第8.3章-港口和能源

作者:Jean-Paul Rodrigue博士

全球经济依赖于大量能源供应的消耗,而这些能源供应需要被提供、转化和运输。港口一直是重要的能源供应和分配综合体。

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开始广泛交易.能源消耗的快速增长以及能源供应系统的基本变化随着煤炭引入焚烧新供应路线。煤炭成为一种方便的燃料,因为它可以释放比类似的木材更多的能量更多的四倍,没有腐烂,并且可以很容易地处理和储存。此外,可以将其蒸馏成燃料,例如煤油。从生物能源供应到矿物质供应的转变需要能源生产和消费和相关贸易流动的位置变化。

早期的煤炭交易是交通基础设施建设动力强劲和运输的分类。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。科利尔船被设计用来运送煤炭,要么供给工厂,要么供给海军舰队。在19世纪,蒸汽船和铁路的发展为煤炭的供给和需求创造了一个自我强化的循环。对于长途航行,向煤动力轮船的过渡有利于设置煤炭站比如亚丁和开普敦,在那里船只可以用当地开采的煤炭进行燃料补给。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种互补的运输系统;加油船(也称为Bunkering)和促进工业需求(加发电)。能量市场的第一个重要特征是生产浓度在地理上分散消费.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了大量的港口吞吐量。

答:煤

煤是一种方便的燃料,易于储存和运输。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。第二煤市是焦练煤(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

天然气主要由甲烷化石和其他轻烃组成。它是由甲烷、丙烷和丁烷(按体积计算)的50 - 90%组成的混合物,根据甲烷含量分为“干”或“湿”,根据硫含量分为“甜”和“酸”。天然气通常是和石油一起被发现的,这意味着一种潜在的危险油气田之间的对应关系并有机会结合提取。全球天然气的产量越来越大,其成本竞争力与石油有关的净效率。

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.

加油是海上运输的一个重要能源市场,因为它涉及在选定的地点为船舶加油。船用燃料是来自真空蒸馏塔的较低的馏分(高级燃料如汽油的馏分较高),这意味着它们是重的、低质量的高粘度燃料,需要预热才能用于燃烧。虽然加油可以在港口码头进行,但最常见的过程是将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,燃料补给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)支持的国际规则的限制,船用燃料市场正在发生重大变化限制了燃料燃料的硫含量,从3.5%到0.5%。自2010年以来,这一全球实施正在逐步逐步逐步逐步激活,在2020年开始。现有的监管已经推动了使用低硫燃料的转变,如LNG,非常低的硫燃料油(VLSFO,最大0.5%硫),超级- 硫磺燃料油(ULSFO,MAX 0.1%)和低硫海洋煤气油(LSMGO)。或者,船东可以选择安装诸如洗涤器和选择性催化还原(SCR)系统的排放控制装置。对于中期,正在考虑替代船舶燃料,例如氢,氨和生物燃料。

新加坡仍是全球最重要的燃料市场,每年处理约5,000万吨船用燃料。这种优势与被迫通过马六甲海峡的海上交通强度以及新加坡作为主要炼油中心的重要地位有关。地堡加油市场有高水平的浓度,六个国家占全球燃料燃料销售的60%。

3.能源海运

能源运输市场是零散的,但能源运输的主导模式是免费的,特别是当起源或目的地是内陆的或者陆路航线可以减少距离时。与其他形式的运输一样,能源运输通常是一系列模式,海洋和管道最适合大量的卷。这种卷强调了对能源运输链中载荷断点的规模经济的需求。能量运输是活动的最容易发生规模经济在交通运输行业中,由于燃料的质量比相对较低而需求量较大。因此,港口附近的地点通常是能源储存和加工活动的主要地点,如炼油厂,使它们能够作为输入(原油进口)或作为输出(成品油产品)进入全球市场。

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(不包括政府拥有或长期租用用于军事用途的油轮)约为4.88亿吨,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。租用一艘油轮的成本被称为租费率。它根据油轮的大小和特性、来源、目的地和船舶的可用性而有所不同。然而,由于规模经济,更大的船更受青睐。大约638艘超大型油船(vlcc)占所运石油的三分之一。在加油站,运输成本只占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的价格约为每升1美分。运输成本通常占石油附加值的5%到10%,这取决于所服务的市场。2000年以来石油价格的增长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.

油轮流量具有较高的集中度,不同的航线使用不同的油轮尺寸,即距离和港口访问限制。较大的油船要求设置海上码头,甚至使用油船储存。油船也可用作半永久储罐。因此有一个海上石油运输专业化在船的大小方面根据市场而定。vlcc主要来自中东,产量大(每艘船超过200万桶)和长距离(欧洲和太平洋亚洲)。较短的航程通常由较小的油轮提供服务,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有显著影响。例如,美国四分之三的石油进口来自大西洋盆地(包括西非),运输时间不到20天。因此,大部分亚洲石油进口都来自中东,需要三周时间,中间位置是新加坡,那里是世界上最大的炼油中心之一。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,其特征在于专门的长期合同,以及在合同有效期内将航运与特殊项目捆绑在一起的区域性贸易流。由于液化天然气项目资金需求大且风险高,液化天然气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。20世纪90年代后,天然气买家希望在供应方面更加灵活,并开始向上游转移,参与航运等活动。天然气卖家也开始沿着这条链移动,成为航运的少数股东,偶尔也成为再气化工厂的少数股东。因此,液化天然气的运输受到了各方的控制。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,一些独立船东正在开始中间流活动,通过与上游燃气销售商在液化项目中与上游燃气卖家合作,或在进口终端中的下游买家投资来整合他们的LNG值链。它们还可以通过将船舶转换为浮动气体生产或再溶解单元来取得制冷终端的作用。此外,市场结构中最引人注目的变化之一,这两者都有贡献并受益于短期市场,这一直是投资整个LNG供应链的公司的出现。这些投资组合玩家具有液化兴趣组合,它们用于使用他们为此目的专门控制的船舶提供进口终端的投资组合。This group mainly includes a number of international oil majors (e.g., Shell, BP, ExxonMobil), utility companies (e.g., Suez de GDF, ENI), private companies (e.g., Mitsui), and quasi-government companies (e.g., Sonatrach, Qatar Petroleum and Statoil).

船东可分为四类

  • LNG综合项目燃气供应商,包括国家石油公司及其合作伙伴。
  • 燃气买家,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。
  • 国际石油专业这些公司使用自己的船只在它们拥有投资组合利益的液化和再气化工厂之间穿梭。
  • 独立的船东谁以前从LNG综合供应商或买家获得了长期合同。

随着液化天然气贸易的增长,额外的LNG项目与航运能力捆绑,然后新的油轮订购相应。

4.能源和港口

能源产品是大量的,而且是散装运输的,这凸显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,集群能源转型活动可以是供应链的上游或下游。港口也是能源生成平台(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.传统上,港口一直高度参与能源生产,比如煤炭和天然气发电厂。由于资源是通过海运批量运来的,港口是建立在规模经济原则(包括集中分配)上的能源发电系统的有效地点。未来任何依赖于这一原则的能源系统都倾向于使用港口设施。尽管如此,港口并不属于能源生产业务。它们是由第三方,特别是公共或私营能源公司经营的能源生产设施的方便地点。
  • 船舶能源系统.正在进行的低硫燃料管理规定,包括液化天然气,将涉及新的能源转换过程和相关的港口中心活动。加油的地点可能会保持不变,但这一转变可能会给能够首先提供低排放燃料的港口带来机会。另一项改造涉及冷熨烫,它为停靠在码头的船舶提供电力,而不是由船舶的发电机发电。使用岸上发电有一个净成本优势,因为它比使用船上发电系统发电更便宜。
  • 以港口为中心的活动电气化.这些活动包括码头作业、加油、物流和货运配送、冷藏设施、服务船只(如拖船)和辅助建筑物。港口设备电气化除降低碳排放外,还降低了噪声排放及其对社区的负面影响。然而,这需要一个充电站网络,必须由一个能源生产系统提供。
  • 以端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.通过海洋界面,港口可以访问大型沿海海洋区域,可以提供风力发电机会。港口及其行业已经提供了对安装风发电能力的现有需求,并可提供港口当局新的收入来源。
  • 集成端口能源系统.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。

一旦港口能源转型成熟,预计港口将在各自的区域能源体系中发挥更战略性的作用,作为生产和分配能源的平台。


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参考

  • DNV-GL(2020)。港口:通往欧洲的绿色通道。
  • 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。