摘要：構(gòu)建了船舶使用岸電的經(jīng)濟性分析模型，并以掛靠上海港洋山三期碼頭的歐洲航線典型集裝箱船為例進行了實證分析。結(jié)果表明，在基準(zhǔn)情景其他條件不變的情況下，若不提供任何補貼，無論是否征收環(huán)保稅，船舶使用岸電的成本均高于輔機發(fā)電，此時船舶使用岸電不具經(jīng)濟性。為使船舶使用岸電具有經(jīng)濟性，船舶剩余壽命不宜少于年，岸電使用補貼不宜低于0.55元kW·h，僅征收環(huán)保稅時稅率提高幅度不宜低于當(dāng)前設(shè)定稅率的458，岸電使用率不宜低于39%，單次供電時間不宜低于11.8h。若岸電收費標(biāo)準(zhǔn)≥1.73元kW·h，或燃油消耗率低于58.70kW·h，或合規(guī)燃油價格低于2841元/t，則船舶幾乎不可能使用岸電。

　　關(guān)鍵詞：岸電;經(jīng)濟性分析;補貼;環(huán)境保護稅;情景分析

　　引言

　　船舶運輸是我國現(xiàn)代綜合運輸體系的重要組成部分，承擔(dān)了我國52%以上的貨物周轉(zhuǎn)量[1]，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的支撐作用。同時，船舶運輸也消耗了大量能源，排放了大量廢氣，給港口航道所在區(qū)域特別是大型港口城市的空氣質(zhì)量造成了較大影響。以世界第一大集裝箱港口所在城市上海市為例，船舶排放的SO、NOx、PM2.5占全市同類排放物的比重分別達到了12.0。在此背景下，推進船舶結(jié)構(gòu)調(diào)整、設(shè)立船舶排放控制區(qū)、推動船舶靠港使用岸電等遂成為防治船舶大氣污染的必要手段[3]。

　　其中，船舶靠港使用岸電是指營運船舶靠泊港口期間，使用岸電設(shè)施提供的電能替代船舶輔機發(fā)電的一種減排手段[4]。與使用低硫油相比，船舶使用岸電可分別減排81.4%~88.9%、97.4%~98.5%、77.1%~86.4%、29.3%~57.8%的SO、NO、PM2.5、CO[5]。我國于2009年首次在青島港提供岸電服務(wù)[6]。截至2019年底，全國已建成5400多套港口岸電設(shè)施，共覆蓋7000多個泊位。根據(jù)48個港口提供的岸電使用數(shù)據(jù)，2019年共使用岸電約萬次，用電時長約74萬，用電量約4500萬kW·h，合計減排SO、NO、PM超過710t[7]。

　　盡管使用岸電達到了一定的減排目的，但因岸電使用率(即船舶靠港期間使用岸電的艘次占靠港總艘次的比例)總體較低(以全國靠港船舶使用岸電最多的深圳港為例，2019年僅為6.2%[8])，極大限制了岸電的減排潛力。其中，主要原因之一是使用岸電的經(jīng)濟成本較高(例如，一艘渡船靠泊哥德堡港使用岸電的年均成本比輔機發(fā)電高26.7%[9]，遠洋船舶靠泊我國沿海港口使用岸電的成本比輔機發(fā)電高62.5%~150%[5])，影響了船舶改造岸電系統(tǒng)和使用岸電的積極性。

　　為此，上海、深圳兩地政府出臺了鼓勵政策，通過降低港口岸電服務(wù)費[10]或岸電電價[11]、補貼船舶岸電系統(tǒng)改造成本和岸電使用成本[11]等手段削減船舶使用岸電的經(jīng)濟成本。具體而言，船舶在上海港使用岸電的服務(wù)費比輔機發(fā)電的燃油費低50%81.3%[5,10]，在深圳港使用岸電電價僅為輔機發(fā)電的30%~50%且可獲得0.05~0.25元kW的補貼[11]。此外，征收環(huán)境保護稅(以下簡稱環(huán)保稅)或碳稅能在一定程度上改變船舶使用岸電的盈虧平衡點，促使船舶使用岸電[5,9]。鑒于此，有必要在考慮補貼、征收環(huán)保稅等政策影響下，系統(tǒng)分析船舶使用岸電的經(jīng)濟性，為其岸電使用決策提供參考。

　　目前，關(guān)于船舶使用岸電的經(jīng)濟性分析已取得一定成果。從研究視角看，可以將相關(guān)研究成果分為類。第一類研究側(cè)重于節(jié)能分析(即船舶使用岸電與使用輔機發(fā)電相比節(jié)省的能耗成本)[1214]，第二類研究側(cè)重于減排分析(即船舶使用岸電與使用輔機發(fā)電相比節(jié)省的排放成本)[1518]，第三類研究對節(jié)能和減排進行綜合分析[51925]。從研究方法看，多數(shù)研究主要采用成本比較法，而不同研究的區(qū)別在于其考慮的影響因素存在差異。總體而言，大多數(shù)研究都忽略了資金時間價值、岸電使用率、岸電作業(yè)時間、補貼、環(huán)保稅當(dāng)中的一個或多個因素，或未能同時考慮船舶輔機發(fā)電和岸電排放的SO、NO、PM、CO，導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確。

　　此外，由于參數(shù)取值差異，導(dǎo)致結(jié)果相差較大、可比性較弱，且大多數(shù)研究未能較為全面地揭示主要參數(shù)值對研究結(jié)果的影響規(guī)律。鑒于此，結(jié)合大氣污染治理和應(yīng)對氣候變化協(xié)同控制形勢，本文同時考慮船舶輔機發(fā)電和岸電排放的SO、NO、PM、CO，并將岸電使用率、岸電作業(yè)時間、補貼、環(huán)保稅等納入研究當(dāng)中，通過對相關(guān)成本和效益現(xiàn)值、年值之間的等值計算，對現(xiàn)有成本比較法進行改進，構(gòu)建船舶使用岸電的經(jīng)濟性分析框架;引入情景分析法，測算不同情景下船舶每年、單個掛靠港口、單位靠泊時間及每kW·h的岸電使用成本，增強研究結(jié)果的可比性。在此基礎(chǔ)上，利用因素分析法，探究不同情景下主要因素變化對岸電使用經(jīng)濟性的影響規(guī)律。

　　1分析方法

　　1.1假設(shè)條件

　　為便于研究，結(jié)合我國港口岸電設(shè)施建設(shè)使用情況及岸電使用規(guī)則，參考相關(guān)研究[19,23,26]，給出以下假設(shè)條件：(1)港口建有岸電設(shè)施，且供電能力充裕，可滿足靠港船舶用電需求;(2)船舶剩余壽命為年，岸電系統(tǒng)改造工作在年初開始，一年內(nèi)完成;(3)各年成本按年初確定，考慮資金的時間價值，使用資金等值概念對未來值、一次性投資、現(xiàn)值、年值進行等值變換;(4)岸電系統(tǒng)改造不影響船舶載重量、使用壽命和燃油消耗率;(5)船舶靠港期間不強制使用岸電，可根據(jù)實際選擇輔機發(fā)電(需使用合規(guī)燃油，硫含量不超過0.1%)或使用岸電，但至少應(yīng)使用一次;(6)船舶使用岸電的經(jīng)濟性分析考慮船舶靠港期間輔機維護成本、岸電系統(tǒng)改造和維護成本、岸電使用率、補貼、征收環(huán)保稅等因素。

　　2算例分析

　　2.1背景介紹

　　結(jié)合項目前期研究基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)可得性，以靠泊上海港洋山三期碼頭的典型集裝箱船為例進行分析[26]。上海港是全球最大的集裝箱港口，共有個集裝箱港區(qū)(洋山、外高橋、吳淞)、49個泊位，202年集裝箱吞吐量達到4350萬TEU①。洋山三期碼頭是上海港第二大集裝箱碼頭，共有個泊位，航線覆蓋歐洲、地中海、黑海、美西、美東、南美、澳新、非洲等地區(qū)，2019年集裝箱吞吐量達到歷史最高點，為760.1萬TEU。

　　截至2020年底，該碼頭已建成岸電設(shè)施套，覆蓋個泊位，累計提供岸電服務(wù)41次，供電時間為628h，供電量為87.97萬kW·h。通過對洋山三期碼頭靠港船舶資料和岸電供電服務(wù)資料的綜合分析，選取歐洲航線1.8萬TEU級別的遠洋集裝箱船為典型船舶進行深入研究。

　　就輔機發(fā)電而言，每kW·h的成本為0.98~1.14元，與李海波28的結(jié)果(1.00~1.18元)接近;排放成本占輔機發(fā)電年均成本的比例為，高于宋向群等[19]的0.8%~4.0%，主要原因可能是宋向群等[19]未考慮PM排放，且選取的排放系數(shù)、稅率等參數(shù)不同。

　　情景條件下每kW·h的岸電使用成本高于相同情景下的輔機發(fā)電成本，因此船舶幾乎不可能使用岸電。情景條件下每kW·h的岸電使用成本為0.85~0.95元，低于相同情景下的輔機發(fā)電成本，與宋向群等[19]結(jié)論相似，此時船舶可能會優(yōu)先考慮使用岸電。

　　計算各情景下的岸電經(jīng)濟性指標(biāo)變化。當(dāng)岸電使用率很低(α=1.82%)時，船舶在種情景下使用岸電的經(jīng)濟性指標(biāo)都為負值。換言之，如果船舶改造岸電系統(tǒng)后不積極使用，那么改造岸電系統(tǒng)也就失去了意義。當(dāng)岸電使用率提高至100%時，情景可使船舶使用岸電具有經(jīng)濟性，且改造越早經(jīng)濟性越好(與宋向群等[19]結(jié)論一致)，但要求船舶完成岸電系統(tǒng)改造的時間最遲不晚于第16年。當(dāng)船舶在第年完成岸電系統(tǒng)改造，其在情景使用岸電的經(jīng)濟性最佳�？傊�，若使船舶使用岸電具有經(jīng)濟性，則要保證岸電使用率達到一定水平。

　　政策因素主要包括岸電使用成本補貼額度、岸電系統(tǒng)改造成本補貼率、環(huán)保稅稅率、合規(guī)燃油質(zhì)量要求，其對岸電經(jīng)濟性指標(biāo)的影響。其中，合規(guī)燃油質(zhì)量要求通過燃油排放系數(shù)表示�？傮w而言，提高岸電使用成本補貼額度、岸電系統(tǒng)改造成本補貼率和環(huán)保稅稅率均可使船方獲益，與前人研究一致[19,23,25]。但在征稅條件下提高油品質(zhì)量(此時燃油排放系數(shù)將減小)對岸電經(jīng)濟性指標(biāo)有負面影響。

　　進一步測算發(fā)現(xiàn)，只要岸電使用補貼額度不低于0.74元kW，船舶在種情景下使用岸電均具有經(jīng)濟性;但如果岸電使用補貼額度低于0.55元kW，船舶在種情景下使用岸電都不具有經(jīng)濟性。如果環(huán)保稅稅率統(tǒng)一提高458及以上(以SO為例，約為44.64元/kg)，即使不提供補貼，船舶使用岸電仍具有經(jīng)濟性。然而，如果稅率提高幅度小于設(shè)定稅率的414且不提供岸電使用補貼，即使提供岸電系統(tǒng)改造補貼，船舶使用岸電也不具經(jīng)濟性。

　　3結(jié)論與討論

　　考慮提供岸電系統(tǒng)改造和使用成本補貼、征收環(huán)保稅等政策措施，采用資金等值計算方法對成本比較法進行改進，建立船舶使用岸電的經(jīng)濟性分析模型，以靠泊上海港洋山三期碼頭的典型集裝箱船為例進行實證分析，分析不同情景下的輔機發(fā)電成本、岸電使用成本和效益，通過逐年比較方式探究了船舶剩余壽命對岸電經(jīng)濟性指標(biāo)和最遲改造年份的影響，采用因素分析法揭示了各種政策因素和非政策因素對岸電經(jīng)濟性指標(biāo)的影響。主要結(jié)論如下。

　　(1)如果政府不提供任何補貼，在設(shè)定稅率下(SO、NOx、PM、CO這種排放物分別為、、0.55和0.042元kg[3031])，無論是否征收環(huán)保稅，船舶使用岸電的成本均高于輔機發(fā)電成本。

　　(2)當(dāng)岸電使用率較低時，無論是否征收環(huán)保稅、是否提供補貼，船舶使用岸電都會虧損;當(dāng)岸電使用率為100%時，即便不提供岸電系統(tǒng)改造補貼、不征收環(huán)保稅，但只要政府提供岸電使用補貼，船舶使用岸電均具有經(jīng)濟性，而征收環(huán)保稅可明顯增強岸電經(jīng)濟性，若同時提供岸電系統(tǒng)改造補貼則岸電經(jīng)濟性更好。

　　(3)當(dāng)船舶剩余壽命小于年時，不宜改造岸電系統(tǒng);當(dāng)船舶剩余壽命超過11年時，只要政府提供使用補貼，船舶改造岸電系統(tǒng)都是有益的，但最遲改造時間不應(yīng)晚于第29年。

　　(4)為確保船舶使用岸電具有經(jīng)濟性，岸電使用補貼額度不宜低于0.55元kW，環(huán)保稅稅率提高幅度不宜低于設(shè)定稅率的58(不提供任何補貼)或414(按30%比例提供岸電系統(tǒng)改造補貼)。

　　(5)如果岸電系統(tǒng)改造成本增加超過214%(為1570萬元)，或者燃油消耗率低于158.70g/(kW·h)，或者岸電使用率低于39%，或油價低于2841元/t，船舶在種情景下使用岸電都不具經(jīng)濟性。當(dāng)油價高于7328元/t時，無論是否征稅，是否提供補貼，船舶在種情景下使用岸電都具有經(jīng)濟性。當(dāng)油價超過2841元/t但不高于7328元/t時，需要提供補貼或者征稅，或者兩種政策都采用才能使船舶使用岸電具有經(jīng)濟性。

　　(6)為使船舶使用岸電能夠獲益，岸電收費標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)低于1.7元kW，供電時間超過11.8h。對政府而言，在未強制船舶靠港期間使用岸電的背景下，提供岸電使用補貼是必要的，若同時提供岸電系統(tǒng)改造補貼并征收環(huán)保稅，更有利于促進船舶使用岸電。當(dāng)然，僅征收環(huán)保稅也可使船舶使用岸電獲益，但所需稅率相對較高。

　　當(dāng)油價上漲到一定程度時，政府無需提供補貼，也可不征收環(huán)保稅。目前，上海僅提供岸電使用補貼[11]，深圳除提供岸電使用補貼外還向本地注冊船舶提供岸電系統(tǒng)改造補貼[13]，均取得一定成效。倘若有環(huán)保稅征收政策的助力，效果將會更好。對船舶而言，在提供補貼情況下，無論是否征收環(huán)保稅，都應(yīng)盡早改造岸電系統(tǒng)，并應(yīng)盡最大可能提高岸電使用率。

　　對港口而言，岸電收費標(biāo)準(zhǔn)不宜太高，同時應(yīng)盡力縮短岸電作業(yè)時間，提高岸電服務(wù)水平。需要說明的是，因數(shù)據(jù)可得性限制，在分析時未能考慮不同掛靠港岸電設(shè)施和供電服務(wù)的差異性，如果考慮這些差異性結(jié)果可能會有所不同，但這并不影響本文所構(gòu)建評估模型的適用性。其次，受篇幅限制，結(jié)合單因素分析和情景分析在一定程度上揭示了補貼、征收環(huán)保稅和某一因素變化等對岸電經(jīng)濟性的影響規(guī)律。未來，在條件允許時，可考慮各港口岸電服務(wù)的差異性、多因素的綜合影響等，也可將本研究拓展至其他航線、其他類型的船舶。

　　參考文獻

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　　作者：陶學(xué)宗，王謙益，李漢卿