造船行业深度报告：零碳转型东风，替代燃料奇点
一、百年变革：站在全球航运业零碳之路的起点
（一）航运业碳中和：各阶段目标明确，多方协作加速转型进程
全球航运业减排方向清晰，加速转型之路开启。根据巴黎协定的目标，航运业必须在2030年前大规模使用零碳燃料，并在2050年前实现完全脱碳。根据IMO官网，全球航运业目前的减排目标是2030/2050年的碳强度指数较2008年分别降低40%/70%。今年1月1日起，针对现有船只的碳强度指数及排放指数正式生效，航运业的低碳转型之路开始加速。
转型新特征：全产业链深度参与，共同发力加快行业转型。行业低碳转型从政策推动，逐步转向全产业链的主动合作参与。政策层面，针对减排目标，国际海事组织等权威机构从2018年起陆续设置EEDI，EEXI，CII等指标体系，对新造船和现有船只碳减排进行规范。船东层面，各龙头船东通过建设替代燃料船只、加快替代燃料产业链的研发投入、加强新技术研发等方式来加速减碳动作的落地。马士基、地中
海为首的海外龙头船东制定了较行业更为超前的减碳目标。船厂及设备厂层面，通过积极开发使用替代燃料的发动机与适配船型，加大了绿色环保船只及核心设备的研发创新，有力地支撑行业低碳转型。货主及保险公司层面，保险业通过了《海上保险波塞冬原则》，以提高碳排放的透明度，目的是指导和支持海洋保险客户采用和调整业务，使之符合航运业的减碳目标。货主端，包括亚马逊、宜家和联合利华在内的九家大公司已签署承诺，到2040年完全使用零碳燃料海运。
今年EEXI与CII指标已经开始生效，影响深远。2020年11月的会议上引入现有船舶能效指数EEXI及碳排放强度指数CII。两项标准均自2023年起开始实行，对不同船型有15%-50%减排要求。CII指标呈现逐年收紧的态势，目前来看2023年相较于2019年中枢目标降低2%左右，2024-2026年平均每年继续收紧2%左右，引导行业长期减碳节能。
行业政策渐进深化，MEPC 80会议有望见证政策升级。环保政策的出台制定并非一蹴而就，而是不断升级完善，长期政策方向明确。
2023年7月将召开IMO新一期MEPC80环保会议，关于航运减排有较多的议题内容待讨论通过。其中比较重要的议题包括关于温室气体燃料标准制定，以及关于征税、奖励、补贴和统一费率等经济性减排手段的落实。政策措施的不断完善，力度不断提升，范围不断扩大，有望加速船东的升级转型，促进各方加大该领域的投资研发。
（二）节能减排手段多元，降速航行与替代燃料优势凸显
船舶减排路径呈现多元化特征，多种减排措施并举是船东的理性选择。短期主要依赖降速航行、动力辅助、航行设计、替代推进技术、优化船舶设计等方式实现一定程度的碳排放降低；不同技术手段的适用范围、改造成本、实际效果有一定差异，其中降速航行简单易行，具备通用性，成为短期减排的关键手段。长期碳中和目标则还需依赖可替代能源为核心的替代燃料技术及碳捕获技术的帮助，其中可替代燃料逐步成为船东主流的选择。
降速航行是短期内最优减排方案。根据Ricardo咨询，优化船舶设计、发动机技术提升与替代推进器技术的碳减排潜力有限，仅动力辅助与航行设计可能实现较高的碳减排效果。其中，航行设计中以降速航行是兼具高技术成熟度，低成本且减排潜力较大的减排方案。在减速10%/20%/30%的不同假设下，能够在无投资成本基础上，实现10-15%/18-28%/24%-38%的温室气体减排潜力。
从长期来看，真正实现碳中和需要依赖替代燃料的进一步成熟，具有100%减碳潜力的碳减排途径只有替代燃料与碳捕获，二者通常需要配合使用。100%减碳要求燃料生产需要使用可再生能源与可再生原料。从目前的研究成果看,以替代燃料为核心，以动力技术、能效技术、碳捕捉技术为辅措施的综合解决方案，可能将成为航运业减排的关键举措。
（三）船东减排目标超前，借力减碳周期强化长期竞争力
全球龙头船东明确减碳目标，整体目标较IMO更为激进。全球龙头船东将减碳作为中长期核心战略，制定了中期、长期减碳目标。从船东的减碳目标上看，整体减碳力度大于IMO的规定要求，充分体现责任担当。法国达飞、马士基2030年目标航运排放强度约50%（与2008年相比），较IMO在2030年降低40%的目标更为激进。从实现零碳的目标时间看，马士基目标2040实现零碳最为激进，赫伯罗特、达飞。地中海目标分别在2045-2050年实现零碳，较IMO对2050实现70%碳强度降低的目标也更为激进。此外，各船东还推出碳排放计算器等方式，加大对自身船队碳排放水平的披露和监测，加速落实减碳目标。各大船东所采取的减碳措施包括采用可替代燃料、使用碳排计算器以及布局可替代燃料上下游投资等。
船东强化减碳技术布局，借力减碳周期强化长期竞争力。航运业节能减碳亟需大量的研发投入、基础设施布局，龙头船东凭借自身强大的资金实力、前瞻的战略布局，围绕减碳技术、替代燃料船、替代燃料供应链体系等多维度进行布局，借力减碳周期，强化下一个百年的长期竞争力。
总体来看，海外船东处于低碳转型的引领地位，但对于替代燃料船的长期路线有所分歧。当前，各船东已大量采用LNG船，但下一步对于其他燃料的倾向性有所差异。法国达飞、中远海运与马士基都在积极订购甲醇燃料船，中远海运的未交付订单中，甲醇燃料船占比超过30%，CMA CGM的未交付订单中，甲醇燃料船数量仅次于LNG燃料船。马士基2021-2022年下订的19艘船全部为甲醇动力船。赫伯罗特倾向于生物柴油，地中海则倾向于燃料电池的研发。
各船东还在不同类型燃料市场进行布局，包括投资、参与试验、与供应商达成合作等。当前可替代燃料的生产远远达不到航运的需要，各船东希望通过部署新能源生产的上下游产业抢占未来的先机。最早对甲醇行业布局的是马士基，除了主动投资绿色甲醇生产市场以外，还对清洁能源的创新公司进行投资。关注空气捕获技术、液体木质素技术等。部署生物柴油生产行业的代表是中远海运与赫伯罗特，中远海运在可持续报告中提到以“中远休斯敦”为生物燃油使用船开展生物燃油试用，评估相比传统燃油可降低15%碳排放量。东方海运国际以“东方横滨”号完成生物燃料试航，预计可减少15%-20%碳排放。赫伯罗特也已经进行生物燃料测试并制定了扩大生物燃料采购的目标。
二、替代燃料船：减碳终极方案，经济性临界点已至
（一）背景：减排降速影响运营成本，替代燃料船优势逐步显现
EEXI及CII标准的执行促使老旧船舶降速航行，船东成本及运力面临挑战。根据IMO日益严苛的现有运力排放标准，降速减排成为现有运力满足标准的最简单可行方案。根据航运数据平台VesselsValue平台数据显示，航运业中散货船队的满足上述IMO低碳法规合规率最低，为10%，油轮最高，为30.4%，集装箱船舶则居中为25.6%。
降速政策主要影响中老龄船舶，且降速幅度随着政策要求不断收紧。目前全球EEXI及CII标准对老龄船舶影响更大，根据DNV给出的预测，目前船舶的降速比例通常在15-30%之间。因此假设船舶的降速比例按照船龄在15-30%之间分布，船龄越高，由于其燃油效率低，油耗高等问题，将导致降速比例升高。且随着行业减排标准的不断提升，降速影响的船只范围和幅度将不断提升。
量化测算：降速航行对散货与油轮船短期影响有限，降幅在2-3%之间；对集装箱船影响相对更大。我们测算的核心假设包括（1）降速幅度：我们根据DNV给出的不同船型的降速幅度，假设船龄越大，降速幅度最大，最高降速幅度取DNV预测的上限。
（2）设计航速与实际航速：由于降速是指航速上限较设计航速的变化，我们根据不同类型船舶设计航速的差异，根据水上物流网数据，假设散货/油轮/集装箱船的设计航速取15/15/22节。对供给影响主要体现在限速后的航速上限与实际航速的比较关系，根据Clarksons，我们假设散货/油轮/集装箱船的实际航速分别为12/12/19节。
（3）船龄结构：我们根据Clarksons中关于船舶历年交付数据，测算目前各个细分船型的船龄结构。（4）23-24年供给降幅：我们根据不同船龄结构，对各自的降幅进行加权计算，得出EEXI标准对于全行业供给影响幅度的大致估算。（5）2030年降速预测：我们主要联合国发展贸易协会《Assessment of the Impact of the IMOShort-Term GHG Reduction Measure on States》论文中给出的预测数据作为参考结论。
尽管EEXI短期影响有限，但将从成本和运力双维度给船东带来挑战。由于监管范围、执行力度仍有不确定性，因此实际EEXI的影响可能偏离我们的测算，实际效果仍需要跟踪验证。但可以确定的是，EEXI和CII政策的出台和不断完善，对船东未来运营成本和运力规划带来新的挑战，也吹响了加快绿色转型的号角。
环保船相比常规燃料船存在航速增益，且增幅处于波动上升趋势。环保船无需出于环保标准降速航行，相比于非环保船能够提供1%-5%的航速增幅，从趋势线来看，航速增幅处于波动上升的状态，且2020年第四季度开始，增幅上升的趋势更加明显
在船型来看，液化气运输环保船的航速增幅最为明显，对散货船与油轮来说，航速的增幅在大部分船型之间没有表现出明显的差异。对于散货船来说，轻便型散货船的航速增幅水平略微高于其他船型，特别从2020年第四季度开始，散货船中的轻便型散货船的航速增幅优势更加明显。
（二）模型测算：对比新/老传统船只，替代燃料船经济性临界点已至
替代燃料船与传统船型经济性对比主要涉及到箱位损失、航速、油耗、燃料价格、造价等多因素考量，构建完善模型探讨对产业趋势把握具有重要意义。替代燃料船与传统船舶经济性对比是船东考量未来是否加大造船投资的关键模型。当替代燃料船相较于传统老船、新船均具有明显优势后，行业加大更新替换的浪潮在经济性层面才有保障。
定性角度看，替代燃料船的优势集中在航速、油耗两个方面，劣势主要在箱位损失、造价。燃料价格、保险费也对决策有一定的影响。替代燃料船在航速的优势主要与环保政策的限速要求有关，油耗主要来自于新双燃料发动机的技术进步。箱位损失、造价是双燃料船的主要劣势，对船东的投资决策有一定的影响。除下表因素外，航线、运价等其他外部因素也会对经济性的对比产生影响。
对比替代燃料船与传统新老船只的经济性，我们需要对航线、燃料、船舶情况进行必要假设，主要包括：
航线：我们选择集装箱船，选择为亚欧航线，且往返均相对满载。假设目标船从大连港出发，并沿途挂靠烟台、新加坡港，通过苏伊士运河到达泽布吕赫港，装卸货物后返回。根据中国航务周刊的信息，2022年全年平均运价约为15800元/集装箱。假设该运价相同（以美元汇率7.13计算），以得到单航次收入。
航行时间与周转率：高航速降低航行时间，单航次时长降低使周转率提升。参考IHSPorts and Terminal数据库给出的数据，该航线往返航程共21892海里，可计算出航行距离和航行天数。装卸货、停泊和进出港这三种工况下所需要的时间不受航速影响，假设所有船舶设计航速22节，替代燃料船以实际经济航速18节行驶，常规燃料船降速10%，以16.2节行驶。因此行驶一个航次替代燃料船约需 60.8天，常规燃料船约需65.8天。假设船舶一年行驶330天，则每年替代燃料船将比常规燃料船多航行近半个航次。
燃料价格：燃料价格是影响燃油成本最关键因素，假设所用三种燃料价格来自2021.01-2022.12期间的平均价格。假设三种船舶航行相同的距离，所需要的能量相同，燃料经济性则应当通过燃料价格除以热值，获得单位为“元/KJ”的单位能量价格来直观体现。
箱位损失：燃料特性不仅直接决定燃油成本，还决定收入端的箱位损失。热值与体积能量密度的数据来自NRDC，转化效率依据最新发动机参数假设，根据MARIC的测算，常规燃料船的燃料舱会占用约167TEU的空间，根据体积能量密度等比例测算，得出甲醇与LNG的燃料舱体积，超出167TEU的部分即为箱位损失。
热效率（油耗）：燃料转化效率会随船龄的增长而下降。根据中国船检公众号，当前柴油机热效率一般为45%～50%，目前二冲程低速柴油机拥有所有热机中最高的效率——接近50%。因此我们假设新船发动机的热转换效率为45%，老船由于发动机的老化，热转换效率下降至30%；甲醇/LNG双燃料发动机热转换效率更高，根据《船用气体燃料发动机技术对比及应用》中曼恩与瓦锡兰最新两冲程双燃料发动机数据，热转换效率平均在50%左右，因此此处假设甲醇与LNG双燃料发动机的热转换效率为50%。
船舶类型与造价：假设该测算选用的三种燃料船舶均为15000TEU集装箱船，替代燃料船的造价与维修保险及其他费用显著高于常规燃料船。三种类型船舶造价来自两年内订单信息。甲醇与LNG船造价较传统燃油船造价更高。我们假设假设折旧为15年，残值为5%，以计算每年的折旧成本。
维保费用：船舶的维修、保险与其他费用来自MARIC论文《绿色低碳燃料船舶总拥有成本测算》中对于柴油船与氨氢燃料船的测算，另根据某船舶保险费率表，假设老龄船保险费用为新船的2.6倍，此外，简单假设老船维修费倍率等同于保险费倍率，且所有替代燃料船拥有相同的维修费用以及保险及其他费用。
油耗：常规燃料船舶油耗数据来自
MARIC，替代燃料船舶油耗由燃料热值与转化效率计算得出。根据中国船舶及海洋工程设计研究院的数据，该案例选用的集装箱船每年需要消耗62848吨重油。假设重柴油与轻柴油热值近似相等，且假设替代燃料船舶与使用常规燃料的新船在此目标航线行驶单位航程所需要的能量相同，而使用常规燃料的老船由于老化等原因导致油耗升高，假设常规燃料老船单位热量油耗升高20%，则可依据燃料热值及转化效率等特性分别计算油耗。
成本对比：替代燃料船的相比于常规燃料新船没有优势，但优于常规燃料老船，主要原因是燃油成本的优势。在成本端对总成本影响最大的因素是燃油成本与折旧成本。在燃油成本方面，常规燃料新船最有优势。甲醇燃料的单位能量价格比常规燃料更高，因此有更高的燃油成本。而LNG尽管单位能量价格较低，但由于航速快，航程长，每年的油耗更高，导致全年的燃料成本也高于常规燃料船。使用常规燃料的老船由于燃料效率低，油耗显著高于其他船型。在折旧成本方面，替代燃料船通常造价比常规燃料船高30%左右，甲醇船与LNG船由于技术成熟度更低，安全性要求高等因素，造价相比于常规燃料船有一定增幅，导致每年的折旧成本更高，而常规燃料的高船龄船不再考虑折旧成本。替代燃料船相比于常规燃料船涨幅最高的是维修、保养及其他成本，包括耗材，淡水，港口费用等。尽管替代燃料船的此部分费用比常规燃料船高出一倍多，但此部分体量很小，仅占总成本的2%左右，对总成本影响不大。
替代燃料船相比运营中的常规燃料老龄船有显著的效益提升。
对于当前在运营的船舶，尤其是船龄10年以上的老船，油耗会有显著上升，将导致燃油成本的增幅。除此之外，高船龄的船舶在维修、保险及其他成本上相比于新船也会有一定增幅，将导致效益下降。尽管高船龄船舶不需考虑折旧成本，在一定程度上提高了老船的经济性，但折旧成本在总运营成本中所占的比重难以完全覆盖高油耗带来的劣势。在假设老船油耗上升20%的情况下，其单船全年盈利情况弱于甲醇船及LNG船。与替代燃料船、常规燃料新船相比，常规燃料老船是经济性最差的选择。
与新船相比，替代燃料船的效益优势来自收入端，是由更高的周转率产生的。在假设燃料价格取2021-2022年均价以及常规燃料船降速10%的情况下，替代燃料船利润优势较为可观，LNG船的全年营业利润可比常规燃料船提升6.7%。甲醇燃料船在高燃料价格与高箱位损失的情况下，略微弱于传统燃料船。
考虑更长期的环保政策，替代燃料船的优势仍有望放大。当前替代燃料船带来的高周转率主要是考虑到2030年维度全球降速幅度，已经能为替代燃料船的经济性带来一定水平的优势。但实际上，船舶使用年限在20年左右，2030-2040年的环保政策影响并未在测算中充分考虑。随着后续环保政策趋严，全生命周期角度替代燃料船的优势仍然有望放大，传统燃料船面临的降速、淘汰风险长周期维度则不断提升。
（三）敏感性分析：政策、运价、燃料价格影响经济性，环保溢价凸显
对于替代燃料船经济效益提升影响最显著的因素包括降速比例、燃料价格、运价、新船造价等。降速比例是替代燃料船经济效益提升的核心，主要取决于环保政策的进一步修订和执行。而燃料价格、运价与新船造价波动性较大，因此对该三项指标与降速比例分别进行敏感性分析。
降速比例与燃料价格：替代燃料船对燃料相对价格相对敏感，甲醇/LNG相对柴油价格每上涨10%，超额利润大约下降4.3%/3.8%。燃料是占比最高的成本项，因此燃料的相对价格对双燃料船的经济性影响较大。根据我们测算，甲醇燃料的价格敏感度略大于LNG，主要原因在于甲醇的热值相对较低，相同热量所需的燃料量更大。
整体来看，燃料价格波动的敏感性小于降速幅度的波动。
尽管甲醇燃料对价格波动更敏感，但其长周期价格相对波动性弱，使得船东燃料成本更稳定可控。从相对价格（甲醇、LNG相对于船用油的价格）历史波动角度，甲醇相对价格持续改善，且稳定性更高。LNG的价格波动性大，呈现较强的周期性。LNG价格上行周期，相对价格涨幅普遍在50-100%，对LNG船经济性形成严峻挑战。
降速比例与单航次运价：替代燃料船的超额利润对单航次运价最为敏感，且降速比例越高，运价的敏感性越强。这是由于替代燃料船的利润优势来自于其高周转率。降速比例越高，替代燃料船每年比常规燃料船多运行的航次就越多，更高的单航次运价会放大替代燃料船的航次优势。当降速幅度取10%时，甲醇与LNG燃料船相对常规燃料船的单航次运价每上涨5%，超额利润大约下降7.6%。根据我们测算，LNG燃料船的运价敏感度与甲醇一致，因为假设所有替代燃料船都不需要降速，且具有相同的运价，因此甲醇与LNG船受运价影响的变化是同步的。整体来看，当运价波动的敏感性大于降速幅度的波动。
降速比例与造价：替代燃料船的效益对船舶造价相对不敏感，甲醇船/LNG船相对常规燃料船的价格每上涨20%，超额利润大约下降1.8%。这是由于被船舶造价直接影响的折旧成本在运营成本中占比仅在10-20%，相比于占比超过八成的燃料成本，其对双燃料船的经济性影响较小。根据我们测算，甲醇与LNG两种燃料船的造假敏感度基本相同。整体来看，船舶造价波动的敏感性小于降速幅度的波动。
整体来看，替代燃料船的超额利润对运价的敏感性是最强的，其次是降速比例。当运价或降速比例变动1%时，替代燃料船的超额利润变化幅度通常会高于1%。这是由于降速比例与运价都是影响收入端的关键因素，收入优势来自周转率乘以运价。高运价与高周转率造成的收入优势可以相互放大，更重要的是收入端在整个经济效益测算占比中占比较大。而对于燃料价格与造价来说，二者都是成本端相对独立的组成部分之一，不存在相互影响的关系，且体量远不如收入端大，因此对超额利润的影响力较低。
良好的效益与更快的航速使环保船租金产生溢价，从船型来看，油轮的溢价水平高于同期散货船。更严厉的减排政策对油轮的影响总体大于散货船和气体船，导致油轮的供给端受限更为明显。因此环保油轮的溢价水平相比散货船要明显更高。2018-2022年，油轮的环保溢价水平在15%上下波动，2022年以来，其溢价水平大幅上涨，可达到40%以上，而同期散货船的溢价水平仅在8%上下波动，2022年以来的峰值也仅在11%。这也是由于油轮目前仍然大量使用常规燃料，采用替代燃料船的数量极少，稀缺性导致其溢价高。
长期租金的环保溢价比短期更加稳定。无论是散货船还是油轮，其五年期环保溢价曲线相比于一年期都更加平稳。油轮的五年期溢价更加清晰地体现出与政策的相关性。且超大型油轮的五年期溢价水平要高于LR2型油轮。
（四）现实选择：替代燃料船崛起，LNG 成为主流，甲醇异军突起
可替代燃料船订单占比自2017年开始表现出明显的增长。2021年增速进一步加快。克拉克森在其近期发布的报告中指出，2022年1月至10月，替代燃料船占总订单的63%（2021年为31%），达到444艘，总计36.6mGT，超过了2021年480艘，30.9mGT的总订单量，按总吨计算，同比增长42%。渗透率较2020-2021年几乎翻倍，充分体现替代燃料船强大的竞争力和市场接受度。
在替代燃料的选择上，LNG仍然是最受欢迎的替代燃料，图21展示了在不考虑LNG运输船的情况下，可替代能源船型中运营与订单数量总和最多的前9名，除了LPG船型，其他船型中LNG仍然占据绝对优势。
甲醇正在吸引越来越多船东关注，并成为应用量第二高的可替代燃料。在近两年的可替代燃料船舶订单中，甲醇已成为除LNG外使用最多的替代燃料，其主要应用在集装箱船中。2022年非LNG的可替代能源船订单量共有6.2mGT，其中甲醇燃料船的订单占比最高，达到79%。另外使用液化石油气与乙烷占比16%。
在地区分布上看，替代燃料船的订单大部分集中在中国和韩国。在2022年1 - 10月，在192家船厂中，有73家船厂接到了至少一艘可替代燃料船，其中33家中国船厂总共接受了195艘，16mGT的替代燃料船订单。而8家韩国船厂共接受了185艘18.6mGT的替代燃料船订单。这些订单占据了全世界可替代燃料船总吨的95%。
在船型上来看，替代燃料的使用在气体运输船与集装箱船更普遍。气体运输船大量使用替代燃料是由于LNG运输船与LPG运输船几乎全部使用LNG或LPG作为燃料。集装箱船中除了41.5%使用LNG之外，还有24%使用甲醇，是甲醇燃料船占比最高的船型。在四大船型中，除气体运输船之外之外，集装箱船的可替代燃料船总吨占比也已经超过常规燃料船。不过目前替代燃料还是以LNG为主，多样性较差。甲醇逐渐被接受，也仅占据一成左右比例。
未来替代燃料船多样性增强，待交付订单中常规燃料船快速降低，甲醇备受关注。
在中国，2023与2024年交付的订单中，常规燃料船还将占据绝对的优势，但到2025年，常规燃料船订单快速下降，跌破50%。LNG与电池燃料船成为可替代燃料中的主流选择。韩国尽管在订单的总吨量上要少于中国，但其可替代燃料船的占比远超过中国。自2023年起，依托于其大量LNG船与氨燃料船订单，其可替代燃料船订单的总吨已高于常规燃料船。两国自2025年起，都有相当可观的甲醇燃料船需要交付，意味着甲醇燃料逐渐进入试用阶段。
（五）行业影响：双燃料高壁垒，行业有效产能收缩、集中度提升
双燃料订单高渗透率背后，行业有效产能收缩，中小船企接单困难。根据克拉克森的数据，在2018-2023年间，全球活跃船厂（一年中接到过订单）的数量在波动下降，尤其是2021-2022年，活跃船厂数量降幅达到25.6%。但在此期间船舶订单量呈现显著修复，这意味着船舶订单向部分船厂集中。双燃料船建造需要船厂有较为深厚的技术、团队、供应链和专利积累，为中小船企设置了较高的隐形门槛，从而导致行业真实的有效产能收缩。而由于双燃料船优越的经济性+长期可控的合规优势，中小船企擅长的传统燃料船订单市场萎缩，进一步加剧了两极分化。
大量替代燃料船订单助力头部船厂市占率的提升。在2023年六月份，订单数量最多的前六大船厂中，其常规燃料船在全球的市占率仅有42%，但替代燃料船的市占率可达到71%。意味着替代燃料船订单更多地集中在头部船厂中。从船厂自身手持订单结构来说，头部船厂的替代燃料船订单占全部订单的比值可超过百分之五十，而其他船厂手持订单中整体替代燃料船占比只有25%，可认为头部船厂高占比的替代燃料船订单是其市占率高的重要原因之一。
中韩两国在替代燃料船上优势凸显，韩国仍有一定先发优势。以中韩两国排名第一的船厂为例，CSSC与HD的手持订单中，LNG燃料船在所有替代燃料订单中占比最高，在韩国尤为明显。HD的手持订单中，LNG船占据了近一半份额。除LNG之外，甲醇燃料船在两家头部船厂订单中也有可观占比。
头部船厂受替代燃料船舶订单的影响程度不同，有较明显的国家差异。中韩占据了世界船舶订单的绝大部分，在今年手持订单量最高的6家船厂中，有三家来自中国，两家来自韩国。整体来说，韩国船厂订单的替代能源化更为明显。韩国船厂中LNG船已经取代常规燃料船，成为主要的业务内容，平均占比可以达到50%以上。综合其他类型替代燃料船，占比可达75%。而中国船厂仍然以常规燃料船为主，替代燃料船占比未超过50%。而在其他替代燃料订单上，中国船厂更侧重于氨燃料船，韩国则接到更多LPG及乙烷船。在整体订单体量低于中国的情况下，韩国也凭借大量气体运输船订单，在替代燃料船的市占率超过了中国，可以认为替代燃料船在很大程度上帮助韩国船厂提高了其全球市占率。
双燃料船强化头部船厂话语权，船价呈现逆势上涨，船厂盈利中枢提升。双燃料船加强了造船业供给端的门槛，放大了头部船厂在双燃料船多年的技术、供应链积累。头部船厂借助双燃料船大潮，加大高价值量接单，强化接单的盈利能力管控。从2021年下半年开始，全球造船价格呈现与主要成本钢价的反向变动，逆势持续上涨，驱动船厂盈利中枢持续回升。
三、展望未来：从替代燃料变革看造船业竞争范式迭代
（一）百家争鸣时代，多元化技术路线剑指长期低碳转型
未来的燃料和能源解决方案呈现百花齐放特征。业界正在研究和试验一系列可以减少船舶温室气体排放的替代燃料和能源载体，最受关注选项包括氨类燃料、氢类燃料、甲醇燃料、生物柴油、电池以及液化天然气 (LNG)。
远洋航运是LNG、甲醇、氨燃料及生物柴油的主战场。远洋船航距长，需要充分考虑长续航、低成本、安全可靠等多因素。当前最成熟的替代燃料为LNG，甲醇和氨燃料船热度正在上升。长期视角下氢燃料与电动船舶也大有可为，或在内河沿海航线找到合适的应用场景。根据中国船检，2030年以前低碳燃料处于试点到商用的临界点阶段，低碳燃料+CCUS，氨燃料或者氢燃料处于研发及试点初期阶段。2035年后主要技术均有希望进入商用阶段。
短期来看，LNG仍然是最优选择，甲醇有望接力LNG，扛起减排大旗。LNG燃料凭借目前成熟的技术、完善的配套设施、规模性的船队，成为可替代燃料中除氢燃料和电池之外经济性最优的的选择。当前环保要求的限制仍处于起步阶段，LNG燃料足够满足现阶段的排放要求，可预见LNG燃料船的数量将进一步上涨，短时间内不会被完全取代。而甲醇凭借更优越的环保性能和相对合理的经济性，被航运业各方寄予厚望，期待其成为接力LNG的新型替代燃料。
中长期来看，绿甲醇、绿氨和氢是实现零碳的最终目标燃料。当前无论是LNG还是甲醇，碳排放潜力仍没有被完全发掘，全生命周期的零碳意味着该燃料生产、运输、回收过程的完全零碳化，需要使用可再生能源与可再生原料制备。目前尚无法实现绿色燃料的商业化应用。氢燃料则受限于其能量密度，无法承担远洋航运的职能。
替代燃料技术路径评估：经济性、可得性、环保性（减碳效果）、安全性四大要素分析框架。其中安全性是底线；经济性与可得性短期约束力强，决定燃料方案的落地难度；减碳效果则决定长期方案路线。我们认为，目前主流的LNG替代燃料仍是过渡方案，航运业转型零碳过程中至少还有1-2次替代燃料技术路线的变革可以期待。
（二）经济性：箱位损失、燃料成本决定经济性，
LNG 与甲醇优势凸显将船舶的经济效益拆解为运营收入、建造成本与运营成本。替代燃料船与常规燃料船由于航速、所用燃料价格与特性、建造能力与基础设施等差异，会在收入端与成本端均产生一定经济性差异。根据论文《绿色低碳燃料船舶总拥有成本分析》中的模型考虑影响因素。将建造成本分成主动力、辅助动力、燃料储罐、船身及其他零部件。运营成本由燃料费用、维修成本、箱位损失、人员工资、保险费及其他构成。
在成本端，燃料费用是造成成本端差异的最关键因素。以航行于亚欧航线的15000TEU集装箱船为例，其全生命周期（25年）的运营成本占总拥有成本的90%左右，而建造成本仅占一成，因此船舶经济性与运营成本的关联性更强。而在运营成本中，燃料费用占比超过九成，因此可认为燃料费用对成本端影响最大。
甲醇与LNG能够达到与船用轻柴油相当的单位能量价格，液氢燃料与生物柴油极大受限于其价格。尽管一吨甲醇的价格仅为一吨船用轻柴油的一半，但由于其重量能量密度低，在提供相同能量的情况下，甲醇的经济性与船用轻柴油不相上下。LNG则是由于其能量密度高，因此尽管每吨成本略高于船用轻柴油，但单位能量价格却更低。液氢与生物柴油的价格远远高于其他替代能源，在经济性上不具备竞争力。
液氨由于技术尚不成熟，当前的单位能量成本也较高，暂不适合商用。
电动船舶（磷酸铁锂电池）是最便宜的动力，但短时间内无法大规模用于海运。电动船泊的单位能量价格无法与其他燃料以相同的方式计算，但根据高工产研锂电研究所测算船舶每百公里运行成本，电动船舶为仅为2800元，低于柴油动力船舶的4100元与LNG燃料船舶的3700元。不过受限于电池能量密度过低，续航能力差，短时间内无法适应长距离的远洋海运。
在收入端，替代燃料产生的经济性差异主要来自箱位损失。
尤其对于集装箱船来说，燃料占用的空间增加，会导致该船单程载货箱数下降，而燃料重量增加，会导致载货重量下降，从而使收益下降。二者相比，载货空间造成的经济损失更为严重。假设不同燃料船的航速与运价水平相同，那么对不同替代燃料船而言，收入端产生差异的唯一影响因素就是箱位损失。同样以航行于亚欧航线的15000TEU集装箱船为例，氨氢燃料船相比于柴油燃料船，其全生命周期的箱位损失可达7.1亿元。如果选择体积能量密度更低的燃料，如氢、氨等，箱位损失将等比增加。
可替代燃料中LNG与生物柴油的箱位损耗是最低的。暂时还没有替代燃料能够在体积能量密度与重量能量密度上均达到与常规燃料相当的水平。液氢处于最劣势，将产生近六倍于LNG的箱位损耗。电池的体积能量密度甚至远低于液氢，其箱位损失无法测算。这也说明液氢与电池几乎无法靠简单增大燃料仓的方法使船舶续航达到远洋海运的标准。
整体来说，在可用于远洋海运的燃料中，甲醇与LNG是当前经济性最高的可替代燃料选择。根据燃料价格与箱位损失在总运营成本中近9：1的占比，因此认为经济性与燃料价格的关联性更强，综合考虑下，LNG暂时比甲醇具有更强的经济性。价格稳定性或为船东选择燃料的隐形考虑因素。除了燃料的绝对价格，价格的波动程度也深度影响船东的使船东运营成本波动，燃料成本的相对稳定对于成本预测与管控至关重要。柴油价格与LNG价格整体变动趋势趋同，自2021年开始产生较大波动。LNG的波动要比柴油更加剧烈。而相比之下，甲醇价格五年来几乎保持稳定，这或许是碳排放标准之外，船东在LNG船舶技术成熟后积极试点甲醇燃料船的另一重要原因。
（三）环保性：LNG 潜力有限，甲醇与氨可应对更高减排标准
LNG与生物柴油的环保潜力达到瓶颈，在中长期选择中不具有优势。尽管在完全可再生生产的情况下，替代燃料的减碳效果都能达到95%以上，但该情景尚无法实现，预计到2050年，绿色LNG和生物柴油的减碳效果较2020年将不会再有大的提升。
在可用于远洋航运的燃料中，氨与甲醇的减碳潜力最大，优劣性取决于未来二十年间的技术突破。在完全产自可再生能源的情况下，所有替代燃料的减排效果都有望达到近100%，但短期内该场景无法实现。预计到2050年，仅氨、氢、甲醇有实现九成以上的碳减排效果的潜力，但氢燃料受制于续航问题，短期内无法大规模应用。对于氨和甲醇来说，受制于技术水平，未来碳捕集技术（蓝氨）对于减碳效果的提升有限，只有依靠可再生电解技术（绿氨、绿甲醇）的成熟，才可能使氨和甲醇燃料的最佳减碳效果达到90%以上。预计能够率先实现大规模低成本生产的绿色燃料将具备一定市场优势。
分析其他污染物排放的情况，替代燃料普遍优于常规燃料，几乎可以实现颗粒物与硫氧化物的零排放。其他污染物排放主要考虑氮氧化物、颗粒物与硫氧化物。替代燃料在三种污染物排放上均有明显改善，但电池是唯一完全不会产生这三类污染物的替代燃料。因此尽管电池燃料受限于续航无法进行远洋海运，但仍然在内河航运或沿海航运进行大量试点与应用。可替代燃料的另一显著优势是发生泄露事故时，对生态环境不会造成长期影响，尽管泄露污染物仍会对泄露区海洋生物产生一定危害，但相比于柴油要小得多。
氮氧化物的排放是可替代燃料普遍面临的问题，但氨类燃料的情况最严重，液氨燃烧可能产生比常规燃料还要多的氮氧化物。必须通过技术手段进行控制，其他替代燃料的氮氧化物排量会根据燃料与空气的混合比例和发动机设计而变化，但整体上低于常规燃料。硫氧化物排放可避免，颗粒物排放只需考虑甲醇。甲醇燃料发动机颗粒物排放量因不同的发动机燃烧技术而异，但整体上排放量也会低于常规燃料。
综合减碳效果与其他污染物的情况来看，在可以应用于远洋海运的燃料中，液氨与甲醇的环保性排位最高。LNG的减碳潜力即将达到瓶颈，未来氨燃料与甲醇的环保性均强于常规燃料和LNG，成为未来接力LNG的热门选项。这也符合当前甲醇燃料与氨燃料得到广泛关注的趋势。
（四）技术可行性：甲醇直追 LNG，氢、氨等技术可行性仍待提升
常规燃料的技术可行性是最强的，在可替代燃料中，生物柴油与LNG具备最高的技术可行性，也是仅有的进入商用阶段的替代燃料。生物柴油得益于与常规燃料的高相似性，对常规燃料的基础设施与发动机设备兼容性较强。LNG得益于近些年的快速发展，几个大海港已具有燃料供应的设备，LNG发动机也趋于成熟。
甲醇发展最快，是未来取代LNG的最热门燃料。在生物柴油与LNG的减碳潜力有限的前提下，甲醇是能够同时兼顾减碳潜力与技术可行性的替代能源选项。它的配套设施可由现有基础设备与发动机改造，且得益于几大头部船企的投资布局，因此快速进入试点阶段。
其他可替代燃料的技术可行性暂时较差，电池动力由于短期内无法克服其能量密度过低的问题，在海运中实现大规模应用尚不现实。液氨和液氢的发展尚且处于初级阶段，无论在基础设施、技术成熟度还是可得性上都面临较大的难度。
（五）安全性：替代燃料面临更高风险，仍需加大安全性投入
常规燃料比大多数的可替代燃料安全，常规燃料没有毒性，也不需要通过高压低温环境将气体液化储存，因此不会导致泄露窒息风险。不过作为化石燃料，仍然具备很强的易燃易爆特性。锂电池与生物柴油的安全性略强于常规柴油，锂电子电池是目前最安全的可替代燃料。电池以固态存在，因此不会存在高压、低温的存储环境限制，也不会产生泄露等问题。生物柴油闪点高比石油柴油高出70℃左右易燃易爆性较低。LNG与甲醇的可燃与爆炸风险比柴油更低，但毒性与窒息风险限制了其安全性，LNG燃点比柴油更高，在同等条件下更不容易被点燃。并且其重量比空气轻,即便发生泄漏，也会立即飘散，不易发生爆炸事故。但在船舱等密闭空间由高压储存，一旦发生泄漏，存在窒息风险。甲醇的可燃与爆炸风险比柴油更低，但具有一定毒性，当泄露发生时，要防止过浓蒸汽带来的危害。
氢类受限于其极高的爆炸风险，氢气在空气中的爆炸极限（体积浓度）为4%～75%，远远宽泛于其他所有的替代燃料。氨类燃料主要受限于其强毒性。氨燃料对人体具有毒性，且对部分金属具有腐蚀性，一旦泄露，将有很高风险导致机组人员窒息。
（六）展望未来：变革时代来临，技术与综合能力是船企竞争关键
短期来看，LNG与甲醇综合优势凸显，已经开始快速应用。长期关注环保性高的几种核心燃料的技术进步。随着未来排放标准进一步严格，LNG燃料的环保潜力将不足以支撑其作为主流的可替代燃料。由可再生能源与可再生原料制备的绿甲醇与绿氨是较热门的替代燃料选项。鉴于目前产业链上游绿色燃料生产尚未形成规模，这两种燃料均难以大范围推广使用。待技术逐步完善，产业链逐步成熟，绿色燃料的潜力才将逐步释放。
技术变革时代：多路线争相发力，行业龙头加大研发引领时代。
在全球日益加速的低碳转型浪潮中，造船业已进入技术变革的时代。根据大宇造船公布的短、中、长期转型路线图可看到，四种主流燃料在未来10-20年维度将逐步进入技术成熟，驱动全球航运船队迎来集中更新升级的浪潮。
新时代下的造船周期中，技术已经成为行业竞争的新关键要素，技术投入长周期向上，客观上也呼唤行业盈利的触底修复。造船业历经多年沉浮，新一轮周期正逢技术变革密集期，龙头船企和航运巨头均加大研发投入布局，适应行业转型的新需求。
展望未来，造船业的竞争范式正在改变，造船业从制造成本竞争，逐步转向技术与综合能力竞争，行业壁垒逐步提升。正如我们在第二掌第五节行业影响中的观点，替代燃料转型驱动行业有效产能收缩，龙头船企迎来盈利层面的修复，进而才具备在新一轮技术投入长期投入的能力。
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