第8.3章 - 港口和能源

作者:Jean-Paul Rodrigue博士

全球经济依赖于需要提供、改造和运输的大量能源供应的消费。港口是供应和分配能源的重要设施。

1.能源市场的起源

从历史上看,有没有能源市场在海运中。在工业前社会中的能源面临有限的需求,在本地生产,并未交易。有限的经济效益可能导致古代笨重和低能量内容商品等柴火。海运是一个Breakbulk Endeavor无法有效地支持散装交易。一个值得注意的例外是与依托动物脂肪和橄榄油的油灯相关的燃料贸易,这可以长距离进行。在罗马帝国中,在Amphoras中携带的广泛贸易网络可被认为是海运能源贸易的早期形式之一。

直到工业革命直到那样能源交易开始广泛进行.随着煤炭的引入,能源消费的快速增长和能源供应系统的根本变化,刺激了新的供应路线的设置。煤成为了一种方便的燃料,因为它比同等质量的木头释放的能量多4倍,不腐烂,易于处理和存储。此外,它还可以被蒸馏成煤油等燃料。从生物能源供应转向矿物能源供应造成了能源生产和消费以及相关的贸易流动的地点变化。

早期煤炭交易是一个运输基础设施发展的强大司机和运输的分类。在18世纪后期,工业革命的发作,在欧洲和美国建造了一系列运河,煤炭运输为主要的驱动因素。桥梁运河是第一个显着的故意建立的基础设施,以便在此期间在英国开始回应工业革命的必要性。No Locks Canal将Worsley的煤矿与16公里外的曼彻斯特联系在一起。在1761年完成后,曼彻斯特煤炭成本远远超过一半,青睐其在蓬勃发展的工业活动中的更广泛。这引出了欧洲和北美的运河基础设施投资浪潮。

第一个能源交易距离短距离,主要涉及装载和卸载的驳船和卸下设备。随着工业用途的增加,运输燃料和发电量增加,固体和液体的专用散装载体是必需的。Collier Ships旨在携带煤炭供应工厂或提供海军舰队。在19世纪,汽船和铁路的发展为供应和煤炭需求创造了一种自我加强循环。对于长距离导航,向煤动力蒸汽机的过渡有利于设置煤炭站比如亚丁和开普敦,在那里可以用当地开采的煤炭为船只加油。这就产生了对当地能源供应系统的需求。

1912年,由于油发动机赋予的速度和范围优势,英国海军部门决定将其战舰从煤中转换为石油推进。煤炭供电需要一系列燃煤站,通过需要在战略地点确保足够的煤炭供应的需要限制了它们的操作灵活性。此外,融合的繁琐且劳动密集型的过程至少是填补船舶持有的一天。由于英国没有石油资源,它将盎格鲁波斯石油公司国有化,并致力于保护这种资源在波斯岛(伊朗于1934年以后),大多数供应来自于此。

石油贸易的设定需要在19世纪后期的油轮设计新船舶班级。由于第一个油罐车于1878年在里海海运中开始运输石油,因此世界上的海上油轮舰队的能力大幅增加。从那时起,石油能源市场扩大到包括管道,储存区域,港口设施,油轮船和炼油厂网络。越来越多的能源需求扩大工业区的港口,并青睐能源提取区附近​​的新型专业港口(煤田和油田)。

2.主要港口能源市场

当代能源市场提供两个互补的运输系统;加油船(也叫加油)和促进工业需求(加发电)。能量市场的第一个重要特征是集中生产而且更多的地理位置分散消费.这种生产浓度是规模经济的直接函数,其特征是能源领域,不仅仅是许多制造业。对于能量提取,加工和运输,当处理额外的卷时,实现了大量效益。能量代表A.在全球航运市场占有相当大的份额并占大港卷。

A.煤炭

煤是一种易燃物,便于储存和运输。它仍然是一个廉价和广泛的资源这在技术上更简单,但与碳排放和污染物如二氧化硫相关联。自工业革命以来,煤炭一直是首选燃料,支持能源和工业系统的大规模发展。尽管如此,其消费正在下降,特别是在高级经济体中转变为自然气和替代能源(太阳能,风)的更先进的燃料来源。

煤炭为两大市场供应了两大热煤以90%的需求支配。它主要用于生产高压蒸汽的电站,然后推动涡轮机以产生电力。它还用于消防水泥和石灰窑,支持建筑业。这意味着大型煤电设备的位置与运输能力,特别是端口基础设施相关联。直到20世纪中叶,煤炭也用于蒸汽发动机,具有活跃的蒸汽煤炭市场,不再存在。第二煤市是炼焦煤(需求的10%),一种衍生自沥青煤的特定类型的冶金煤,用作将金属矿石转化为金属的碳源。烹饪煤允许高炉通过迫使其与煤中的碳的组合来除去矿石中的氧气。

煤炭行业及其市场面临着几种挑战和重建。煤炭是变得越来越竞争力关于其他能源,其生产是下降。该行业受到一系列环境法规和负面舆论的影响,以从煤炭过渡。煤发电厂的效率正在改善碳捕获的灰烬,硫和试图的排放。“清洁煤”技术已提出,发出较少的灰烬,但释放相同的二氧化碳。自20世纪90年代以来,技术允许将与煤炭有关的排放量减少90%。在许多领域,与煤炭如酸雨相关的环境问题,不再是北美和欧洲的主要环境问题。煤炭市场受到其他能源市场的比较价格,可以创造区域差异。例如,2011年福岛核事故迫使日本在煤炭的发电中重新投资,以应对电力发电中缺乏替代品。

B.石油

交通是最重要的运输燃料.它几乎完全依赖于精制的石油产品,例如汽车汽油,卡车柴油,内陆驳船和非电机,海运燃料燃料,以及空运的喷气式燃料。虽然石油用于其他经济部门的石油,例如工业和发电,但仍保持相对稳定,但石油需求的增长主要归因于运输需求的增长。总石油消费量增加了运输的份额,占美国先进经济等75%以上的石油中的55%以上的石油。石油的其他重要用途包括润滑剂,塑料和肥料。石油需求有助于在石油资源附近的地区塑造港口开发,有时会引入完全新的港口和相关基础设施。这一值得注意的是在中东发展中的经济体,如Damman,Kuwait,Doha,Abu Dhabi和Dubai。

在中期替代方案有限的选择,除了电动车辆的出现和海上运输到下硫堡燃料的替代,包括天然气。最大的石油消费者留在世界的工业化经济体中,如美国,西欧,中国和日本,占全球原油进口的70%。供应这些市场,以休斯顿,鹿特丹,新加坡和Ulsan等庞大的壁画式石化复合物。尽管如此,发展中国家的份额仍然是随着运输系统现代化而增加的。由于石油消耗和生产的特点是其供需地理的急性差异,因此国际石油运输是弥补这些不平衡的措施。该市场分为原油和精制产品油轮,主要取决于是否在市场附近发生炼油。

c .天然气

天然气主要由化石甲烷和其他轻烃组成。它的混合物为50至90重量%的甲烷,丙烷和丁烷,其特征在于基于其甲烷含量的“干燥”或“湿”,基于其硫含量为“甜”和“酸”。天然气通常与油相关联,暗示一个石油和天然气田的对应和机会结合提取。由于天然气相对于石油的成本竞争力不断提高,全球天然气产量一直在增长。

天然气被认为是最清洁的化石燃料,特别是对于能量产生,并且已成为电力厂的关键燃料。燃气轮机技术允许天然气生产电力比使用煤炭更便宜,这意味着依靠化石燃料的全球发电市场正在朝向天然气供应链的转变。此外,天然气与低硫磺燃料燃料的关系越来越竞争,特别是鉴于诸如垃圾燃料的硫含量的海运中的持续规定。一项重大挑战涉及天然气的分布,这依赖于更复杂的技术等管道及其液化。

全球需求的增长为长途距离移动天然气的要求。液化天然气(LNG)是运输天然气的理想形式,但需要复杂的技术任务。一旦提取天然气,将通过管道带入端口终端附近的液化设备。通过低温工艺,将天然气降低至-160℃,暗示体积压缩率为610倍。然后可以通过一支专业LNG载体运输LNG产品。在目的地端口,LNG存储并重新气化以通过管道分发。

D. Bunker Fuel.

加油是海运的一个重要能源市场,因为它涉及在选定地点为船舶加油。船用燃料是从真空蒸馏塔中分离出来的较低纯度的燃料(如汽油等高等级燃料的分离度较高),这意味着它们是重质、低质量、高粘度的燃料,需要预热才能燃烧。虽然加油可以在港口码头进行,但最常见的过程是加油船停靠在需要加油的船只旁边。由于全球航运网络的特点,加油往往发生在主要商业网关或中介地点粮食代表船舶路径和时间表中断最小的机会。

由于国际海事组织(IMO)支持的国际法规对船用燃料进行了限制,船用燃料市场正在经历重大变化限制船用燃料的硫含量,从3.5%到0.5%。自2010年以来,这一全球实施正在逐步实施,并将于2020年全面实施。现有法规推动了低硫燃料的使用,如LNG、极低硫燃料油(VLSFO,最高含硫0.5%)、超低硫燃料油(ULSFO,最高含硫0.1%)和低硫船用柴油(LSMGO)。或者,船东可以选择安装排放控制装置,如洗涤器和选择性催化还原(SCR)系统。就中期而言,正在考虑替代船舶燃料,如氢、氨和生物燃料。

新加坡仍然是全球最重要的热带市场,每年处理大约5000万吨的沙坑燃料。这种主导地位与被迫通过马六甲海峡的海上交通的强度以及新加坡的重要作用作为主要的精油中心。沙坑加油市场有一个高度集中,六个国家占全球燃料燃料销售的60%。

3.海上能源运输

能源运输市场是分散的,但主要的能源运输方式是互补的,特别是当来源或目的地是内陆或陆上路线可以缩短距离时。与其他形式的运输一样,能源运输通常是一系列的方式,海上和管道是最常用的大规模运输方式。这样的数量强调了规模经济的必要性和能源运输链中负荷断点的重要性。能量的运输是一种活动最倾向于规模经济在运输业中,由于燃料的质量比例相对较低,需求量很高。因此,与港口相邻的位置通常是能量存储和加工活动的主要位置,例如炼油厂,使它们能够作为输入(原油进口)或输出(精制油产品)来访问全球市场。

截至2015年,海上运输发运了约29亿吨石油和天然气产品,大致所有石油所产生的62%.剩下的38%是使用管道(占主导地位),火车或卡车。原油单独占17.7亿吨。石油的海洋流通循环跟随一套海上航线在提取的地区和地区之间的区域之间的区域之间。每天由油轮每天发货超过1亿吨。大约有一半的石油运输装运在中东,然后运往日本,美国和欧洲。与日本绑定的油轮正在使用马六甲的海峡,而毗邻欧洲和美国的油轮将使用苏伊士运河或良好的希望,等待油轮的尺寸及其特定目的地。

2015年,全球油轮船队运力(不包括政府长期拥有或租用的用于军事用途的油轮)约为4.88亿载重吨,约占全球航运吨位的28%。国际石油运输市场上大约有7000艘油轮。租用油轮的费用称为租船费。它根据油轮的大小和特点、其来源、目的地和船舶的可用性而有所不同。然而,更大的船舶是由于它们所带来的规模经济。大约638艘超大型油轮(vlcc)占所运输石油的三分之一。运输成本只占加油站汽油总成本的一小部分。例如,从中东运往美国的石油在加油站每升约占1美分。运输成本通常占石油附加值的5 - 10%,这取决于所服务的市场。2000年以来油价的上涨使得运输成本在总成本中所占的比例更低,有时甚至低于5%。 Thus, oil demand is not related (inelastic) to its transport costs, but a factor of the effective tanker capacity.

油船流的集中度较高,不同的油船尺寸适用于不同的航线,即距离和港口进出限制。较大的油船要求设置近海码头,甚至使用油船储存。油轮也可用作半永久储油罐。于是就有了海上石油运输专业化根据市场的船舶规模。VLCC主要用于高卷(每艘船超过200万桶)和长距离(欧洲和太平洋亚洲)。较短的旅程通常由较小的油轮船提供服务,例如从拉丁美洲(委内瑞拉和墨西哥)到美国。运输能力对市场选择产生了重大影响。例如,四分之三的美国石油进口来自大西洋盆地(包括西非),旅程少于20天。因此,大多数亚洲石油进口来自中东,这是一个三周的旅程,新加坡的中途是世界上最大的精炼中心之一。由于环境的安全考虑因素,单壳的油轮逐渐逐步逐步逐步淘汰,以被双壳罐更换。

液化天然气行业最初是作为一个利基开发的。它是一种高度结构化的业务,其特征在于专用长期合同以及基于区域的贸易流,在合同期限内,航运与特殊项目捆绑在一起。由于LNG项目资金需求大,风险高,LNG航运领域的主要市场参与者仅限于所谓的超级巨头,即主要石油公司。上世纪90年代后,天然气买家希望供应更加灵活,并开始向上游转移,参与航运等活动。天然气销售商也开始沿着这条产业链移动,成为航运的少数所有者,偶尔也成为再气化厂的少数所有者。因此,液化天然气运输处于不同各方的控制之下。根据能源市场私有化的全球趋势,液化天然气市场正在发生的转变受到上游和下游天然气市场放松管制和自由化的严重影响。

如今,一些独立船东正在启动中游活动,通过与上游天然气销售商合作液化项目或与下游买家投资进口终端,整合其液化天然气价值链。它们还可以充当制冷终端的角色,将船舶转变为浮式气体生产装置或再气化装置。此外,市场结构中最引人注目的变化之一是投资整个液化天然气供应链的公司的出现,这一变化既有助于短期市场,也有利于短期市场的发展。这些投资组合的参与者拥有液化利益组合,他们使用专门为此目的控制的船舶来供应进口码头组合。这一组主要包括一些国际石油巨头(如壳牌、英国石油、埃克森美孚)、公用事业公司(如苏伊士集团、埃尼集团)、私营公司(如三井)和准政府公司(如Sonatrach、卡塔尔石油和挪威国家石油公司)。

船主可以被分类为四类

  • LNG综合项目燃气供应商,包括国家石油公司及其合作伙伴。
  • 天然气买家,像日本和韩国依赖LNG进口。他们拥有并运营一些运输能力,以使燃气供应商多样化以确保市场需求。
  • 国际石油专业,投资组合球员,使用自己的船只在液化和再溶解工厂之间航行,在那里他们有投资组合的兴趣。
  • 独立的船东那些以前获得液化天然气综合供应商或买家长期合同的公司。

随着液化天然气贸易的增长,额外的LNG项目通过捆绑的运输能力推出,然后新的油轮被相应命令。

4.能源和港口

能源产品体积庞大,以散装方式运输,这强调了港口的重要性能源运输平台(规模经济)和能量转换平台(集聚经济)。取决于它们在能源供应链内的位置,能源转化活动的聚集可以是供应链的上游或下游。港口也能源生成平台(范围经济体)可以向其用户提供传统的和替代能源来源。

港口与能源市场的关系正在进行中能源过渡他们的能量,消费者和能源处理器的功能。即使港口和海运行业占全球碳排放量的约2%,也有压力,以提高其环境绩效,主要是与能源供应链的高度集成。这脱碳港口化涉及一系列潜在的策略以及围绕着能源生产、电气化和分配的参与者网络:

  • 以端口为中心的能量生成转型.港口传统上高度涉及能源发电,例如煤气和天然气发电厂。由于资源由海运船舶批量提出,港口是基于规模经济原则的能源发电系统的有效地点,包括集中分配。任何未来的能源系统都依靠这一原则将倾向于使用港口设施。尽管如此,港口不是在能源生成的业务中。它们是第三方,特别是公共或私人能源公司运营的能源发电设施的便利地点。
  • 船舶能源系统.在包括LNG的持续规定,包括LNG,将涉及新的能源转换过程和相关的目标中心活动。Bunkering的位置可能保持不变,但过渡可以为能够首先提供低排放燃料的港口提供机会。另一种转型涉及冷熨烫,供应船用电力而不是船舶发电机的发电。使用岸生成的功率有一个净成本优势,因为电力比使用船上发电系统所产生的电量便宜。
  • 以端口为中心的活动.这些活动包括终端运营,热带,物流和货运分配,冷库设施,服务船(例如拖船)和支持建筑物。除了减少碳排放外,端口设备的电气化还降低了噪声排放及其负面群落影响。然而,这需要一种必须由能量生产系统提供的再充电站网络。
  • 以港口为中心的工业电气化.位于港口设施内的许多重型行业依赖于化石燃料作为核心能源输入。端口能源系统的过渡将伴随着港口工业生态系统的过渡。
  • 海上风力发电.通过海上接口,港口可以进入大的沿海海域,从而提供风力发电的机会。该港口及其工业已经为已安装的风力发电能力提供了现有需求,并可以为港口当局提供新的收入来源。
  • 港口能源系统的整合.端口聚类允许不同的能量系统(常规和替代品)独立运行,从而在供需之间看到更好的集成度。这允许能源交易系统,其中能够在港口社区内的供应商和用户之间交易能量盈余。必须在串联中开发一种更有效的电网和能量存储能力。

一旦港口的能源转型成熟,预计港口将在各自的区域能源系统中发挥更大的战略作用,作为发电和分配能源的平台。


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参考

  • DNV-GL(2020)。港口:通往欧洲的绿色门户。
  • 国际交通论坛(2020年)。导航到更清洁的海运:北欧地区的课程。巴黎:经合组织。
  • 王,S.,Notteboom,T。(2014)。船东的结构和舰队分布在LNG航运市场,国际运输和运输物流,6(5),488-512。