但其配套的技术文件仍在讨论之中，即使是技术能效(EEXI)已经相对成型的计算验证导则，也仍存在一定的不确定性。与EEDI相同，在EEXI计算中船舶的EEXI航速也是决定船舶AttaintedEEXI值的关键参数。按照ISWG-GHG7/2/7提供的EEXI计算导则草案，现有船的EEXI航速可以通过经符合EEDI验证指南要求的模型试验获得的速度功率曲线得到，也可以通过由IHSFairplay数据库数据统计回归得到的估算方法获得。经前期对大量实船的EEXI航速计算评估发现，该EEXI航速估算方法对本身设计较好、技术能效较高的船舶而言，可能会出现EEXI航速被严重低估的问题。即使后续该方法在通信工作组中被修订和完善，基于数据统计回归得到的方法在其适用性上仍可能会存在一定的局限性。在EEXI计算中的另一重要参数是计入其中的船舶主机功率。在AttainedEEDI计算时，这一参数PME的取值是75%MCR。考虑到主机功率限定将会成为现有船满足EEXI要求的主要途径，而限定后的主机功率MCR（limit）不像主机额定功率MCR一样留有一定的功率冗余，因此在对限定功率后的主机进行AttainedEEXI计算时，PME取75%MCRlim还是87%MCRlim，有待进一步讨论。而就CII而言，其具体指标的确定是基准线、折减率和相关计算验证导则等制定的先决条件。IMO第四次温室气体报告中，对船舶的营运能效分别采用了EEOI(EnergyEfficiencyOperationalIndicator)、AER(AnnualEfficiencyRatio)、DIST(CO₂emissionsperdistancetravelled)和TIME(CO₂emissionsperhourunderway)四个指标进行衡量，其中EEOI和AER是目前用于船舶营运能效考核的主要参数，也是现有船营运能效指标的热门选项，但两者的计算方法使其在作为营运碳强度指标方面都并不完美。EEOI是一段时间内船舶实际运营排放的二氧化碳总量与实际客货周转量之间的比值，亦即运输单位客货行进单位距离所产生的二氧化碳排放量。货物的装载率将对这一指标的最终数值产生重要影响。这一参数不仅反映了船舶的船型特征，还直接反映了船公司的经营状况，具有较高的经济敏感性。此外，如果将EEOI作为船舶营运能效的计算指标，还需对船舶的实际载运数据进行收集和上报，这是目前的IMO数据收集机制尚未涵盖的。AER则是船舶年度二氧化碳排放量与船舶载重吨和航行距离乘积的比值，相中信期货专题报告（燃料油）13/40较EEOI计算更为简便，也不存在计算参数获取方面的问题，但这一计算模式却会导致船舶空载所获得的营运能效反而更好的问题。CII具体指标的选取并不是一个简单计算方法的选择，作为船舶的营运碳强度指标，它还将用于航运温室气体排放是否满足IMO温室气体减排初步战略要求的衡量。按照初步战略的要求，与2008年数据相比，全球航运的碳排放强度到2030年须降低40%，2050年降低70%。按照IMO第四次温室气体报告的研究结论，对相同的航运数据，采用不同的营运碳强度指标所得到的减排比例也会不同。因此，CII指标的选取将是整个船舶营运能效评价体系最大也最为重要的未知数。关于营运能效要求需要关注的另一个问题是船舶CII年度A-E分级的“带宽”。按照MARPOL附则VI修正案草案要求，对于不满足C级要求的D级或者E级船舶而言，在其后续运营中可能会面临一系列问题，而A-E分级的“带宽”将直接决定会落在这一区域中的船舶的数量和比例。按照中国提案ISWG-GHG7/2/21的建议，A、B、C、D和E五级的船舶数量分别占船舶总数的15%、20%、30%、20%和15%。按照欧盟提案ISWG-GHG7/2/27的建议，则是根据该年度与前一年度某一船型所有船舶AttainedCII的平均变化率三等分得到B、C、D三级的分布区间，超出部分分别为A级和E级。图9：国际航运碳强度规则下的营运类和技术类碳强度指标对比碳强度指标适用对象CO₂排放量计算方法数据来源数值特征单位形式要求值年折减率证书营运类EEOI船舶自愿试用燃料法船舶营运后统计得到的能耗和营运数据实际变量，是波动的g/(t·nmile)无无无EEPIcbDISTcldistAER5000总吨及以上的EEDI适用船型国际航行船舶强制要求有有符合声明cgDIST技术类EEDI400总吨及以上的EEDI适用船型国际航行新造船强制要求船舶建造设计参数理论变量，是固有的g/(t·nmile)有有国际能效证书EEXI400总吨及以上的EEDI适用船型国际航行现有船强制要求资料来源：IMO中信期货研究所《防污公约》附件VI修正案草案将于2021年6月在MEPC76中审议通过，预期于2023年1月1日生效。关于支持准则的进一步工作正在通信小组中进行，并将在5月的中期会议中进行讨论，然后在MEPC76进行审议。目前还在与联合国贸易和发展会议（UNCTAD）合作拟订一项影响评估。本质上，EEXI是EEDI对现有船只的应用，并提供额外的指导。它将应用于与EEDI相同的船舶类型，并将使用相同的EEDI基线。中信期货专题报告（燃料油）14/40船舶碳强度，也就是船舶CO₂排放指数(这里的“指数”是指任何两个数值对比所形成的相对数)，即表明船舶单位运输工作量的CO₂排放量，其将船舶CO₂排放量与运输工作量联系起来。用船舶碳强度来等价表述船舶CO₂排放指数，更为简洁和形象。由于目前船舶消耗的能源基本是含碳燃料，非含碳燃料基本为零，船舶CO₂排放量与船舶燃料消耗量直接相关，船舶碳强度亦可提供船舶关于燃油效率方面的信息，因此船舶碳强度指标也是应用于特定船舶类型以表征船舶能效性能的指标，又可称船舶碳强度指标为船舶能效指标。船舶碳强度数值越低，则表示船舶能效水平越高。总的来说，船舶碳强度是一个抽象的、笼统的、宽泛的、指示性的概念，有多种具体表现形式，也就有了多种碳强度指标。船舶碳强度可以用以下公式来表示：I=M(CO₂)/W(transport)其中：I为船舶碳强度；M(CO₂)为一段时间内船舶CO₂排放量，t；W(transport)为船舶运输工作量。1.CII的计算船舶营运CII的计算与评级可分为4个步骤：第一步，根据《CII导则》和某船型船舶的基本信息及报告的日历年y的营运数据，计算该船舶日历年y达到的年度营运CII。第二步，根据《CII参考基线导则》，计算某船型船舶的营运CII参考基线。第三步，根据《CII折减系数导则》，计算某船型船舶日历年y的要求的年度营运CII。第四步，根据《CII评级导则》，计算某船型船舶日历年y的4个评级边界值，比较该船舶日历年y的达到的年度营运CII与4个评级边界值，确定该船舶评级结果。G1导则对船舶CII的计算方法作了明确规定，即船舶在一个日历年排放的二氧化碳总质量与其所进行的总运输工作量之比，计算公式如下：attainedCIIship=M/W其中：M为船舶一个日历年排放二氧化碳的总量，g；W为船舶一个日历年所完成的总运输工作量，DWT·nmile或GT·nmile。船舶一个日历年排放二氧化碳总量M的计算公式如下：M=∑FCj×CFj其中：j为燃油类型；FCj为根据IMO数据收集系统公布的一个日历年燃油j消耗的总质量，g；CFj为燃油j的燃油质量与二氧化碳质量换算系数。船舶一个日历年所做的总运输工作量W的计算公式如下：W=C×Dt中信期货专题报告（燃料油）15/40其中：对于散货船、液货船、集装箱船、气体运输船、LNG运输船、滚装货船、杂货船、冷藏货船和兼用船，C为船舶的载重吨(DWT)；对于邮轮、滚装货船(车辆运输船)和滚装客船，C为船舶的总吨(GT)；Dt为船舶一个日历年内的航行总距离，nmile。船舶CO₂排放量的计算计算船舶CO₂排放量的方法有燃料法和动力法两种。(一)燃料法计算船舶CO₂排放量用燃料法计算船舶CO₂排放量，就是根据船舶在一定时间内各种燃料的消耗量，计算出船舶CO₂排放量，其核心是计算各种燃料消耗量和选择各种燃料对应的碳转换系数。一定时间内，燃料法计算的船舶CO₂排放量等于船舶各种燃料消耗量与燃料对应的碳转换系数的乘积的总和。目前营运类和技术类碳强度指标皆采用燃料法来计算船舶CO₂排放量，只是获取燃料消耗量的方式有所不同，区别在于营运类碳强度指标根据船舶报告的燃料消耗量直接计算CO₂排放量，技术类碳强度指标则根据动力装置功率和燃油消耗率，间接计算出燃料消耗量，从而计算CO₂排放量。1.燃料法计算营运类碳强度指标的船舶CO₂排放量通过收集船舶能耗和营运数据，采用燃料法计算船舶CO₂排放量，进而可较为容易地实现营运类碳强度指标的计算。因此，目前营运类碳强度指标采用燃料法来计算船舶CO₂排放量，用以下公式表示MRY，CO2=∑jFCj×CFj其中：FCj为一定时间内船舶报告的消耗燃料j的质量，t；CFj为燃料j的碳转换系数，t-CO₂/t-Fuel。2.燃料法计算技术类碳强度指标的船舶CO₂排放量技术类碳强度指标是在设计的理想环境和标准工况下计算得到的。技术类碳强度指标采用燃料法计算船舶CO₂排放量，CO₂排放量等于各种动力装置的功率、运行时间、燃油消耗率、碳转换系数等各项的乘积的总和，用以下公式表示：MRJ，CO2=∑i∑jPi×SFCi×hi×CFj其中：Pi为动力装置i的功率，kW；SFCi为动力装置i在Pi状态下的燃油消耗率，g/kWh；hi为动力装置i在Pi状态下的运行时间，h；j为动力装置i在Pi和SFCi状态下使用的燃料；CFj为燃料j的碳转换系数，t-CO₂/t-Fuel；Pi×SFCi×hi为动力装置i在Pi和SFCi状态下，在hi内消耗的燃料j的质量，t。技术类碳强度指标是在设计的特定条件(条件恒定)下计算得到的，Pi、SFCi都中信期货专题报告（燃料油）16/40是限定在理想环境和标准工况下的，这些参数视为定值，同时燃料j为NOx技术案卷中包括的适用试验报告中所列的SFCi时所使用的燃料，因此采用燃料法可以较为容易地计算技术类碳强度指标中的CO₂排放量。对于NOx技术案卷中未包含试验报告且制造商未规定SFC或验证者未确认SFC的发动机，SFCME(主机的燃油消耗率)的默认值为190g/kWh，SFCAE(副机的燃油消耗率)的默认值为215g/kWh。3.燃料消耗量的其他计算方式燃料消耗量的获取除了可以通过直接报告和利用动力装置功率、燃油消耗率计算得到外，还可以采用热值效率计算方法，用以下公式表示MRQ，CO2=∑i∑j(Pi×hi/Qj×ηi)×CFj其中：Pi为动力装置i的功率，kW；ηi为动力装置i的效率；hi为动力装置i在Pi状态下的运行时间，h；j为动力装置i在Pi使用的燃料；CFj为燃料j的碳转换系数，t-CO₂/t-Fuel；Qj为燃料j的热值，kJ/kg。热值效率计算方法与技术类碳强度指标中的CO₂排放量计算方法本质上是一样的。因为1/(Qj×ηi)转换过来就是动力装置的燃油消耗率。4.碳转换系数利用燃料中碳的质量分数(碳当量)以及CO₂分子中碳和氧的质量比，可以计算得到燃料的碳转换系数。船舶在世界各地所加装的燃料的碳含量不尽相同，因此，碳转换系数最好由燃料供应商提供以更加精确。目前船舶使用的燃料等级已经标准化，各种燃料的碳转换系数也就相对固定。船舶常用的燃料类型及对应的碳转换系数见下表。图10：碳转换系数CF燃料类型参照等级低热值（KJ/kg）碳当量CF(t-CO₂/t-fuel)柴油/汽油ISO8217DMX级-DMB级427000.87443.206轻燃油（LFO）ISO8217RMA级-RMD级412000.85943.151重燃油（HFO）ISO8217RME级-RMK级402000.84933.114液化石油气（LPG）丙烷463000.81823.000丁烷457000.82643.030液化天然气（LNG）480000.75002.750甲醇199000.37501.375乙醇268000.52171.913资料来源：IMO中信期货研究所用燃料法计算船舶CO₂排放量的优势是相关数据较容易获得，计算方法简单。中信期货专题报告（燃料油）17/40缺陷是：燃料中的所有碳不是都充分燃烧转换成CO₂的，也可转换成CO、黑炭等其他含碳物质；有些燃料没有被燃烧而从发动机中逃逸出来，形成油泥、油渣或其他物质，这部分燃料在统计时也有被扣除，但不能被完全统计。燃料法计算的CO₂排放量往往会偏大。因此，采用燃料法所计算的碳强度指标有一定的误差，而且燃料法不能实时反映船舶碳排放的空间分布特征和时间变化特征。这些缺陷值得后续深入研究，以便改进营运类碳强度指标。(二)动力法计算船舶CO₂排放量用动力法计算船舶CO₂排放量，就是根据船舶在一定时间内各种动力装置的实时功率和CO₂排放因子，计算出船舶CO₂排放量，其核心是获取各种动力装置的功率、对应功率下的CO₂排放因子。动力法计算船舶CO₂排放量可用以下公式表示：MD，CO2=∑i∑jPi×hi×RFj其中：Pi为动力装置i的功率，kW；hi为动力装置i在Pi状态下的运行时间，h；j为动力装置i在Pi状态下使用的燃料；RFj为动力装置i在Pi状态下的CO₂排放因子，t/kWh。动力法的核心是获取船舶的运行状态。利用船舶自动识别系统(AutomaticIdentificationSystem，AIS)，采集船舶实时航行数据，如航速、吃水、航行时间、地理位置(经纬度)等，获取船舶实时的运行状态，结合船舶静态信息，确定船舶主机、副机和锅炉等动力装置的负荷(功率)和工况条件，同时利用测量得到的CO₂排放因子数据库，计算出船舶CO₂排放量，这样可以更好地表征船舶碳排放的空间分布特征和时间变化特征。如果可以实时监测到主机转速，则对确定主机功率更为有利，因为主机功率与转速的三次方成正比(在不考虑海况影响的条件下)。如果用航速间接确定主机功率，虽然航速等于螺旋桨螺距与转速的乘积，但影响因素增多，会造成误差变大。根据船舶所处的经纬度，结合划定的船舶排放控制区和船舶距离海岸线的距离，可以大致判断出船舶所用的油品，从而选择合适的CO₂排放因子。船舶在营运过程中各动力装置的工况复杂多变，这极大增加了用动力法计算船舶CO₂排放量的难度，同时计算所需的AIS数据量巨大，这样造成计算工作量也是巨大的。如要更为精确计算，所需信息的获取难度更大，如船舶主机转速、消耗的燃油品种等，这些都是船舶私密信息且较难实时获得，而且船舶CO₂排放因子的准确度也较难把握。因此，营运类碳强度指标没有采用动力法计算船舶CO₂排放量。而技术类碳强度指标是在设计的理想环境和标准工况下计算得到的，这也决定了采用动力法计算船舶CO₂排放量对技术类碳强度指标不适用。综上，目前动力法在计算碳强度指标时没有被采用。船舶运输工作量的计算对于船舶碳强度指标，船舶CO₂排放量可通过一定的方法来唯一确定，而船中信期货专题报告（燃料油）18/40舶运输工作量因基于需求的载运量和基于供给的载运量的不同，以及船型、所载货物、运输距离的不同而含义多样，这就导致有多种碳强度指标，如EEOI、EEPI、AER、EEDI等，因此船舶运输工作量的单位决定了碳强度指标的单位。一般地，船舶运输工作量为运输货物质量(或所作的功)与运输距离的乘积，用以下公式表示：Wtransport=∑mcargo×D其中：mcargo为船舶运输货物质量(或所作的功)，t；D为船舶运输距离，nmile。船舶运输货物质量(或所作的功)表述如下：①对于散货船、气体运输船、液货船、集装箱船、杂货船、冷藏船、兼用船和滚装货船，为货物总质量，单位为t；②对于滚装货船(车辆运输船)、滚装客船和豪华邮轮，可为总吨(GT)；③对于集装箱船，也可为集装箱标准箱数量，单位为TEU；④对于混装集装箱及其他货物的船舶，为集装箱质量与其他货物质量的总和，单位为t；⑤在无法获得箱货实际质量的情况下，一个重载标准箱可按10t折算，一个空载标准箱可按2t折算；⑥对于客船(包括滚装客船)，为乘客数量，单位为人；⑦对于车辆运输船，可为车辆数量或占用的车道长度，单位为辆或m；⑧对于豪华邮轮，为下铺数量，单位为个。船舶运输距离可以为实际载货航行距离(重载航程)或总的航行距离(重载航程加上压载航程)，单位为nmile(海里)。对船舶运输货物质量(或所作的功)和船舶运输距离的定义不同，也就有了船舶运输工作量的不同计算方法和表现形式，总体上可分为基于需求的和基于供给的两大类船舶运输工作量计算方法。(一)基于需求的船舶运输工作量的计算所谓基于需求的船舶运输工作量，是指以航运市场实际需求的船舶运输货物质量(或所作的功)来计算船舶运输工作量。航运市场实际需求的船舶运输货物质量(或所作的功)就是船舶在营运中实际的载货量(或所作的功)。基于需求的船舶运输工作量用以下公式表示：WDemand,transport=∑mcargo×D其中WDemand为船舶在营运中实际的载货量（或所作的功），t；D为船舶运输距离，nmile。（二）基于供给的船舶运输工作量的计算所谓基于供给的船舶运输工作量，是指以船舶能为航运市场供给的运输货物质量（或所作的功）来计算船舶运输工作量。船舶能为航运市场供给的运输货物质量（或所作的功）就是船舶的装载能力（载重吨或总吨），基于供给的船舶运输工作量用以下公式表示：Wsupply,transport=∑msupply×D中信期货专题报告（燃料油）19/40其中msupply为船舶的装载能力（载重吨或总吨），t；D为船舶运输距离，nmile从上海地区航运公司的主营国际航行货船中随机挑选了典型的散货船、集装箱船、杂货船和油船各4艘，作为CII计算和评级分析的样本，其2021年相关的航行及油耗数据如表所示。图11：样本船舶2021年相关航行及油耗数据柴油/汽油/t轻燃油/t重燃油/tA111588.0040296.00262.880.001860.75A224196.0035540.72208.080.002493.66A335300.0052094.81150.990.004349.89A453119.3048263.37160.920.003938.35A111216.7445770.1893.441575.741258.07A223596.0056777.0150.230.003683.15A339528.0065495.6075.380.005881.80A449064.0071347.11124.170.006958.84A116957.0060190.2484.410.004076.08A223465.0048850.9427.820.004157.12A331963.0044969.20667.290.003892.09A450161.0064658.0061.990.005459.89A112447.0036273.00628.610.001328.75A222643.0039323.60589.450.002005.67A337996.8127995.06462.590.001949.79A451957.0049185.6254.280.005910.91燃料类型散货船集装箱船杂货船油船载重吨/t航行距离/nmile船舶类型资料来源：世界海运中信期货研究所2.AttainedCII的计算对12艘样本船舶的CII进行计算，下表给出了样本船舶的AttainedCII计算结果，表中A1、A2、A3和A4分别对应表中各船型下的船舶。图12：样本船舶的CII计算结果单位：g/t·nmile散货船集装箱船杂货船油船A114.2117.8912.7013.63A29.818.6811.379.14A37.637.179.927.11A44.986.305.307.21资料来源：世界海运中信期货研究所可以看出，即使船舶载重吨量级相当，但由于类型不同，计算得到的Attained中信期货专题报告（燃料油）20/40CII也相差较大，例如，杂货船、散货船和油船A2的AttainedCII分别比集装箱船A2高约31%、13%和5%。调研期间发现，这种情况产生的主要原因是相较于其他三种类型的货船，集装箱在靠港期间可以使用岸电，即使不考虑不同船型船舶自身的相关要素，如船体线型、主机性能、航行条件和船舶维护管理等，船舶靠港期间使用岸电也可以节省大量燃油，即减少二氧化碳的排放，降低船舶自身的AttainedCII。不同船型的载重吨与AttainedCII的变化关系图可以看出，尽管船型不同且个别船舶由于自身营运状况导致其AttainedCII可能会明显偏高，例如集装箱船A1和油船A4，但不同船型的AttainedCII整体随船舶载重吨的增大而呈现减小趋势。这是因为燃油消耗量主要受主机油耗率影响，同等工况下主机功率越大则油耗率越大，而样本船舶资料显示，船舶载重吨成倍增加后，主副机的功率并不会同等比例增大，即同等营运状况下船舶的耗油量不会同等比例增加，此时船舶的AttainedCII将会变小，即船舶的大型化会降低自身的AttainedCII。图13：不同船型载重与营运碳排放强度attainedCII单位：g/t·nmile资料来源：世界海运中信期货研究所024681012141618201000020000300004000050000散货船集装箱船杂货船油轮中信期货专题报告（燃料油）21/40图14：船型大小与营运类碳强度EEOI关系资料来源：IMO中信期货研究所3.CII的参考基线CII参考基线是指依据G1导则对MARPOL公约附则Ⅵ第28条所适用的每一船型制定的一条参考基线，该基线代表了2019年某一指定船舶组实际碳强度性能表现的中值曲线，是以船舶运载能力为变量的幂函数。当得知某单艘船舶的运载能力后，即可计算出该艘船舶2019年的具体CII参考基线值，其计算公式如下[2]：CIIref=aC-c(4)其中：CIIref为2019年CII的参考基线值，g/(DWT·nmile)或g/(GT·nmile)；C指载重吨；a和c是依据2019年IMO数据收集系统收集的单船AttainedCII和运载能力为样本，通过中值回归拟合估计的参数，见下表：中信期货专题报告（燃料油）22/40图15：2019年不同船型CII参考基线计算参数Cac散货船WT及以上27900047450.622小于WTDWT47450.622气体运输船6WT及以上DWT×142.071小于6WTDWT81040.639液货船DWT52470.61集装箱船DWT19840.489杂货船WT及以上DWT319480.792小于WTDWT5880.3885冷藏货船DWT46000.557兼用船DWT408530.812液化天然气船WT及以上DWT9.82706WT及以上，但小于WTDWT×142.6736WT及以下65000×142.673滚装货船（车辆运输船）DWT53790.631滚装货船（车辆运输船）DWT109520.637滚装客船GT75400.587邮轮GT9300.383船舶类型资料来源：世界海运中信期货研究所4.CII的折减系数CII折减系数是指规定年份船舶的AttainedCII相较于2019年参考基线值减少的百分比，该系数的设定主要是为逐步满足《国际海事组织船舶温室气体减排初步战略》(MEPC.304(72)号决议)的目标，即2030年国际航运船队平均CII较2008年下降40%。G3导则对于确定CII折减系数的方法进行了详细介绍，并确定了2023年到2030年该系数的具体数值，该数值参与单艘船舶在某年份RequiredCII的具体计算，将影响船舶的年度评级。RequiredCII计算公式如下：RequiredCII=(1-Z/100)×CIIref其中：CIIref为2019年CII的参考基线值；Z是2023年到2030年CII的折减系数，具体数值见下表：中信期货专题报告（燃料油）23/40图16：相较于2019年CII参考基线的折减系数年份Z年份Z2023520272024720282025920292026112030年生效，年设定Z值为、和。的Z值将进一步研究和加强资料来源：世界海运中信期货研究所修正后的MARPOL公约附则Ⅵ第23、25条中引入了“AttainedEEXI”和“RequiredEEXI”，分别表示每艘船经计算后达到的船舶能效指数值和各船型要求的船舶能效指数值。相关要求概括如下：1.AttainedEEXI由MARPOL公约附则Ⅵ第23条以及《AttainedEEXI计算方法导则(2021)》(后称导则)予以规定。如船舶已适用EEDI新船设计能效指数，则其经验证的EEDI可直接认定为AttainedEEXI。由此可见，船舶能效指数的计算规则与EEDI一脉相承，公式也基本相同。2.RequiredEEXIMARPOL公约附则Ⅵ第25条新增内容如下：AttainedEEXI≤RequiredEEXI＝（1-X/100）×EEDIReferenceLine其中：X为折减系数——MARPOL公约附则对各种船型的折减系数有着不同的规定；EEDIReferenceLine即EEDI基线值，计算公式由附则Ⅵ第24条规定，如下表所示，要得到某种船型的RequiredEEXI值，先要求得其EEDI基线值，然后查找X对EEDI基线值折减。中信期货专题报告（燃料油）24/40图17：各船型EEDI基线值计算公式表基线值计算公式WT≤t6×WT-0.477DWT>279000t6×-0.477气体运输船×WT-0.456油船×WT-0.488集装箱船×WT-0.201杂货船×WT-0.216冷藏船×WT-0.244兼用船×WT-0.488DWT/GT<0.3(DWT/GT)-0.7×6×WT-0.471WT/GT≥6×WT-0.471WT≤t66×WT-0.498DWT>17000t66×-0.498WT≤t×WT-0.381DWT>10000t×WT-0.381LG船×WT-0.474非常规推进的豪华邮轮×GT-0.21船型散货船滚装汽车船滚装货船滚装客船资料来源：世界海运中信期货研究所图18：要求的船舶能效指数RequiredEEXI公式示意图资料来源：世界海运中信期货研究所CII的评级中信期货专题报告（燃料油）25/40最新修订的MARPOL公约附则Ⅵ要求将船舶的AttainedCII与RequiredCII进行对比验证，根据对比结果将船舶的CII分为A、B、C、D和E五级，分别表示优秀、良好、普通、稍差或不合格绩效水平。为方便评级，从2023年到2030年，5级评级机制每年定义4个边界，分别为优秀边界(superiorboundary)、良好边界(lowerboundary)、合格边界(upperboundary)和较差边界(inferiorboundary)。据此，可通过比较船舶的年度AttainedCII与边界值来确定等级，如图所示：图19：CII评级边界资料来源：世界海运中信期货研究所图20：CII评级边界与要求营运碳强度变化资料来源：DNV中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）26/40图21：各船型CII评级边界线参数表大小d1d2d3d4散货船DWT0.860.941.061.18WT≥6t0.810.911.121.44DWT<65000t0.850.951.061.25油船DWT0.820.931.081.28集装箱船DWT0.830.941.071.19杂货船DWT0.830.941.061.19冷藏船DWT0.780.911.071.2兼用船DWT0.870.961.061.14WT≥t0.890.981.061.13DWT<100000t0.780.921.11.37滚装汽车船GT0.860.941.061.16滚装货船DWT0.660.91.111.37滚装客船GT0.720.91.121.41豪华邮轮GT0.870.951.061.16船型气体运输船LG船DWTDWT资料来源：世界海运中信期货研究所图22：样本船舶ReferenceCII及2023年各评级边界值参考优秀边界良好边界合格边界较差边界A113.5611.6612.7414.3716.00A28.557.358.049.0610.09A36.755.816.357.167.97A45.234.494.915.546.17A120.7617.2319.5122.2124.70A214.4311.9813.5615.4417.17A311.219.3110.5412.0013.34A410.098.379.4810.7912.00A113.3711.1012.5714.1815.92A211.049.1710.3811.7113.14A38.647.188.139.1610.29A46.055.025.696.417.20A116.6713.6715.5018.0021.34A211.579.4910.7612.5014.81A38.446.927.859.1210.81A46.975.726.487.538.52船舶类型散货船集装箱船杂货船油船资料来源：世界海运中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）27/40图23：样本船舶2023年CII评级结果%资料来源：世界海运中信期货研究所在船舶实际营运期，船舶年度AttainedCII会受诸多因素的影响，如船舶性能、营运方式和天气因素等，2023年按照修正案要求对样本船舶进行评级时，CII评级总体表现最优的船型为集装箱船，该船型100%的船舶都在B级及以上，有75%的船舶评级为A，且只有此一种船型评级时有船舶达到A级。油船的CII评级次之，但所有船舶也均在C级及以上，且有75%的船舶评级为B。杂货船的CII评级在B、C、D、E四级中分布比较均匀，各级船舶占比一致，但有一半的船舶位于合格线以下。散货船的CII评级在四种船型中表现最差，有50%的船舶评级为E，且只有25%的船舶在合格线以上，评级为C。G4导则在确定各评级边界时划分了15%的营运船舶会处于E级，20%的船舶会处于D级，但此比例是依据2019年IMO数据收集系统中的数据得出，实践中不同国家和地区的不同类型船舶的CII评级比例分布可能会存在较大差异。CII评级的变化假设船舶自身不受所有外部因素的影响，能持续维持当前的AttainedCII表现水平，但由于G3导则中CII折减系数的存在，各船型CII的评级边界值依然会逐年递减，这将导致船舶的CII评级会随着评级边界的递减而发生变化。下图给出了四种样本船型2023—2026年CII评级在C级及以上船舶的占比变化。0102030405060708090100散货船集装箱船杂货船油船ABCDE中信期货专题报告（燃料油）28/40图24：四种样本船型2023-2026年C级及以上船舶占比%资料来源：世界海运中信期货研究所可以看出，若船舶在碳强度管理方面不做出任何改变，2023—2026年样本船舶中集装箱船的评级能100%维持在C级及以上，这是因为样本船舶中集装箱船的AttainedCII与评级边界对比裕度较大，因此全部船舶在2023—2026年能始终保持良好的评级表现。油船虽然在2023年评级时能满足所有船舶在C级及以上，但随时间推移依然会有相当比例船舶跌至C级以下评级。杂货船和散货船C级及以上船舶在评级之初便占比不高，在2026年时，两种船型C级及以上船舶占比均出现下滑导致其占比更低，其中样本船舶中所有散货船评级均在该年跌至C级以下。样本船舶在能持续维持当前AttainedCII表现的前提下，四种不同货船船型在2023—2026年CII评级占比变化情况。图25：散货船2023-2026年CII评级占比变化%图26：集装箱船2023-2026年CII评级占比变化%资料来源：世界海运中信期货研究所资料来源：世界海运中信期货研究所01020304050607080901002023202420252026散货船集装箱船杂货船油船0204060801001202023202420252026ABCDE0204060801001202023202420252026ABCDE中信期货专题报告（燃料油）29/40图27：杂货船2023-2026年CII评级占比变化%图28：油船2023-2026年CII评级占比变化%资料来源：世界海运中信期货研究所资料来源：世界海运中信期货研究所图中可看出所有典型货船船型的CII评级均呈现下滑趋势，即使集装箱船整体表现良好，但随着时间推移依然有相当比例的船舶可能面临C级以下的评级。对于散货船和杂货船，该两种船型随着时间推移会较快地出现大比例船舶评级跌至C级以下的情况，而MARPOL附则Ⅵ的最新修正案要求，不得向连续三年被评为D级或E级的船舶签发营运碳强度符合声明，除非已适当制订纠正行动并反映在船舶能效管理计划(ShipEnergyEfficiencyManagementPlan，SEEMP)中，并由主管机关或经其正式授权的任一组织进行了验证，即船舶的CII评级只有为C级及以上才能在当前机制下可暂不做改进。其中，SEEMP作为船舶安全管理体系的一部分，是CII机制实施的重要载体，每年需要对其进行验证和公司审核。对于连续三年被评为D级或E级的船舶，需修订其SEEMP以包括纠正行动计划，并提交至主管机关或经其正式授权的任一组织以供验证，船舶需按照经修订的SEEMP采取相关的纠正行动。计算LNG船舶能效指数案例:EEXI=机器功率×燃油单耗×碳转换系数载重量×航速分子与分母分子部分是计算主机和副机单位时间产生的CO₂量(单位：g/h)，需分别计算后求和。LNG船一般较少采用导则认可的减少推进能耗的技术，因此分子部分不必考虑扣减项。分母是船舶夏季载重线吃水时载重量与该吃水点的计算航速之乘积(单位：t·nmile/h)，由此得到船舶能效指数值(单位：g/t·nmile)。主机功率(PME)根据导则的规定，对于配置低速二冲程主机+发电机组的LNG船，主机功率以0204060801001202023202420252026ABCDE0204060801001202023202420252026ABCDE中信期货专题报告（燃料油）30/4075%MCR为准。对于以推进电机替代常规主机的电力推进LNG船，导则规定其主机功率计算公式为:PME＝0.83×MPP/η其中：MPP为推进电机额定功率；η为电推系统效率，为91.3%。副机功率(PAE)根据导则规定，对于总推进功率为10000kW或以上的船舶，副机功率计算公式为:PAE＝0.025×主机MCR+250+(0.02×PME)其中：(0.02×PME)是蒸发气压缩机为XDF主机燃气系统供气所需的附加功率。燃料单耗主机按75%MCR点时的单耗计算，副机按各台发电机50%MCR点时的平均单耗计算。值得注意的是，LNG船主、副机除使用天然气为主燃料外，还有少量的点火油也需计算CO₂排放量并加入分子部分。碳转换系数LNG的碳转换系数为2.75，点火油碳转换系数按柴油取3.206。作为燃料，LNG热值高于其他品种，但碳转换系数只有2.75，减排效应明显。值得注意的是，甲醇的碳转换系数最小，只有LNG的一半，其热值也最低，只有LNG的41.5%。基于此，人们对甲醇作为碳减排替代能源的有效性存在质疑。因为燃烧热值过低的燃料获得能量，即便燃料本身的碳含量很低(碳转换系数小)，其消耗量也是非常大的，机器的燃烧效率将难以提高，总的碳排放量不一定降低。载重量指夏季载重线吃水的载重量。航速指夏季载重线吃水时主机在75%MCR下的船舶航速，一般需要从船模试验报告中求得。LNG船能效指数测算实例以某17.4万m³LNG船为例，测算船舶能效指数并判断其能否符合新规。该船的基本配置为2台XDF双燃料柴油机主机，双桨双舵，4台双燃料四冲程发电机组，无轴带发电机，无再液化装置，且不考虑其他节能措施。所需要的基本参数(均为实船数据)如表：中信期货专题报告（燃料油）31/40图29：17.4万方LNG船能效指数测算参数表项目数据说明Capacity/t91400夏季载重线载重量v/kn19.24夏季载重线吃水R时航速MCRME/kW26200主机额定功率RPME/kW1965075%MCRCFgas2.75主机天然气燃料碳转换系数SFCAEgas/(g/kWh)147主机天然气燃料消耗率CFpilotfuel3.206主机点火油（G）碳转换系数SFCMEpilotfuel/(g/kWh)0.54主机点火油消耗率PAE/kW1300副机计算功率CFgas2.75副机天然气燃料碳转换系数SFCAEgas/(g/kWh)166副机天然气燃料消耗率CFAEpilot3.206副机点火油（G）碳转换系数SFCAEpilotfuel/(g/kWh)3.3副机点火油消耗率资料来源：世界海运中信期货研究所图30：2020年LNG燃料集装箱船的燃油消耗数据重/轻柴油LFOHFOLNG2020012200003153427953515038592020022200001993320712637026802020032000072394606005788202004200006991969600583720200520000694816820054672020062000063890111100460520200713000613441098003364202008330001138651448001523220200916000025567597362003053燃料种类及消耗量/t船舶编号载重吨/t航行距离/nmile资料来源：世界海运中信期货研究所计算步骤如下：①计算AttainedEEXI：得到AttainedEEXI＝4.882中信期货专题报告（燃料油）32/40图31：AttainedEEXI计算方法资料来源：世界海运中信期货研究所②计算EEDI基线值：该船的EEDI基线值为×-0.474＝10.03③折减系数(X)：MARPOL公约规定10000载重吨及以上LNG船Phase3阶段X＝30。④计算RequiredEEXI：RequiredEEXI＝(1-/×EEReeeneLine＝7.023。⑤测算结果及分析：该船AttainedEEXI(4.882)＜Phase3的RequiredEEXI(7.023)，完全满足2023年起生效的船舶能效指数新规则要求。通过计算可知，影响船舶能效指数合规性的主要因素是船型、燃料种类、机器的功率和燃料单耗、航速和载重量，特别是在船型和主、副机配置基本确定的情形下，选择以天然气为主燃料可以降14%的碳转换系数，机器燃料消耗率会更低，对降低船舶能效指数的贡献最显著；反之，同样的船型和机器配置的LNG船若只能使用燃料油，其船舶能效指数可能会超过要求，船舶必须采取主机功率限制(EPL)等方式来满足合规性要求。LNG船碳强度指标计算和评级仍以17.4万m3LNG船为例，因为计算需要有营运数据，故以该船欧洲—中国某航次的数据为准。航线：ZeeBrugge—大连；往返航程：23000nmile(经苏伊士运河)；航次天数：56天；平均航速：17kn；货舱蒸发率：满载航行0.10%/天；日平均BOG量：75t；夏季吃水线载重量：91400t。计算步骤如下：1.计算AttainedCII该航次AttainedCII＝5.66中信期货专题报告（燃料油）33/402.计算碳强度指标基线值公式参数a＝×14，c＝2.673，由此可得到该船2019年基线值CIIref＝7.95。CIIref=×1491400-2.673=7.953.计算2023—2026各年RequiredCII图32：2023-2026各年折减率和RequiredCII年份Z%q(/·)202357.55202477.39202597.232026117.07资料来源：世界海运中信期货研究所图33：17.4万方LNG船2023年碳强度指标评级边界示意图资料来源：世界海运中信期货研究所查到该船对应的10万载重吨以下LNG船的4个边界值d1~d4分别是0.78、0.92、1.10、1.37，以2023年为例，RequiredCII=7.55，则该年度碳强度指标各级别的边界如上图。该船航次营运AttainedCII=5.66，可知其落在A级区域。也就是说，该船2023年如果在类似参数的航线保持营运，其年度碳强度指标评级将是A级；2024年也可以保持在A级，但从2025年起将降为B级，因为A级边界线每年折减2%。碳强度指标评级是基于船舶每年的实际营运数据，并对照该年度要求的碳强度指标值确定的评级边界来定级。通过选取典型航线模拟自测可知，船舶营运相关的航线、航速等可变因素对年度达到的碳强度指标值影响很大，特别是LNG船使用货舱蒸发气为燃料，如果航速保持在每天自然蒸发气供给的能量范围内(一般为17～18.5kn)，则既能提高航次周转效率，又无燃料额外消耗，航线营运碳中信期货专题报告（燃料油）34/40强度指标将保持在理想水平。如果租家发出的航次指令时间过于宽裕，平均航速很低，同样的航线每多跑一天，就要多消耗一天的蒸发气，相应带来的CO₂排放就多出一天的量，一年下来对营运碳强度指标的负面影响不小。比如前面测算的17.4万m3LNG船的典型航线，每多用1天，航次AttainedCII值就将增加0.1g/t·nmile，最直接的后果则是尽管船舶设计建造完全具有达到A级的技术标准，机器效率也没有恶化，但船舶年度碳强度指标评级也无法达到A级。航运业已面临碳减排战略的重大抉择，各种不同的观点和争议此起彼伏，包括对LNG能否成为终极清洁燃料的质疑和对甲醇等替代燃料的宣传。然而，通过对LNG船能效指数的分析和试算，以及对不同燃料的碳转换系数的比较，都显示了LNG高热值和低碳的本质特征。可以说，LNG是当之无愧的优质清洁能源。未来船东投资建造新船选择哪种燃料，应该从中得到启发。现代化的大型LNG船不仅自身船舶能效指数优异，营运碳强度指标达到A级，更是运输海上清洁能源的战略投送部队，是实现“双碳”目标和“美丽中国”的重要力量。图34：2020年LNG燃料集装箱营运CII计算与评级结果船舶编号排放总量/t运输工作量/t·nmile）达到的营运g/t·nmile营运评级结果20200130648.796×94.42B20200222318.81×95.09C20200317859.83×912.36A20200418283.12×913.07B20200517220.74×912.39A20200616255.62×912.7A20200712771.19×916.01B20200846530.296×912.38C20200921716.35×95.31C资料来源：世界海运中信期货研究所图35：2020年LNG燃料集装箱船LNG的热能贡献率、碳排放贡献率及评级情况船舶编号LG的热能贡献率/LG的碳排放贡献率/营运评级结果20200141.2234.63B20200239.4933.02C20200391.4889.12A20200490.4187.8B20200590.0187.3A20200682.3378.05A20200777.572.44B20200892.290.02C20200945.6338.66C资料来源：世界海运中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）35/40附1.EEOI根据MEPC.1/Circ.684《船舶能效营运指数（EEOI）自愿使用导则》，计算周期内营运的船舶滚动平均EEOI用以下公式表示：IEEOI=∑i∑j(FCij×CFj)/∑i(mcargo×Dladen,i)其中：i为计算周期内的航次号，j为燃料种类，FCij为在航次i消耗燃料j的质量，t;CFj为燃料j的谈转换系数，t-CO₂/t-fuel;mcargo为所载货物质量（t）或所作的功；Dladen,i为在航次i与mcargo相对应的航行距离，即载货航行距离，nmile。EEOI的单位取决于所载货物或所作的功的测量，可以为t/（t·nmile）、t/(TEU·nmile)、t/(人·nmile)、t/(GT·nmile)等。对于所载货物质量或所做的功为零的航次，仍需要将该航次中使用的燃料油计入，因此，船舶装载率会对EEOI有很大影响。EEOI是IMO确定的获得营运船舶、船队能效水平的定量测量工具。EEOI是一种基于需求的船舶运输工作量来计算的营运碳强度指标，能够客观、准确地反映船舶实际的碳强度（能效水平）。因此，EEOI是最符合IMO船舶温室气体减排初步战略中碳强度定义的，可以其作为市场措施的支持指标。但是计算EEOI需要收集船舶载货量等商业敏感信息，同时增加了船员工作负担，且EEOI直接反映船舶经营水平和船型特征，以其代表营运碳强度会带来很大争议，因此没有被作为强制指标使用，目前欧盟《海运CO₂排放测量、报告和核实规则》和中华人民共和国海事局《船舶能耗数据收集管理办法》涵盖了计算EEOI所需的营运数据。随着IMOGHG减排力度的加强和数据收集机制的完善，相信IMO用EEOI代表营运碳强度将会实现。2.cDISTIMO各成员国提出各种EEOI替代指标，其中cDIST是基于供给的船舶运输工作量（船舶装载能力和总航行距离的乘积）来计算的营运碳强度指标。“c”代表船舶装载能力，“DIST”代表总航行距离，计算周期内营运船舶滚动平均cDIST用以下公式表示：IcDist=∑i∑j(FCij×CFj)/(Mcapicity×∑IDi)其中：i为计算周期内的航次号；j为燃料种类；FCij为营运船舶在航次i消耗燃料j的质量，CFj为燃料j的碳转换系数，t-CO₂/t-Fuel；Mcapicity为船舶载重吨或总吨，t；Di为航次i的航行距离，nmile。当船舶装载能力用载重吨（DWT）表示时，cDIST可表示成cwDIST（适用于散货船、气体运输船、液货船、集装箱船、杂货船、冷藏货船、兼用船、LNG运输船和滚装货船），单位为t/（t·nmile）。若计算周期为日历年，cwDIST就变成了中信期货专题报告（燃料油）36/40AER。当船舶装载能力用总吨（GT）表示时，cDIST可表示成cgDIST（适用于滚装货船（车辆运输船）、滚装客船和豪华邮轮），单位为t/（GT·nmile）。当船舶装载能力用标准箱（TEU）总量表示时，cDIST可表示成ctDIST（适用于集装箱船），单位为t（TEU·nmile）。当船舶装载能力用车道长度（Lanemeter）表示时，cDIST可表示成clDIST（适用于滚装船），单位为t/（m·nmile）。当船舶装载能力用可用下铺数量（availablelowerberths）表示时，cDIST可表示成cbDIST（适用于邮轮），单位为t（个·nmile）。cDIST这一系列的营运碳强度指标不依赖实际货运数据，商业敏感性较弱，计算较EEOI简单，实用性更强。在IMO数据收集机制下，很容易计算得到AER和cgDIST。因此，IMO选定AER和cgDIST作为强制的营运碳强度指标，并对其进行评级。AER和cgDIST的最大弊端在于其有利于空载营运船舶获得较高的碳强度评级，对载货率高、重载航行距离长的营运船舶很不利，甚至给这些船舶带来惩罚性评级结果。因此，需要对AER和cgDIST造成的评级偏差进行校正，这方面值得深入研究。3.EEPIEEPI是张爽提出的营运碳强度指标，并被IMO推荐为自愿指标以供船舶试用，计算周期内营运船舶滚动平均EEPI用以下公式表示：IEEPI=∑i∑j(FCij×CFj)/(Mcapicity×∑IDladen,i)其中：i为计算周期内的航次号；j为燃料种类；FCij为营运船舶在航次i消耗燃料j的质量，t；CFj为燃料j的碳转换系数，t-CO₂/t-Fuel；Mcapicity为船舶载重吨或总吨，t；Dladen,i为航次i载货航行距离，nmile。EEPI的单位为t（t·nmile）或t/（GT·nmile），是基于供给的船舶运输工作量（船舶装载能力和载货航行距离的乘积）来计算的碳强度指标。EEPI是介于EEOI和cDIST之间的折中融合方案，作为EEOI的替代，其摆脱商业敏感数据，是EEOI的近似值，是对cDIST的修正。EEPI面临的难点在于如何准确界定船舶的装载状态，避免人为刻意增加船舶载货航行距离。技术类碳强度指标的计算EEDI与EEXI的计算和验证的框架基本相同，只是在计算系数获取和验证上略有不同，可以看作是EEXI将EEDI由新造船扩展到现有船，EEDI、EEXI也将会走向高度的融合。EEDI与EEXI的计算分别详见MEPC.308(73)《2018年新船达到的能效设计指数(EEDI)计算方法导则》和MEPC.333(76)《2021年达到的现有船能效指数(EEXI)计算方法导则》。MRJ,CO2=∑i∑j(Pi×SFCi×hi×CFjWsupply,transport=∑msupply×D中信期货专题报告（燃料油）37/40船舶运输距离由航速乘以运行时间得到，这样分子和分母中的运行时间就可以约掉，在理想环境和标准工况下，便可计算得到EEDI和EEXI。EEDI、EEXI的单位为t/(t·nmile)或t/(GT·nmile)，是基于供给的船舶运输工作量来计算的技术碳强度指标。EEDI、EEXI反映的是船舶在代表性的特定工况点下的碳强度水平，不能全面反映船舶在其他工况和海况环境下的碳强度水平，更不能决定船舶在实际营运中的碳强度性能，但其作为碳强度监测工具，便于不同船舶统一执行，可操作性强，有一定合理性。EVDI是澳大利亚第三方船舶检验与评估机构RightShip给船舶GHG评级使用的碳强度指标，没有要求值，不属于IMO碳强度规则下的碳强度指标，其计算方法与EEDI、EEXI基本相同，不同的是EVDI对主机最小功率有限制。RightShip对EVDI有一套主机功率限制(EnginePowerLimit，EPL)验收标准，避免船东和船公司为达到符合要求的EEXI而完全依赖EPL，从而推动低碳、零碳技术的创新和应用。IMO的船舶油耗数据收集机制已于2019年1月1日开始实施，新造船的EEDI数据收集机制也即将启动，随着EEXI规则的强制实施，相信也会收集现有船的EEXI数据。我国的船舶能耗数据收集机制已于2019年1月1日开始实施。下一步，建议IMO与政府主管部门基于收集到的航运大数据(如船舶运输工作量数据、油耗数据、AIS数据、设计能效数据、航线气象数据等)，对比分析营运碳强度(AER、EEOI等)和技术碳强度(EEDI、EEXI)各指标之间的关联性，用数据说明分别使用AER、EEOI作为营运碳强度评级指标的评级结果的偏差。船舶航运大数据分析与应用将是未来的研究重点，可参照IMO船舶GHG减排成熟做法，利用船舶航运大数据制定适合我国国情的船舶GHG减排政策。四种衡量碳强度的方法：EnergyEfficiencyOperationalIndicator(EEOI,gCO₂/t/nm),AnnualEfficiencyRatio(AER，gCO₂/dwt/nm),DIST(kgCO₂/nm)andTIME(tCO₂/hr).这些计算方法通过数据收集系统数据计算。这些计算方法用于计算2012-2018年全球航运碳排放，其他的形式像AER、cDIST、EEPI（energyefficiencyperformanceindicator用载重里程而非航行里程）。EEOI、AER、cDIST、EEPI适用于货船和乘用船，DIST、TIME适用于公务船或渔船。中信期货专题报告（燃料油）38/40图36：2012-2018全球航运温室气体排放资料来源：IMO中信期货研究所1990-2008，CO₂e排放增速和排放翻倍。2008-2014,贸易需求增长的情况下实现CO₂e减排，因为碳强度削减（EEOI、AER）时期削减了一倍。2014-2018，碳强度（EEOI、AER）降幅不及预期，随着贸易增长，CO₂e排放重新增长。图37：历年航运碳排放强度变化（较2008年）资料来源：IMO中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）39/40参考文献：[1]DNV.Pathwaytonetzeroemissionsenergytransitionoutlook[EB/OL]，2021[2]DNV.Maritimeforecastto2050energytransitionoutlook[EB/OL]，2022[3]碳交易网.2020船舶动力的脱碳之路[EB/OL]，2020-01-03[4]薛树业.国际航运碳强度指标综述[EB/OL].世界海运，2022-03-17[5]丁一文，邹婕.典型船舶年度营运碳强度模拟计算及评级[EB/OL].世界海运，2022-04-12[6]郭慧茹，薛树业.使用LNG燃料对船舶碳强度指标评级的影响[EB/OL].世界海运，2022-05-06[7]朱闻达，朱小松.LNG船舶加注产业发展现状与策略[EB/OL].世界海运，2022-01-18[8]宋源.LNG船能效指数和碳强度指标计算[EB/OL].世界海运，2021-12-14[9]苏玉马.一种船舶经济航速实测方法夏明华[EB/OL].世界海运，2020-05-07[10]IMO.FourthIMOGHGStudy2020[EB/OL]，2021中信期货专题报告（燃料油）40/40免责声明除非另有说明，中信期货有限公司拥有本报告的版权和/或其他相关知识产权。未经中信期货有限公司事先书面许可，任何单位或个人不得以任何方式复制、转载、引用、刊登、发表、发行、修改、翻译此报告的全部或部分材料、内容。除非另有说明，本报告中使用的所有商标、服务标记及标记均为中信期货有限公司所有或经合法授权被许可使用的商标、服务标记及标记。未经中信期货有限公司或商标所有权人的书面许可，任何单位或个人不得使用该商标、服务标记及标记。如果在任何国家或地区管辖范围内，本报告内容或其适用与任何政府机构、监管机构、自律组织或者清算机构的法律、规则或规定内容相抵触，或者中信期货有限公司未被授权在当地提供这种信息或服务，那么本报告的内容并不意图提供给这些地区的个人或组织，任何个人或组织也不得在当地查看或使用本报告。本报告所载的内容并非适用于所有国家或地区或者适用于所有人。此报告所载的全部内容仅作参考之用。此报告的内容不构成对任何人的投资建议，且中信期货有限公司不会因接收人收到此报告而视其为客户。尽管本报告中所包含的信息是我们于发布之时从我们认为可靠的渠道获得，但中信期货有限公司对于本报告所载的信息、观点以及数据的准确性、可靠性、时效性以及完整性不作任何明确或隐含的保证。因此任何人不得对本报告所载的信息、观点以及数据的准确性、可靠性、时效性及完整性产生任何依赖，且中信期货有限公司不对因使用此报告及所载材料而造成的损失承担任何责任。本报告不应取代个人的独立判断。本报告仅反映编写人的不同设想、见解及分析方法。本报告所载的观点并不代表中信期货有限公司或任何其附属或联营公司的立场。此报告中所指的投资及服务可能不适合阁下。我们建议阁下如有任何疑问应咨询独立投资顾问。此报告不构成任何投资、法律、会计或税务建议，且不担保任何投资及策略适合阁下。此报告并不构成中信期货有限公司给予阁下的任何私人咨询建议。中信期货有限公司深圳总部地址：深圳市福田区中心三路8号卓越时代广场（二期）北座13层1301-1305、14层邮编：518048电话：400-990-8826