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国际碳减排机制下我国海运业低碳发展的系统动力学建模与策略研究

一、引言

1.1研究背景与动因

1.1.1海运业在全球贸易与碳排放中的关键地位

在全球贸易体系中，海运业扮演着无可替代的重要角色，是国际贸易的主要运输方式。联合国贸发会议统计数据显示，全球超过80%的贸易货物通过海运运输，其运输能力强大，能承载大宗货物的长距离运输，无论是能源资源如石油、煤炭，还是工业制成品、农产品等，都依赖海运实现全球流通。例如，中东地区的石油运往欧洲、亚洲，澳大利亚的铁矿石运往中国等，海运为全球产业链、供应链的稳定运行提供了坚实支撑，是国际贸易的支柱。

然而，海运业也是全球碳排放的重要来源之一。根据国际海事组织（IMO）的数据，2018年全球海运业碳排放量约为9.8亿吨，占全球温室气体排放总量的2.9%。随着全球贸易的持续增长，海运业的业务量不断攀升，碳排放量也呈上升趋势。若不采取有效减排措施，根据IMO的预测，到2050年，全球海运业的温室气体排放总量将会在2012年的基础上持续上升50%-250%。海运业碳排放主要源于船舶的燃油消耗，包括航行、装卸和船舶运营过程中的能源消耗，高碳排放对全球气候变暖、海洋生态系统破坏等产生严重影响，加剧了全球气候变化问题，这与《巴黎协定》中全球各国承诺将全球平均气温上升控制在2℃以内，争取控制在1.5℃以内的目标背道而驰，因此，海运业的低碳发展对全球碳减排目标的实现至关重要。

1.1.2国际碳减排机制的演进与对我国海运业的冲击

国际碳减排机制经历了漫长的发展历程。1979年，在第一届世界气候大会上，气候变化首次作为一个受到国际社会关注的问题提上议事日程。1992年，《联合国气候变化框架条约》制定，阐明了全球应对气候变化的行动框架；1997年，《京都议定书》通过，明确了发达国家的量化减排指标，标志着全球碳减排市场的框架初步成型；2015年，《巴黎协议》达成，为全球碳减排设定了更具雄心的目标，世界各国朝着最终建立全球碳减排市场体系又迈出了坚实一步。

在海运领域，国际海事组织（IMO）也制定了多项减排法规，如国际防止船舶造成污染公约（MARPOL）附则VI，旨在限制船舶的硫氧化物和氮氧化物排放。2021年，IMO同意通过采取短期措施，实现到2030年管辖范围内的所有船舶的碳强度相较2008年减少40%，并要求管辖范围内的船舶从2023年起必须计算船舶能效指标（EnergyEfficiencyDesignIndex,EEDI）并确定其年度运营碳排放强度指标(CarbonIntensityIndicator,CII)。欧盟在航运业脱碳法案实施上走在前列，自2024年1月起，进出欧盟港口的5000总吨船舶必须按排放量缴纳碳排放配额，2025年至2050年，船舶年均温室气体排放强度要求逐年降低，目标是到2050年减排80%。

这些国际碳减排机制的实施对我国海运业带来了多方面的冲击。在成本方面，我国海运企业若要满足碳减排要求，需投入资金进行技术升级，如采用更高效的节能设备、使用清洁能源等，同时，参与碳排放交易或缴纳碳税也将增加运营成本。中石化中海船舶燃料供应有限公司总经理秦岭预示，欧盟相关政策短期内将导致航运企业成本上升。在技术上，我国海运业需要攻克低碳和零碳燃料技术应用难题，目前这些技术仍不成熟，相关标准和规范体系尚未健全，技术创新面临较大挑战。在市场层面，一些新型船舶公司因更符合碳减排标准可能获得市场份额，而我国部分老旧船舶运营公司则可能面临失去市场份额的风险，中波轮船股份公司副总经理戴晓透露其在欧盟的航运成本显著增加，为应对成本开始减少在欧盟国家的靠港频率，转向非欧盟航线。

1.2研究目的与意义

1.2.1研究目的

本研究旨在通过构建系统动力学（SD）模型，深入剖析国际碳减排机制下我国海运业低碳发展的复杂系统。通过对海运业低碳发展系统的边界、特征和要素之间因果关系的细致分析，揭示系统多重反馈机理和系统要素之间的相互作用过程。在模型构建的基础上，模拟不同减排措施下我国海运业的碳排放趋势、经济发展状况以及能源消耗等关键指标的变化情况，分析技术措施（如采用新能源船舶、优化船舶设计等）、营运措施（如优化航线规划、合理控制航速等）和基于市场的措施（如碳税、碳排放交易等）对海运业低碳发展的影响，探寻在保障经济健康发展的前提下，实现我国海运业有效碳减排的最优路径，为我国海运业制定低碳发展策略提供科学依据和决策支持。

1.2.2理论与实践意义

从理论意义来看，目前关于海运业低碳发展的研究多集中在单一减排措施或局部影响因素的分析上，缺乏对海运业低碳发展系统全面、动态的研究。本研究运用系统动力学方法，构建海运业低碳