2022-09-15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（四）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）2/23目录摘要：.....................................................................................1一、航运业降碳路径........................................................................4二、航运业降碳影响.......................................................................18免责声明..................................................................................23图目录图1：2050边际减排成本曲线单位：美元/吨.................................................................4图2：欧洲碳价单位：欧元/吨..................................................................4图3：EEDI碳减排效果预估.......................................................................................................................5图4：IMO预估航运碳价趋势.....................................................................................................................5图5：航运燃料使用场景2单位：1019J.......................................................................5图6：航运燃料使用场景3单位：1019J...................................................................5图7：航运燃料使用场景4单位：1019J.................................................................6图8：航运燃料使用场景5单位：1019J.....................................................................6图9：航运燃料使用场景6单位：1019J...................................................................6图10：航运燃料使用场景7单位：1019J...........................................................................6图11：航运燃料使用场景8单位：1019J.............................................................................7图12：航运燃料使用场景9单位：1019J.........................................................................7图13：航运燃料使用场景10单位：1019J...........................................................................7图14：航运燃料使用场景9单位：1019J.........................................................................7图15：干散货EEDI......................................................................................................................................8图16：集装箱EEDI......................................................................................................................................8图17：气船EEDI..........................................................................................................................................8图18：油轮EEDI..........................................................................................................................................8图19：操作二氧化碳排放与补偿................................................................................................................8图20：操作二氧化碳排放............................................................................................................................8图21：上游二氧化碳排放............................................................................................................................9图22：硫氧化物排放...................................................................................................................................9图23：氮氧化物排放...................................................................................................................................9图24：颗粒物排放.......................................................................................................................................9图25：干散货船设计航速..........................................................................................................................10图26：集装箱船设计航速..........................................................................................................................10图27：气船设计航速.................................................................................................................................10图28：油轮设计航速.................................................................................................................................10图29：干散货船操作速度..........................................................................................................................10图30：集装箱船操作速度..........................................................................................................................10图31：气船操作速度.................................................................................................................................11图32：油轮操作速度.................................................................................................................................11中信期货专题报告（燃料油）3/23图33：船舶燃料变化趋势..........................................................................................................................12图34：现阶段船舶燃料占比及新订单船舶燃料占比..............................................................................12图35：船舶可选燃料订单单位：艘..............................................................................................13图36：2050航运燃料占比（designrequirements）...........................................................................13图37：DR路径下新船订单燃料占比.........................................................................................................14图38：OR路径下新船订单燃料占比.........................................................................................................14图39：船用燃料潜在需求..........................................................................................................................14图40：现阶段航运燃料发展阶段..............................................................................................................15图41：不同燃料的能量密度......................................................................................................................15图42：船舶常用的燃料类型及对应的各种参数......................................................................................16图43：不同船用燃料价格..........................................................................................................................16图44：温室气体减排方式与对应成本......................................................................................................17图45：不同燃料下的成本变动..................................................................................................................17图46：不同航运燃料碳排放......................................................................................................................18图47：能效减排对经济的影响..................................................................................................................19图48：2030高强度温室气体减排船舶成本变动.....................................................................................19图49：2030高强度温室气体减排船舶成本变动.....................................................................................20图50：海运物流成本变化..........................................................................................................................20图51：集装箱船各指标变动......................................................................................................................21图52：集装箱船成本变动..........................................................................................................................21中信期货专题报告（燃料油）4/23一、航运业降碳路径图1：2050边际减排成本曲线单位：美元/吨图2：欧洲碳价单位：欧元/吨资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：路透中信期货研究所边际减排成本是指每多排一单位的二氧化碳所要付出的成本，边际减排成本的函数形式有很多，经典的边际减排成本函数是由诺德豪斯提出的，给出了边际减排成本与相应的减排率关系，形式如下：MC（R）=α+βln（1-R）其中MC（R）是边际减排成本，R是减排率，α和β是参数。按照高强度减排措施情景，当减排潜力20%以下时，二氧化碳价格为负值，意味着大部分场景都能实现该程度的减排效果，但当减排潜力提升至40%时，二氧化碳价格陡升至400美元/吨，意味着在该阶段减排难度激增（克服技术瓶颈等），但同时减排潜力40%-100%不需要再额外增加减排成本。IMO预估为实现航运碳减排目标，或者是尽快增加氢气、生物燃料的市场份额，需要碳价大幅上涨来驱动市场降低传统燃料使用，增加低碳燃料替代。2023年1月1日起，EEDI开始执行后较不执行EEDI情景可削减二氧化碳排放量3%，2023-2050年累计削减12.14亿吨二氧化碳排放。0204060801001202013-11-142016-11-142019-11-14欧洲碳价中信期货专题报告（燃料油）5/23图3：EEDI碳减排效果预估图4：IMO预估航运碳价趋势资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所按照2020年HFO/LSHFO消费量1×1019J，以燃料油热值10000Kcal/kg假设，当年的该燃料消费量约为2.4亿吨。图5：航运燃料使用场景2单位：1019J图6：航运燃料使用场景3单位：1019J资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所情景2，LNG需求在2020年后开始稳定增长，2040年超越MDO/MGO成为第二大主力燃料，2050年航运燃料以HFO/LSHFO为主，MDO/MGO为辅。情景3，航运燃料以HFO/LSHFO为主，MDO/MGO为辅，是不执行任何低碳燃料的情景。中信期货专题报告（燃料油）6/23图7：航运燃料使用场景4单位：1019J图8：航运燃料使用场景5单位：1019J资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所情景4，2035年以前，航运燃料以HFO/LSHFO为主，MDO/MGO为辅，2035年之后以氢气为主，生物燃料为辅。情景5，2035年以前，航运燃料以HFO/LSHFO为主，MDO/MGO为辅，2035年以后氢气为主，HFO/LSHFO仍维持一定比例，生物燃料为辅。氢气的替代比例大于情景4。图9：航运燃料使用场景6单位：1019J图10：航运燃料使用场景7单位：1019J资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所情景6，2035年以前航运燃料以HFO/LSHFO为主，MDO/MGO为辅，2035年以后氢气、LNG、HFO/LSHFO多种燃料共存。情景7，2035年以前航运燃料以HFO/LSHFO为主，之后迅速下降，被2020年崛起的LNG以及2035年崛起的氢气逐步取代。该种情景LNG应用比例最大。中信期货专题报告（燃料油）7/23图11：航运燃料使用场景8单位：1019J图12：航运燃料使用场景9单位：1019J资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所情景8，航运燃料HFO/LSHFO稳定在高位，MDO/MGO为辅，2030年以后生物燃料崛起，2040年以后氢气崛起。情景9，航运燃料HFO/LSHFO稳定在高位，MDO/MGO为辅，2030年以后氢气、LNG使用量提升。图13：航运燃料使用场景10单位：1019J图14：航运燃料使用场景9单位：1019J资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：DNV中信期货研究所情景10，航运燃料HFO/LSHFO稳定在高位，MDO/MGO为辅，2015年起生物燃料占比大幅提升，2050年成为主要船用燃料。中信期货专题报告（燃料油）8/23图15：干散货EEDI图16：集装箱EEDI资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所图17：气船EEDI图18：油轮EEDI资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所图19：操作二氧化碳排放与补偿图20：操作二氧化碳排放资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）9/23图21：上游二氧化碳排放图22：硫氧化物排放资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所图23：氮氧化物排放图24：颗粒物排放资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）10/23图25：干散货船设计航速图26：集装箱船设计航速资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所图27：气船设计航速图28：油轮设计航速资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所图29：干散货船操作速度图30：集装箱船操作速度资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）11/23图31：气船操作速度图32：油轮操作速度资料来源：IMO中信期货研究所资料来源：IMO中信期货研究所情景3显示现有燃料占比变动不大，因此碳减排效果最差，操作阶段二氧化碳排放处于高位，二氧化碳总量增长，但其优点是上游二氧化碳排放水平处于最低水平。情景4显示2040年后航运燃料中氢气占比大幅提升，各船型碳排放强度均大幅下降，操作阶段二氧化碳排放总水平也明显下降，证实氢气燃料的碳减排效果明显。但在上游二氧化碳排放角度看，氢气燃料上游的排放在2040年出现较快增长，此外使用该种燃料导致船舶出现角度幅度的降速，或对运力产生一定影响。情景10显示随着生物燃料在2015年的大量使用，各船型碳强度排放水平迅速下降，2040年后碳强度排放水平降幅仅次于氢气燃料，操作阶段二氧化碳排放总量降幅仅次于氢气燃料。与氢气燃料相同，该燃料遇到的问题是上游的碳排放量较大。情景7显示LNG作为航运过渡燃料减碳的优越性，，减排效果优于不采取任何措施情景，比氢气、生物燃料略差，处于居中位置。优点是不需要大幅降速还能实现碳减排，意味着LNG作为过渡燃料的优越性。DNV预计，LNG燃料在2040年后成为第一大燃料，其次是高硫燃油、低硫燃油以及氨气，暗示了LNG作为航运过渡燃料的优越性。为了实现航运碳减排目标，所有的情景均需要降速，船舶设计速度均出现下降，但为实现减排目标，真实航速下降幅度较大。使用氢气、生物燃料的船只降速水平大于不采取任何措施情景和LNG燃料情景。意味着需要船东在减碳和降速之间做出取舍。中信期货专题报告（燃料油）12/23图33：船舶燃料变化趋势资料来源：DNV中信期货研究所图34：现阶段船舶燃料占比及新订单船舶燃料占比资料来源：DNV中信期货研究所现阶段98.8%数量占比、94.5%载重吨占比的船只仍使用传统燃料，数量占比中LNG占比最大，其次是电池、LPG和甲醇船只；载重吨占比中LNG占比最大。新订单78.9%数量占比、66.8%载重吨占比船只使用传统燃料，数量占比中，LNG中信期货专题报告（燃料油）13/23占比最大达到534艘，LPG、甲醇燃料船只订单也逐渐增多；载重吨占比中，LNG占比达到30.2%，证明LNG作为过渡燃料被市场认可的地位，LPG、甲醇燃料也开始走入市场。DNV预计2050年DR要求下LNG作为航运燃料的占比能达到41%，其次是氨25%、高硫燃油10%、低硫燃油和柴油9%等。图35：船舶可选燃料订单单位：艘资料来源：DNV中信期货研究所图36：2050航运燃料占比（designrequirements）资料来源：DNV中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）14/23图37：DR路径下新船订单燃料占比图38：OR路径下新船订单燃料占比资料来源：DNV中信期货研究所资料来源：DNV中信期货研究所DNV指出，在设计要求路径下，新船订单需要先以LNG燃料为主，2040年后逐步被氨取代；在操作要求路径下，LNG的占比始终维持高位，两种情景都把LNG作为了中长期的过渡燃料。图39：船用燃料潜在需求资料来源：DNV中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）15/23图40：现阶段航运燃料发展阶段资料来源：DNV中信期货研究所考虑上燃料的产能，LNG目前是所有减碳潜力的替代燃料中唯一产能充足的燃料，考虑上技术成熟度，LNG目前是唯一适合远洋航运的燃料，因此被市场认为是最佳的过渡燃料。图41：不同燃料的能量密度资料来源：DNV中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）16/23几种有潜力的替代燃料与柴油相比，甲醇、氨的体积能量密度略低，意味着同等热值需要更大的体积；LNG体积能量密度低，意味着同等热值需求的体积较大。图42：船舶常用的燃料类型及对应的各种参数燃料类型低热值（kJ/kg)碳转换系数单位碳排放低热值（kJ/g)单位低热值碳排放量（g/kJ)降碳潜力/%重/轻柴油427003.20613.31880.15023.07轻燃油（LFO）412003.15113.07520.1531.27重燃油（HFO）402003.11412.90940.15490丙烷（LPG）46300315.43330.129616.35丁烷（LPG）457003.0315.08250.132614.41液化天然气（LNG）480002.7517.45450.114626.04甲醇199001.37514.47270.138210.8乙醇268001.91314.00940.14287.85资料来源：世界海运中信期货研究所降碳潜力来看，LNG是同等热值水平下降碳潜力最大的燃料。图43：不同船用燃料价格资料来源：DNV中信期货研究所2022年俄乌局势紧张导致天然气价格大涨或对LNG船用燃料未来的前景带来挑战。中信期货专题报告（燃料油）17/23图44：温室气体减排方式与对应成本资料来源：DNV中信期货研究所从资本开支投入角度，基于目前的技术，LNG目前是资本开支花费较少的船用燃料。图45：不同燃料下的成本变动资料来源：DNV中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）18/23氨作为减碳效果最好的燃料，2040年以后盈亏平衡点明显低于双燃料LNG船舶。图46：不同航运燃料碳排放资料来源：DNV中信期货研究所尽管LNG优势明显，且被市场认为是现阶段最佳的过渡燃料，其碳排放明显低于现阶段的高硫燃油和馏分油，但从全生命周期的碳排放角度看，电解水制氢可能才是碳排放最低的途径。二、航运业降碳影响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。中信期货专题报告（燃料油）19/23图47：能效减排对经济的影响资料来源：IMO中信期货研究所图48：2030高强度温室气体减排船舶成本变动资料来源：IMO中信期货研究所中信期货专题报告（燃料油）20/23图49：2030高强度温室气体减排船舶成本变动资料来源：IMO中信期货研究所图50：海运物流成本变化资料来源：IMO中信期货研究所2019年巴西到中国的铁矿石海运成本平均占出口货物总价值14.7%。现阶段20万吨以上干散货船有566艘，2030年DNV预计该级别船只有望达到627艘。在2030高强度温室气体减排方案下，DNV数据显示航速有望较2020年下降10.5%，因此满足运力需要713艘船（运力提升13.7%或86艘）来运送相同数量的货物。中信期货专题报告（燃料油）21/23更多的船只意味着更多的船舶投资（资本开支、运营成本、燃料支出）较当前增长7.8%。航运成本不可避免的提升，其中时间成本因降低航速更长的航行时间而提升6.6%，运输成本下降0.1%。成本的上升对两国出口产生副作用，其中巴西出口量下降8.7%，澳大利亚出口下降5.7%。船东采取增加新船建造，弥补由于地航速带来的运力不足，这将导致运费提升。图51：集装箱船各指标变动资料来源：IMO中信期货研究所3000-14500TEU集装箱用来运输智利到中国的车厘子，在2030高强度温室减排情景下，平均航速下降11.5%，运送同等数量或许需要运力增长12.3%。船舶操作成本提升12.8%。在2030仅有EEXI情景下，平均航速下降1.3%，需要更多的船只弥补降速的影响，因此资本支出增加22.3%，燃料成本由于航行时间延长提升10.5%，航行时间提升12.4%。海运总成本增加8.79%，运输成本提升8.79%，时间成本8.76%。图52：集装箱船成本变动资料来源：IMO中信期货研究所我们看到随着集装箱船碳排放强度下降、碳排放总量下降对应资本支出提升，总成本提升。中信期货专题报告（燃料油）22/23参考文献：[1]DNV.Maritimeforecastto2050energytransitionoutlook[EB/OL]，2022[2]IMO.FourthIMOGHGStudy2020[EB/OL]，2021[3]UMAS.CO2EmissionsfromInternationalShippingPossiblereductiontargetsandtheirassociatedpathways[EB/OL]，2016-10-21[4]UNCTAD.UNCTADAssessmentoftheImpactoftheIMOShort-TermGHGReductionMeasureonStates[EB/OL]，2021-02[5]DNV.ALTERNATIVEFUELSFORCONTAINERSHIPS[EB/OL]，2019中信期货专题报告（燃料油）23/23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