姜苗苗 胡麥秀

研究論文

不同航運(yùn)模式下北極東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性評估

姜苗苗 胡麥秀

(上海海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，上海 201306)

基于1991—2019年北極東北航道的海冰厚度和海冰密集度的監(jiān)測數(shù)據(jù), 利用單航次航運(yùn)成本和年利潤這兩個經(jīng)濟(jì)性指標(biāo), 評估了4種不同航運(yùn)模式下船舶航行于北極東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性。評估結(jié)果表明: 不僅不同的航運(yùn)模式會對東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不同的影響, 海冰的變化也會對其航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生明顯的作用。在不考慮海冰年際變化的情況下, 直達(dá)模式的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性整體上高于轉(zhuǎn)運(yùn)模式, 低冰級船的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性整體上優(yōu)于高冰級船；在考慮海冰年際變化的情況下, 隨著海冰狀況的下降, 東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性明顯提升, 尤其是低冰級船的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的提升幅度更大。

北極 東北航道 航運(yùn)模式 航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性

0 引言

隨著全球氣候變暖, 北極海冰加速融化, 北極夏季“無冰期”逐漸延長, 基于商業(yè)價(jià)值的考慮, 越來越多的商船開始試航北極航道。相比傳統(tǒng)航道, 北極航道可以使東北亞與歐洲和北美之間的洲際海運(yùn)航程縮短25%～55%[1], 航行時(shí)間大幅節(jié)省, 存在潛在的成本優(yōu)勢。北極航道具體包括3條航道: 東北航道、西北航道和中央航道。其中, 東北航道的航行條件相對最為優(yōu)越, 開發(fā)和利用的可行性最高, 商業(yè)價(jià)值也最大。2013—2020年, 我國中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)已有19艘船舶經(jīng)東北航道順利完成了42個航次的亞歐洲際海運(yùn)貿(mào)易, 相比于傳統(tǒng)航道, 節(jié)省航運(yùn)里程共計(jì)163300海里, 節(jié)省航行時(shí)間共計(jì)508.5天, 節(jié)省燃料共計(jì)14550噸, 取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此, 開發(fā)和利用北極東北航道, 評估不同航運(yùn)模式對北極東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的影響就成為本文的主要研究目的。

目前國內(nèi)外不乏關(guān)于北極東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性評估的研究。Verny等[2]在分析東北航道航行條件優(yōu)劣勢的基礎(chǔ)上, 計(jì)算了集裝箱船經(jīng)東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性, 并與傳統(tǒng)航道進(jìn)行對比分析；張俠等[1]基于北極航道的航運(yùn)里程優(yōu)勢, 通過情景分析和成本估算, 指出利用北極航道每年可節(jié)省533億～1274億美元的國際貿(mào)易海運(yùn)成本；Xu等[3]將東北航道看作傳統(tǒng)航道集裝箱運(yùn)輸?shù)募竟?jié)性替代航線, 評估了混合模式下東北航道集裝箱運(yùn)輸?shù)暮竭\(yùn)經(jīng)濟(jì)性；壽建敏等[4]基于軸幅式樞紐港的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò), 對比評估了以鹿特丹港為歐洲樞紐港的蘇伊士運(yùn)河航道和以卑爾根港為歐洲樞紐港的東北航道的集裝箱運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性；錢作勤等[5]對集裝箱船和散貨船從上海港至歐洲不同港口的單航次經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較研究；Pruyn[6]基于對北極航行的眾多航運(yùn)因素的全面考慮, 設(shè)計(jì)了4種情景計(jì)算航運(yùn)時(shí)間和成本；駱巧云等[7]評估了4種集裝箱船(普通、Arc4、Arc5和Arc7) 從上海港出發(fā), 分別經(jīng)東北航道和蘇伊士運(yùn)河航道至鹿特丹港的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性；關(guān)曉光等[8]基于對集裝箱船的4種主要運(yùn)輸模式特點(diǎn)的分析, 以其運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性最大化為目標(biāo), 對環(huán)繞模式的東北航道—蘇伊士運(yùn)河航道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

綜上所述, 有關(guān)北極東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)研究, 大多數(shù)文獻(xiàn)主要基于承運(yùn)人的微觀視角, 利用情景分析法和航運(yùn)成本模型對其展開研究。有少量文獻(xiàn)探討了航運(yùn)模式對北極東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的影響, 但是, 這些文獻(xiàn)對于航運(yùn)模式的界定僅僅局限于航線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì), 而很少有根據(jù)東北航道的特點(diǎn)和抗冰船的等級來設(shè)計(jì)航運(yùn)模式的研究；另外, 較多文獻(xiàn)在設(shè)定航行于東北航道的船舶航速時(shí), 主要是根據(jù)東北航道的特點(diǎn), 將整個航道籠統(tǒng)地分為開闊水域、獨(dú)立航行水域和破冰引航水域, 并將船舶在不同水域的航速設(shè)定為平均航速, 而很少有文獻(xiàn)對獨(dú)立航行水域的船舶航速進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分, 沒有考慮獨(dú)立航行水域的海冰的變化對船舶航速的動態(tài)影響?；诖? 本文在已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上, 做出如下改進(jìn)。

1.考慮到東北航道既存在有冰區(qū), 又存在無冰區(qū), 本文設(shè)計(jì)了2種航運(yùn)模式, 即直達(dá)模式和轉(zhuǎn)運(yùn)模式, 同時(shí)根據(jù)船舶抗冰等級的不同, 將這2種航運(yùn)模式進(jìn)一步細(xì)分為4種航運(yùn)模式, 并利用單航次航運(yùn)成本和年利潤這兩個經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)對不同航運(yùn)模式下東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評估。

2.將東北航道的有冰區(qū)具體分為8個航段, 同時(shí)利用海冰厚度和海冰密集度的監(jiān)測數(shù)據(jù), 將這8個航段歸類為冰區(qū)獨(dú)立航行航段和冰區(qū)協(xié)助航行航段, 并計(jì)算不同年份各月份船舶經(jīng)東北航道各航段的船舶航速, 進(jìn)而考察海冰的年際變化、季節(jié)性分布和空間分布特點(diǎn)對東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的動態(tài)影響。

1 北極東北航道通航現(xiàn)狀及海冰變化趨勢

1.1 北極東北航道通航現(xiàn)狀

2009年,德國航運(yùn)公司Beluga的兩艘商船由韓國出發(fā), 經(jīng)東北航道, 成功抵達(dá)荷蘭鹿特丹港, 成為歷史上首艘通過東北航道實(shí)現(xiàn)國際商業(yè)航行的船舶。2018年, 馬士基航運(yùn)公司的“”號集裝箱船, 從韓國釜山港出發(fā), 經(jīng)東北航道, 順利抵達(dá)德國不來梅哈芬港, 標(biāo)志著集裝箱船經(jīng)東北航道開展洲際海運(yùn)貿(mào)易的開端。

1.1.1 北極東北航道過境運(yùn)輸船只數(shù)情況

根據(jù)俄羅斯北方海航道信息中心(Northern Sea Route Information Office, 簡稱NSRIO)的監(jiān)測數(shù)據(jù), 2011年經(jīng)東北航道過境運(yùn)輸?shù)拇粩?shù)為41艘, 2012年為46艘, 2013年達(dá)到最高值71艘, 截止到2020年, 共有381艘船舶經(jīng)東北航道進(jìn)行洲際貿(mào)易。

1.1.2 北極東北航道航次數(shù)季節(jié)性分布情況

鑒于北極海冰的季節(jié)性分布, 通過東北航道的船舶航次數(shù)也呈明顯的季節(jié)性分布特征。根據(jù)俄羅斯北方海航道信息中心(NSRIO)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 2016—2020年7、8、9、10四個月通過東北航道的船舶航次數(shù)(包括俄羅斯境內(nèi)航次和過境航次)之和占全年的59.27%, 通航條件最好的9月份航次數(shù)占比高達(dá)近20%。圖1描述了2016—2020年經(jīng)北極東北航道航次數(shù)的季節(jié)性分布情況。

圖1 2016—2020年經(jīng)東北航道航次數(shù)的季節(jié)性分布.數(shù)據(jù)來源: 北方海航道信息中心(NSRIO), https:// arctic-lio.com/; 獲取時(shí)間: 2020年6月, 2021年2月18日

Fig.1.Seasonal distribution of the voyages through the Northeast Passage (2016–2020).Data source: Northern Sea Route Information Office, https://arctic- lio.com/; accessed time: June of 2020 and February 18 of 2021

1.1.3 北極東北航道年貨運(yùn)量及其貨運(yùn)流向情況

自北極東北航道商業(yè)通航以來, 經(jīng)東北航道的海運(yùn)貨運(yùn)量持續(xù)增長, 2012年的海運(yùn)貨運(yùn)總量為3.88×106t (包括俄羅斯境內(nèi)海運(yùn)貨運(yùn)量和過境海運(yùn)貨運(yùn)量), 2019年增長至31.5×106t, 增長了711.9%。但是, 經(jīng)東北航道的過境海運(yùn)貨運(yùn)量并未呈現(xiàn)同步增長的態(tài)勢, 而且在總貨運(yùn)量中的占比也較小。2012年過境海運(yùn)貨運(yùn)量為1.26×106t, 占總貨運(yùn)量的32.65%, 2013年達(dá)到峰值1.36×106t, 占比高達(dá)34.78%, 而2014年開始出現(xiàn)顯著下滑, 至2015年過境海運(yùn)貨運(yùn)量下滑至0.04×106t, 僅占總貨運(yùn)量的0.73%, 之后又有所回升。圖2描述了2012—2019年經(jīng)東北航道的過境貨運(yùn)量和總貨運(yùn)量及其占比情況。

圖2 2012—2019年經(jīng)東北航道過境運(yùn)輸年貨運(yùn)量和年總貨運(yùn)量.數(shù)據(jù)來源: 北方海航道信息中心(NSRIO), https://arctic-lio.com/; 獲取時(shí)間: 2020年6月, 2021年2月18日

Fig.2.Annual transiting and total annual freight volume via Northeast Passage (2012–2019).Data source: Northern Sea Route Information Office, https://arctic-lio.com/; accessed time: June of 2020 and February 18 of 2021

經(jīng)北極東北航道的海運(yùn)貨運(yùn)量不僅呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢, 而且其貨物流向也具有鮮明的分布特征。根據(jù)俄羅斯北方海航道信息中心(NSRIO)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 2012—2018年經(jīng)東北航道的過境海運(yùn)貨物流向呈現(xiàn)明顯的西多東少的分布特點(diǎn), 即從遠(yuǎn)東至歐洲的貨運(yùn)量明顯多于從歐洲至遠(yuǎn)東的貨運(yùn)量。這主要與中日韓是世界主要的工業(yè)制成品出口市場有關(guān)。圖3描述了2012—2018年經(jīng)東北航道過境運(yùn)輸?shù)哪曦涍\(yùn)量流向?qū)Ρ惹闆r。

1.1.4 北極東北航道船舶類型及冰級分布情況

俄羅斯北方海航道信息中心(NSRIO)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示, 2016—2019年通航北極東北航道的船舶類型主要包括油輪、散貨船、LNG運(yùn)輸船、集裝箱船、破冰船、科考船和供給船, 其中, 油輪和散貨船通航數(shù)量最多, LNG運(yùn)輸船和集裝箱船也占有一定的比例。圖4描述了2016—2019年通航于北極東北航道的船舶類型分布情況。

圖3 2012—2018年經(jīng)東北航道過境運(yùn)輸?shù)哪曦涍\(yùn)量流向?qū)Ρ?數(shù)據(jù)來源: 北方海航道信息中心(NSRIO), https://arctic-lio.com/; 獲取時(shí)間: 2020年6月, 2021年2月18日

Fig.3.Comparison of annual freight traffic flow through Northeast Passage (2012–2018).Data source: Northern Sea Route Information Office, https:// arctic-lio.com/; accessed time: June of 2020 and February 18 of 2021

圖4 2016—2019年航行東北航道的船舶類型分布.數(shù)據(jù)來源: 北方海航道信息中心(NSRIO), https:// arctic-lio.com/; 獲取時(shí)間: 2020年6月, 2021年2月18日

Fig.4.Distribution of ship types through Northeast Passage (2016–2019).Data source: Northern Sea Route Information Office, https://arctic-lio.com/; accessed time: June of 2020 and February 18 of 2021

就船舶冰級的分布情況而言, 2016—2019年間, 經(jīng)北極東北航道的船舶的抗冰等級主要包括Arc7級、Arc5級和Arc4級, 其中, Arc7級的通航數(shù)量最多, 共計(jì)2525航次, 其次為Arc5級, 其通航航次為1423航次, Arc4級的通航航次為1180航次。圖5描述了2016—2019年通航于北極東北航道的船舶冰級的分布情況。

圖5 2016—2019年航行東北航道的船舶冰級分布.數(shù)據(jù)來源: 北方海航道信息中心(NSRIO), https:// arctic-lio.com/; 獲取時(shí)間: 2020年6月, 2021年2月18日

Fig.5.Distribution of ship class through Northeast Passage (2016–2019).Data source: Northern Sea Route Information Office, https://arctic-lio.com/; accessed time: June of 2020 and February 18 of 2021

1.2 北極東北航道海冰變化趨勢

近半個世紀(jì)以來, 北極地區(qū)升溫速率約為全球的兩倍。北極地區(qū)海冰覆蓋范圍不僅大幅度縮小, 而且其海冰厚度和海冰密集度也呈現(xiàn)明顯下降的趨勢。據(jù)美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心(National Snow and Ice Data Center, 簡稱NSIDC)的海冰監(jiān)測數(shù)據(jù), 從1980年至今, 北極地區(qū)冰雪覆蓋范圍呈明顯的逐年下降趨勢, 9月份的海冰最小覆蓋范圍減小了近50%。

同時(shí), 歐洲哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(Copernicus Marine Environment Monitoring System, 簡稱CMEMS)發(fā)布了北極東北航道的海冰密集度和海冰厚度的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示, 從1991—2019年的29年間, 東北航道海冰密集度和海冰厚度, 不僅呈現(xiàn)明顯的年際下降趨勢, 而且呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)性變化特征。1991年東北航道的平均海冰厚度為1.02 m, 2019年下降至0.57 m, 29年間下降了44.1%；1991年東北航道的平均海冰密集度為55.6%, 2019年下降至42.13%, 下降了24.2%。其中2005年出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn): 海冰厚度和海冰密集度在1991—2005年期間具有明顯的下降趨勢, 而2006—2019年期間則處于低位波動的狀態(tài)。前15年(1991— 2005)的平均海冰厚度為0.94 m, 平均海冰密集度為53.87%, 后14年(2006—2019)的平均海冰厚度降至0.54 m, 平均海冰密集也降至45.79%。海冰厚度下降了42.6%, 海冰密集度縮小了15.0%。由此可見, 后14年相較于前15年, 東北航道的海冰狀況出現(xiàn)明顯下降趨勢。圖6描述了1991—2019年北極東北航道年平均海冰厚度和海冰密集度的變化趨勢。

圖6 1991—2019年東北航道年平均海冰厚度和年平均海冰密集度.數(shù)據(jù)來源: 哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(CMEMS), https://marine.copernicus.eu/; 獲取時(shí)間: 2020年9月

Fig.6.Annual mean sea ice thickness and concentration of Northeast Passage (1991–2019).Data source: Copernicus Marine Environment Monitoring System, https://marine.copernicus.eu/; accessed time: September of 2020

另外, 從月度數(shù)據(jù)來看, 6月至11月夏秋季節(jié)的平均海冰厚度僅為0.47 m, 其中9、10月份的平均海冰厚度均不足0.2 m, 而12月至5月冬春季節(jié)的平均海冰厚度可達(dá)0.96 m；同時(shí), 6月至11月的平均海冰密集度為35%, 其中8月份平均海冰密集度達(dá)到最低, 僅為11%, 而12月至5月的平均海冰密集度達(dá)65%, 其中1、2、3月份的海冰密集度均接近70%。圖7描述了1991—2019年東北航道海冰厚度和海冰密集度的季節(jié)性分布情況。

圖7 1991—2019年東北航道海冰厚度和海冰密集度季節(jié)性分布.數(shù)據(jù)來源: 哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(CMEMS), https://marine.copernicus.eu/; 獲取時(shí)間: 2020年9月

Fig.7.Seasonal distribution of sea ice thickness and concentration of Northeast Passage (1991–2019).Data source: Copernicus Marine Environment Monitoring System, https://marine.copernicus.eu/; accessed time: September of 2020

2 北極東北航道不同航運(yùn)模式的設(shè)計(jì)

2.1 不同航運(yùn)模式設(shè)計(jì)的依據(jù)

本文所選取的航線是從東北亞的上海港至歐洲的鹿特丹港, 在這條航線上船舶既要航行于無冰區(qū), 也要途徑有冰區(qū)。依據(jù)這一航線特征, 本文將航運(yùn)模式設(shè)計(jì)為兩種: 直達(dá)模式和轉(zhuǎn)運(yùn)模式。其中直達(dá)模式是指從起始港出發(fā)直接抵達(dá)目的港, 中途不經(jīng)停任何港口, 全程使用抗冰船運(yùn)輸；而轉(zhuǎn)運(yùn)模式是指從起始港出發(fā), 不直接運(yùn)達(dá)目的港, 而是在中轉(zhuǎn)港進(jìn)行普通船和抗冰船的換裝, 其中在無冰區(qū)使用普通船運(yùn)輸, 而在有冰區(qū)使用抗冰船運(yùn)輸。

2.1.1 不同抗冰等級船舶的選取

根據(jù)俄羅斯北方海航道信息中心(NSRIO)的航行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 經(jīng)過北極航道運(yùn)輸?shù)目贡饕蠭ce1、Ice2、Ice3、Arc4、Arc5和Arc7級, 而不同抗冰等級的船舶, 其通航能力和航運(yùn)成本存在明顯差異。

1.抗冰等級對船舶通航能力的影響

傳統(tǒng)航道全年全線無冰, 利用普通船舶便能實(shí)現(xiàn)全年全線通航；但是, 對于東北航道而言, 海冰的存在使無抗冰能力的普通船舶無法在該航道航行, 而必須使用抗冰船才能完成。不同抗冰等級的船舶, 其抗冰能力是不同的。根據(jù)國際船級社協(xié)會、加拿大以及俄羅斯對船舶抗冰等級的劃分標(biāo)準(zhǔn), 本文將船舶抗冰等級劃分為低冰級和高冰級, 其中低冰級船只能在海冰厚度不超過2 m的一年冰中航行, 而高冰級船卻可以在海冰厚度大于2 m的兩年冰甚至多年冰中航行。表1列出了國際船級社協(xié)會、俄羅斯以及加拿大對船舶抗冰等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)及其通航能力的界定。

表1 各船級社間船舶抗冰等級的比較及其通航能力的界定

2.抗冰等級對船舶航運(yùn)成本的影響

不同抗冰等級的船舶, 其航運(yùn)成本也存在顯著的差異。根據(jù)廣船國際和中遠(yuǎn)海運(yùn)的相關(guān)數(shù)據(jù), 高冰級船舶造價(jià)通常比低冰級船高出100%以上, 營運(yùn)成本高, 但其通航能力更強(qiáng), 可以節(jié)省高昂的破冰引航費(fèi)；而低冰級船舶通航能力較弱, 在冰情嚴(yán)重時(shí)需要破冰引航服務(wù), 需要支付較高的破冰引航費(fèi), 但是其造價(jià)低, 且相關(guān)營運(yùn)費(fèi)用低。因此承運(yùn)人在抉擇船舶冰級時(shí)面臨航次成本和資本成本的權(quán)衡取舍。

因此, 基于抗冰等級對船舶通航能力和航運(yùn)成本的影響, 在直達(dá)和轉(zhuǎn)運(yùn)兩種航運(yùn)模式的基礎(chǔ)上需要進(jìn)一步考慮船舶抗冰等級的選擇。

2.1.2 中轉(zhuǎn)港的選取

由于在轉(zhuǎn)運(yùn)模式中存在著普通船和抗冰船的換裝, 在該模式中需設(shè)置兩個中轉(zhuǎn)港。在設(shè)置中轉(zhuǎn)港時(shí), 既要考慮其可行性, 同時(shí)也要考慮其經(jīng)濟(jì)性?；诖? 本文將彼得羅巴甫洛夫斯克港作為船舶從無冰區(qū)進(jìn)入有冰區(qū)的轉(zhuǎn)運(yùn)港, 而將摩爾曼斯克港作為船舶從有冰區(qū)再次進(jìn)入無冰區(qū)的轉(zhuǎn)運(yùn)港。

彼得羅巴甫洛夫斯克港(52°44′N, 157°59′E)地處勘察加半島東南岸, 是俄羅斯太平洋沿岸的大型港口之一, 建有集裝箱碼頭且基礎(chǔ)設(shè)施完善, 商港碼頭最深可達(dá)13 m, 理論上允許不超過第四代(3501～5650 TEU)的集裝箱船通行。美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心(NSIDC)2019—2020年的海冰厚度和海冰密集度監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示, 彼得羅巴甫洛夫斯克港通航條件較好, 僅在1—3月份有輕微結(jié)冰(海冰厚度不超過0.3 m), 普通船可以通過破冰船引航進(jìn)入該港。

摩爾曼斯克港是俄羅斯北冰洋沿岸最大的港口, 受北大西洋暖流影響, 終年不凍, 可全年通航。同時(shí), 摩爾曼斯克港是距離冰區(qū)較近且航運(yùn)設(shè)施和服務(wù)較完善的現(xiàn)代化海港。

2.2 北極東北航道不同航運(yùn)模式的設(shè)計(jì)

根據(jù)俄羅斯北方海航道信息中心(NSRIO)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 2016—2020年間, 航行于北極東北航道的船舶主要為Arc7、Arc5和Arc4級抗冰船。因此, 本文選取Arc7級抗冰船作為高冰級船, 而將Arc4級抗冰船作為低冰級船。同時(shí), 鑒于東北航道沿線海域目前很少存在兩年冰, 其海冰厚度基本都在2 m以下, 根據(jù)抗冰船的通航能力, Arc7級抗冰船可全年自由航行于東北航道, 而Arc4級抗冰船在冬春季冰情嚴(yán)重時(shí), 則需要破冰引航服務(wù)。

船舶的抗冰等級不僅會影響其通航能力, 而且也會影響其航運(yùn)成本。鑒于此, 在考慮船舶抗冰等級的基礎(chǔ)上, 本文將直達(dá)和轉(zhuǎn)運(yùn)這兩種航運(yùn)模式具體細(xì)分為4種: 直達(dá)Arc7、直達(dá)Arc4、轉(zhuǎn)運(yùn)Arc7和轉(zhuǎn)運(yùn)Arc4。表2描述了4種航運(yùn)模式。

表2 4種航運(yùn)模式具體說明

3 不同航運(yùn)模式對北極東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的影響

3.1 基本假設(shè)

在評估不同航運(yùn)模式對東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性影響之前, 本文需做出以下幾個假設(shè)。

假設(shè)1.船舶類型的假設(shè)

本文將集裝箱船作為東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性評估的樣本船型, 其理由是: 根據(jù)俄羅斯北方海航道信息中心(NSRIO)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 航行于東北航道的過境船舶主要為散貨船。但是, 隸屬于馬士基公司的一艘集裝箱船已于2018年8月28日完成了初次商業(yè)試航。考慮到集裝箱船的運(yùn)輸優(yōu)勢, 集裝箱船有望成為未來通行于北極東北航道的具有潛在商業(yè)價(jià)值的船型。

假設(shè)2.船舶規(guī)模的假設(shè)

對于船舶規(guī)模的假設(shè)主要受以下三個因素的影響。

首先是東北航道最淺海峽的水深。為了避開桑尼科夫海峽、拉普捷夫海峽和喀拉海峽等水深較淺的水域?qū)b箱船的限制, 本文在選擇具體航線時(shí), 在關(guān)鍵海峽節(jié)點(diǎn)處選擇繞北航行, 具體航線為: 楚科奇海—德朗海峽—東西伯利亞?！挛鞑麃喨簫u北部—拉普捷夫?！S利基茨基海峽—喀拉海—新地島北部—巴倫支海, 其中德朗海峽水深在36 m左右, 維利基茨基海峽一般水深為40 m。

其次為中轉(zhuǎn)港碼頭的水深。摩爾曼斯克港的泊位最大水深可達(dá)15 m, 彼得羅巴甫洛夫斯克港的商港碼頭最深可達(dá)13 m, 因此, 樣本船型的吃水深度不能超過這兩個港口的最大水深。

再者是破冰船寬度。鑒于在冰情嚴(yán)重時(shí), 抗冰船在航行東北航道有冰區(qū)過程中, 可能需要破冰船引航方能通行, 這便涉及破冰船破冰寬度對商船寬度的限制。目前最大破冰船的破冰寬度為34 m, 對于集裝箱船而言, 船寬小于34 m的最大船型為5萬噸級, 載箱量3501～5650 TEU[9]。

因此, 基于中遠(yuǎn)海運(yùn)不同規(guī)模的集裝箱船保有量, 將東北航道船舶規(guī)模確定為4506TEU, 其船寬為32 m, 吃水深度約為12.6 m, 以滿足上述要求。船舶性能參數(shù)參考中遠(yuǎn)海運(yùn)的“”號集裝箱船。表3描述了4506 TEU普通集裝箱船的性能參數(shù)。

表3 “COSCO Osaka”號集裝箱船相關(guān)性能參數(shù)

假設(shè)3.成本要素核算的假設(shè)

1.航速的假設(shè)。本文將東北航道的有冰區(qū)分為8個航段, 根據(jù)不同航段的不同冰況和抗冰船的抗冰等級, 又將這8個航段區(qū)分為冰區(qū)獨(dú)立航行航段和冰區(qū)協(xié)助航行航段。船舶在冰區(qū)協(xié)助航行航段的航速受到破冰船自身航速的限制, 按照俄羅斯核動力破冰船的船速(一般為3～5節(jié)), 本文將該航段的航速確定為4節(jié)；船舶在冰區(qū)獨(dú)立航行航段的航速由冰況決定。同時(shí), 鑒于船舶在無冰區(qū)的航速也具有一定的隨機(jī)性, 根據(jù)克拉克森航運(yùn)網(wǎng)(Clarkson Shipping)的統(tǒng)計(jì), 集裝箱船在無冰區(qū)航行的實(shí)際航速一般介于13～25節(jié)之間, 因此, 本文利用隨機(jī)數(shù)生成器, 對集裝箱船的航速進(jìn)行20000次模擬, 得出其在無冰區(qū)的平均航速約為18節(jié)。

2.折舊費(fèi)核算的相關(guān)假設(shè)。假設(shè)船舶全額購買，根據(jù)造船廠提供的相關(guān)數(shù)據(jù), 假定Arc4級抗冰船的造價(jià)比同等規(guī)模的普通船高25%，Arc7級抗冰船的造價(jià)比同等規(guī)模的普通船高150%。

3.保險(xiǎn)費(fèi)核算的相關(guān)假設(shè)。假定航運(yùn)公司按照船舶的實(shí)際價(jià)格向保險(xiǎn)公司投保, 即保險(xiǎn)金額等于船舶的實(shí)際價(jià)格, 保險(xiǎn)費(fèi)的計(jì)算以此為基礎(chǔ)。

4.燃油費(fèi)核算的相關(guān)假設(shè)?；谄票男枰? 抗冰船的功率往往比普通船高。根據(jù)造船廠提供的相關(guān)數(shù)據(jù), 假定Arc4級抗冰船的主機(jī)燃油消耗率比同等規(guī)模的普通船高25%，Arc7級抗冰船的主機(jī)燃油消耗率比同等規(guī)模的普通船高200%。

3.2 不同航運(yùn)模式下東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性評估

3.2.1 航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)的選擇

在已有的相關(guān)文獻(xiàn)中, 國內(nèi)外學(xué)者主要選取了航運(yùn)成本和航運(yùn)利潤這兩類經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)來對北極東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評估。

現(xiàn)有文獻(xiàn)對于航運(yùn)成本指標(biāo)的選取主要涉及到單位貨運(yùn)成本、必要運(yùn)費(fèi)率和年總成本。而無論是年總成本、單位貨運(yùn)成本還是必要運(yùn)費(fèi)率的核算均基于單航次航運(yùn)成本的計(jì)算。

對于航運(yùn)利潤指標(biāo)的選取主要涉及到年利潤、單航次利潤和單位貨物利潤。相較于單航次利潤和單位貨物利潤, 年利潤則更能反映船舶周轉(zhuǎn)次數(shù)對其航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的作用。

因此, 基于前文的基本假設(shè)和兩個評價(jià)指標(biāo)的特性, 本文采用單航次航運(yùn)成本來表示航運(yùn)成本, 而用年利潤來表示航運(yùn)利潤, 并用這兩個指標(biāo)作為衡量集裝箱船經(jīng)東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)指標(biāo)。

單航次航運(yùn)成本()由單航次資本成本()、單航次營運(yùn)成本()和單航次航次成本()三部分組成, 其表達(dá)式為:

根據(jù)Stopford[10]對這三項(xiàng)成本各自組成要素的劃分, 結(jié)合前文的基本假設(shè), 單航次資本成本()用船舶單航次折舊費(fèi)來表示，單航次營運(yùn)成本()包括保險(xiǎn)費(fèi)、船員工資和維修保養(yǎng)費(fèi)，單航次航次成本()包括燃油費(fèi)、破冰引航費(fèi)和港口使費(fèi)。

年利潤()取決于單航次航運(yùn)收益()、單航次航運(yùn)成本()和年總航次數(shù)(), 其表達(dá)式為:

Σ(TR–TC)取1

其中的單航次航運(yùn)收益()由集裝箱運(yùn)價(jià)()和集裝箱載箱量()決定, 其表達(dá)式為:×, 其中的集裝箱運(yùn)價(jià)()通過上海航運(yùn)交易所發(fā)布的上海出口集裝箱運(yùn)價(jià)指數(shù)獲得。同時(shí), 基于東北航道冰情的季節(jié)性分布, 我們考慮根據(jù)東北航道各月份冰情的差異以及市場情況, 對不同月份東北航道集裝箱運(yùn)價(jià)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。根據(jù)前文對東北航道海冰的季節(jié)性分布特點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)描述, 對不同季節(jié)確定不同的集裝箱運(yùn)價(jià)。

圖8描述了Stopford[10]對單航次航運(yùn)成本和單航次航運(yùn)收益的主要組成要素的劃分。

圖8 單航次航運(yùn)成本和單航次航運(yùn)收益的組成要素.資料來源: 文獻(xiàn)[10]

Fig.8.The constituent elements of single voyage shipping cost and revenue.Information source: reference [10]

3.2.2 單航次航運(yùn)成本具體要素的核算方法

單航次航運(yùn)成本的核算主要涉及單航次航行時(shí)間、折舊費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、船員工資、維修保養(yǎng)費(fèi)、燃油費(fèi)、破冰引航費(fèi)和港口使費(fèi)等要素, 具體核算方法如下。

1.單航次航行時(shí)間。船舶經(jīng)東北航道的單航次航行時(shí)間主要包括無冰區(qū)航行時(shí)間、中轉(zhuǎn)港在港時(shí)間(適用于轉(zhuǎn)運(yùn)模式)和有冰區(qū)航行時(shí)間。其中, 無冰區(qū)航行時(shí)間根據(jù)無冰區(qū)航運(yùn)里程和無冰區(qū)的船舶航速(前文模擬得到18節(jié))計(jì)算獲得；為了便于計(jì)算, 中轉(zhuǎn)港在港時(shí)間主要考慮裝卸時(shí)間, 根據(jù)嚴(yán)庭玉等[11]的研究, 4500 TEU集裝箱的一次裝卸時(shí)間大約需要38個小時(shí)；而有冰區(qū)航行時(shí)間則取決于有冰區(qū)各航段的航運(yùn)里程和各航段的船舶航速。其中有冰區(qū)船舶航速分為兩部分: 冰區(qū)協(xié)助航行航速(前文假設(shè)得到4節(jié))和冰區(qū)獨(dú)立航行航速。

冰區(qū)獨(dú)立航行航段的航速由冰值決定, 冰值越高, 船舶的航速就越快。影響冰值的因素主要包括海冰類型(即海冰的發(fā)展階段)、海冰密集度和船舶冰級。海冰的發(fā)展階段越早、海冰密集度越小、船舶冰級越高, 則冰值越高。

加拿大北極冰情運(yùn)輸系統(tǒng)(Arctic Ice Regime Shipping System, AIRSS)給出了計(jì)算冰值的方法[12]為:

(C x IM)(C x IM)…(C x IM)

在上述公式中,代表冰值, 它是海冰類型、海冰密集度和船舶冰級的函數(shù)；CC表示不同類型海冰對應(yīng)的海冰密集度, 取值區(qū)間為[0,10]；IMIM表示不同類型海冰的倍數(shù)器, 即根據(jù)船舶冰級的不同賦予不同海冰類型不同的倍數(shù), 取值區(qū)間為[–4,2], 最小值為–4, 最大值為2, 取值越大, 表明航行條件越優(yōu)越, 船舶的航速也就越快。

根據(jù)前文的假設(shè), 船舶在不同航段是否需要破冰引航以及在冰區(qū)獨(dú)立航行航段的航速均取決于冰值的大小。當(dāng)某航段的冰值為負(fù)值時(shí), 冰級船需要破冰船引航, 其航速就是破冰船的航速；若冰值大于等于零時(shí), 冰級船可在該航段獨(dú)立航行, 其航速由McCallum[13]給出的冰值與航速的關(guān)系式計(jì)算所得,其表達(dá)式為:

0.0027×3–0.0398×20.2489×3.8385

冰值及船舶在冰區(qū)的航速可通過如下路徑計(jì)算所得, 如圖9所示。

圖9 冰值及冰區(qū)船舶航速的計(jì)算路徑.資料來源: 北極冰情運(yùn)輸系(AIRSS)[12].https://tc.canada.ca/en/marine- transportation/marine-safety/arctic-ice-regime-shipping- system-pictorial-guide, 獲取時(shí)間: 2020年7月

Fig.9.The calculation path of the ice numeral and shipping speed in the ice sections.Information Source: Arctic Ice Regime Shipping System[12].https://tc.canada.ca/ en/marine-transportation/marine-safety/arctic-ice-regime-shipping-system-pictorial-guide; Accessed time: July,2020

依據(jù)上述核算方法, 利用歐洲哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(CMEMS)發(fā)布的1991—2019年這29年的平均月度海冰厚度和密集度數(shù)據(jù), 可計(jì)算出東北航道不同月份各航段的海冰冰值以及船舶的航速, 在此基礎(chǔ)上, 可計(jì)算出不同月份各航段的單航次航行時(shí)間。

2.折舊費(fèi)。根據(jù)拆船市場的相關(guān)數(shù)據(jù), 集裝箱船的平均使用壽命一般為20年, 凈殘率一般為5%。目前船舶折舊方法主要有年限平均法、加速折舊法和余額遞減法, 根據(jù)中遠(yuǎn)海運(yùn)控股股份有限公司2019年年報(bào), 集裝箱船主要采用年限平均法計(jì)提折舊費(fèi)。船舶單航次資本成本()便等于單航次船舶折舊額(), 其計(jì)算公式為:

×(1–5%)/(20×360)

×

其中,表示船舶日折舊額,表示船舶造價(jià),表示單航次航行時(shí)間。

3.保險(xiǎn)費(fèi)。船舶年保險(xiǎn)費(fèi)通過保險(xiǎn)金額和年保險(xiǎn)費(fèi)率來估算, 其公式為:

ins×ins

其中,ins表示年保險(xiǎn)費(fèi)；表示航運(yùn)公司投保的保險(xiǎn)金額,按照船舶的實(shí)際價(jià)格投保, 即保險(xiǎn)金額等于船舶的實(shí)際價(jià)格ins表示航運(yùn)公司與保險(xiǎn)公司確定的年保險(xiǎn)費(fèi)率。根據(jù)中遠(yuǎn)海運(yùn)的相關(guān)營運(yùn)數(shù)據(jù), 傳統(tǒng)航道的年保險(xiǎn)費(fèi)率一般為1.5%。北極東北航道極寒的自然地理?xiàng)l件和匱乏的沿線航運(yùn)服務(wù), 增加了船舶遇險(xiǎn)的概率, 使東北航道的海運(yùn)保險(xiǎn)費(fèi)率明顯高于傳統(tǒng)航道。德魯里航運(yùn)顧問有限公司(Drewry Shipping Consultants Ltd.)的船舶營運(yùn)成本明細(xì)報(bào)告顯示, 北極航道海運(yùn)保險(xiǎn)費(fèi)率比傳統(tǒng)航道高出約60%。

4.船員工資。根據(jù)上海航運(yùn)交易所發(fā)布的中國(上海)國際海員薪酬表, 航行于傳統(tǒng)航道的集裝箱船船員平均工資為3600美元/月/人。鑒于北極航道所經(jīng)海域航行環(huán)境惡劣, 對于船員專業(yè)能力和整體素質(zhì)的要求明顯要高于傳統(tǒng)航道, 同時(shí), 根據(jù)德魯里航運(yùn)顧問有限公司的成本數(shù)據(jù), 東北航道船員平均工資高出傳統(tǒng)航道近50%, 因此, 本文將航行于東北航道的船員平均工資設(shè)定為5400美元/月/人。

5.維修保養(yǎng)費(fèi)。船舶的年度維修保養(yǎng)費(fèi)與船舶造價(jià)相關(guān), 它是通過船舶造價(jià)乘以一定的百分率來估算的。根據(jù)中遠(yuǎn)集團(tuán)相關(guān)營運(yùn)數(shù)據(jù), 普通集裝箱船年維修費(fèi)率為2.5%, 而冰級船航行于有冰區(qū), 環(huán)境比較惡劣, 因此, 其年維修費(fèi)率一般會高出同等規(guī)模普通船舶20%。

6.燃油費(fèi)。燃油成本取決于主機(jī)燃油消耗率、燃油價(jià)格和航行時(shí)間, 其計(jì)算公式為:

ff×(×)

其中,f表示單航次燃油費(fèi),f表示燃油價(jià)格,表示主機(jī)燃油消耗率(t·h–1),表示單航次航行時(shí)間。

7.破冰引航費(fèi)。俄羅斯北方海航道管理局(Northern Sea Route Administration, NSRA)將破冰引航區(qū)域劃分為7個航段[14],不同冰級船舶的通航能力不同, 因此, 不同冰級船舶經(jīng)東北航道的引航段個數(shù)也存在差異；與此同時(shí), 根據(jù)俄羅斯北方海航道管理局相關(guān)規(guī)定[15], 不同規(guī)模、不同冰級的船舶航經(jīng)東北航道不同航段的破冰引航費(fèi)率也有所不同, 主要取決于船舶總噸位、冰級和航行季節(jié)。

8.中轉(zhuǎn)港費(fèi)用。轉(zhuǎn)運(yùn)模式涉及普通船與冰級船在中轉(zhuǎn)港的換裝, 船舶進(jìn)出中轉(zhuǎn)港以及在中轉(zhuǎn)港換裝的相關(guān)費(fèi)用主要包括兩部分: 一般的港口使費(fèi)和普通船在有冰期進(jìn)入彼得羅巴甫洛夫斯克港的破冰引航費(fèi)。

其中, 一般的港口使費(fèi)主要考慮集裝箱裝卸費(fèi)、船舶港務(wù)費(fèi)和港口領(lǐng)航費(fèi)等, 一般以船舶凈噸位或箱量和相關(guān)費(fèi)率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。不同港口的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不同, 為簡化計(jì)算, 本文參照《中華人民共和國交通部港口收費(fèi)規(guī)則(外貿(mào)部分)》的相關(guān)費(fèi)率: 集裝箱裝卸包干費(fèi)約為61 USD·TEU–1, 裝載一般貨物的集裝箱船港務(wù)費(fèi)率約為3 USD·TEU–1, 領(lǐng)航費(fèi)以凈噸為計(jì)費(fèi)單位, 費(fèi)率約為0.075 USD·t–1。

而對于普通船在有冰期進(jìn)入彼得羅巴甫洛夫斯克港的破冰引航費(fèi), 主要參考俄羅斯北方海航道管理局對東北航道有冰區(qū)破冰引航費(fèi)的征收規(guī)則及標(biāo)準(zhǔn)。

表4列出了各種成本要素的核算方法以及相關(guān)說明。

表4 成本要素核算方法及說明

Table.4 The calculation methods and instructions of the cost components

3.3 航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的核算及結(jié)果分析

就東北航道而言, 海冰是影響其航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。根據(jù)歐洲哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)提供的監(jiān)測數(shù)據(jù), 1991—2019年北極東北航道的海冰呈明顯下降趨勢, 其中, 2006—2019年的平均海冰厚度和海冰密集度顯著低于1991—2005年的平均水平。為了對比海冰的變化對東北航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的影響, 本文將區(qū)分兩種情況對其進(jìn)行評估, 即不考慮海冰年際變化的不同航運(yùn)模式的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性和考慮海冰年際變化的不同航運(yùn)模式的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性。

3.3.1 不考慮海冰年際變化的4種不同航運(yùn)模式的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性評估

在不考慮海冰年際變化的情況下, 本文將利用東北航道在1991—2019年這29年的平均海冰厚度和平均海冰密集度, 計(jì)算出船舶不同月份航行于東北航道各航段的航速和航行時(shí)間, 并進(jìn)一步核算船舶航經(jīng)東北航道的航運(yùn)成本。

1.單航次航運(yùn)成本的核算及結(jié)果

根據(jù)單航次航運(yùn)成本的核算方法, 可以估算出4種不同航運(yùn)模式的單航次航運(yùn)成本, 其結(jié)果如圖10所示。從核算結(jié)果可以看出, 4種不同航運(yùn)模式的單航次航運(yùn)成本存在明顯的差異。其中, 直達(dá)Arc4模式的單航次航運(yùn)成本最低, 其次為轉(zhuǎn)運(yùn)Arc4模式, 而轉(zhuǎn)運(yùn)Arc7模式的單航次航運(yùn)成本最高。

2.年利潤的核算及結(jié)果

為了核算4種不同航運(yùn)模式下船舶航經(jīng)北極東北航道的年利潤, 首先必須核算出其年收益, 4種航運(yùn)模式的年收益核算結(jié)果為: 直達(dá)Arc7模式的年收益為84.84×106美元；直達(dá)Arc4模式的年收益為73.24×106美元；轉(zhuǎn)運(yùn)Arc7模式的年收益為72.24×106美元；轉(zhuǎn)運(yùn)Arc4模式的年收益為63.40×106美元。

上述結(jié)果顯示, 4種不同航運(yùn)模式的年收益也存在明顯差異, 造成這種差異的原因主要源于年總航次數(shù)的差異: 因?yàn)槟晔找嬷饕蓡魏酱魏竭\(yùn)收益和年總航次數(shù)決定, 而4種不同航運(yùn)模式的集裝箱運(yùn)價(jià)和集裝箱船載箱量是相同的, 由此導(dǎo)致其單航次航運(yùn)收益也是相同的。因此, 年總航次數(shù)就成為影響4種不同航運(yùn)模式年收益的主要因素。

4種不同航運(yùn)模式的年總航次數(shù)分別為: 直達(dá)Arc7模式的年總航次數(shù)約為15.69個航次；直達(dá)Arc4模式為13.55個航次；轉(zhuǎn)運(yùn)Arc7模式為13.36個航次；轉(zhuǎn)運(yùn)Arc4模式為11.73個航次。結(jié)果顯示, Arc7級抗冰船的年總航次數(shù)整體多于Arc4級抗冰船, 這主要源于Arc7級抗冰船的通航能力比較強(qiáng), 航速也比較快, 從而其單航次航行所需時(shí)間較短。由此導(dǎo)致直達(dá)Arc7模式的年總航次數(shù)在4種不同模式中最多, 其年收益也最高；而轉(zhuǎn)運(yùn)Arc4模式的年總航次數(shù)最少, 其年收益也最低。

根據(jù)前文所述的年利潤的核算方法以及航運(yùn)成本和航運(yùn)收益的核算結(jié)果, 可以估算出4種不同航運(yùn)模式的年利潤, 其結(jié)果如圖10所示。

從圖10可以看出, 4種航運(yùn)模式的年利潤存在明顯差異, 其中直達(dá)Arc4模式的年利潤最高, 可達(dá)32.83×106美元, 這主要得益于其單航次航運(yùn)成本遠(yuǎn)低于其他模式，其次為直達(dá)Arc7模式, 而轉(zhuǎn)運(yùn)Arc7模式的年利潤最低。

圖10 不同航運(yùn)模式的單航次航運(yùn)成本和年利潤

Fig.10.Single voyage shipping cost and annual profit of different shipping modes

從低冰級船和高冰級船兩者之間進(jìn)行考量, 低冰級船的年利潤整體上高于高冰級船, 這主要源于低冰級船相對較低的船舶造價(jià)和燃油消耗率使其單航次航運(yùn)成本低于高冰級船；從直達(dá)模式和轉(zhuǎn)運(yùn)模式兩者之間進(jìn)行考量, 直達(dá)模式的年利潤整體上高于轉(zhuǎn)運(yùn)模式, 究其原因, 彼得羅巴甫洛夫斯克港距離冰區(qū)較遠(yuǎn), 普通船對冰級船的替代效應(yīng)未得到顯著體現(xiàn), 同時(shí)普通船進(jìn)入彼得羅巴甫洛夫斯克港的破冰引航費(fèi)拉高了轉(zhuǎn)運(yùn)模式的單航次航運(yùn)成本, 使轉(zhuǎn)運(yùn)模式的經(jīng)濟(jì)性大幅下降。

3.3.2 考慮海冰年際變化的4種不同航運(yùn)模式的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性評估

為了考察海冰的動態(tài)變化對北極航道航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的影響, 本文將評估期分為兩個時(shí)間段: 即1991—2005年北極海冰出現(xiàn)明顯下降期和2006—2019年海冰呈現(xiàn)低位震蕩期。

其中, 東北航道在低位震蕩期的平均海冰厚度和海冰密集度顯著低于明顯下降期, 而海冰的變化會直接影響船舶航速, 從而進(jìn)一步影響航行時(shí)間和航運(yùn)成本。

根據(jù)國際船級社協(xié)會、加拿大和俄羅斯關(guān)于船舶抗冰等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)及其通航能力的界定, Arc7級抗冰船可在海冰厚度不超過2 m的海域自由通航, 而Arc4級抗冰船只能在海冰厚度不超過0.7 m的海域自由航行。同時(shí), 根據(jù)歐洲哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的海冰厚度數(shù)據(jù), 1991—2019年北極東北航道各月份平均海冰厚度均不足2 m, 其中, 前15年的平均海冰厚度為0.94 m, 8—11月這4個月的平均海冰厚度小于0.7 m；后14年的平均海冰厚度降至0.54 m, 而且平均海冰厚度小于0.7 m的月份延長至7個月。因此, Arc7級抗冰船全年可在東北航道自由通航, 而Arc4級抗冰船僅可在海冰厚度低于0.7 m的月份自由航行。表5描述了不同評估期下各月份北極東北航道的平均海冰厚度情況。

因此, 相比于高冰級船舶, 海冰狀況的下降對低冰級船舶經(jīng)東北航道航速的提升作用更為明顯。1999—2005年Arc4級抗冰船的年平均航速為8.89節(jié),2006—2019年提升至11.38節(jié),提高了28%；其中, 七月份Arc4級抗冰船航速提升幅度最大, 由8.54節(jié)提升至13.91節(jié),提高了63%。表6描述了不同評估期下Arc4級抗冰船不同月份經(jīng)東北航道的航速變化。

表5 不同評估期下各月份東北航道平均海冰厚度

表6 不同評估期下Arc4級抗冰船不同月份經(jīng)東北航道的航速變化

1.單航次航運(yùn)成本的核算及結(jié)果

4種航運(yùn)模式在不同評估期內(nèi)的單航次航運(yùn)成本的核算結(jié)果如表7所示。根據(jù)評估結(jié)果, 隨著海冰狀況的下降, 4種航運(yùn)模式的單航次航運(yùn)成本普遍降低, 平均降低了0.27×106美元。其中Arc4級船的單航次航運(yùn)成本平均降低0.32×106美元, 降低了9.04%；而Arc7級船的單航次航運(yùn)成本平均降低0.22×106美元, 降低5.14%。

2.年利潤的核算及結(jié)果

4種航運(yùn)模式在不同評估期內(nèi)的年利潤核算結(jié)果如表7所示。對比兩個評估期的核算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn), 隨著海冰狀況的下降, 4種不同航運(yùn)模式的年利潤普遍提高。其中轉(zhuǎn)運(yùn)Arc4模式的年利潤提高了33.77%, 提高幅度最大；其次為轉(zhuǎn)運(yùn)Arc7模式, 提高了31.04%；直達(dá)Arc7模式的年利潤提高幅度最小, 僅為19.95%。

根據(jù)年利潤的核算方法, 4種航運(yùn)模式年利潤的提升既源于單航次航運(yùn)成本的下降, 也源于年總航次數(shù)的增加, 2006—2019年間4種航運(yùn)模式的年總航次數(shù)平均比1991—2005年增加近1個航次(如表7所示)。

表7 不同評估期下4種航運(yùn)模式的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)核算結(jié)果

從不同評估期的單航次航運(yùn)成本和年利潤的評估結(jié)果可以看出, 海冰的變化會對東北航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生顯著影響, 并且相比于Arc7級船, 海冰狀況的下降對Arc4級船的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的提升作用更為明顯。

4 結(jié)論

根據(jù)綜合評估結(jié)果, 船舶航行于北極航道, 其航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性不僅受到海冰變化的影響, 而且也會受到不同航運(yùn)模式的影響。具體結(jié)論如下。

結(jié)論1: 在不考慮海冰年際變化的情況下, 直達(dá)模式的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性整體上高于轉(zhuǎn)運(yùn)模式, 低冰級船的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性整體上優(yōu)于高冰級船。其中低冰級船直達(dá)模式的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性最佳, 無論是單航次航運(yùn)成本還是年利潤均顯著優(yōu)于其他航運(yùn)模式, 而高冰級船轉(zhuǎn)運(yùn)模式的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性最差。

結(jié)論2: 在考慮海冰年際變化的情況下, 北極航道的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性呈現(xiàn)明顯的階段性特征, 北極航道的海冰出現(xiàn)明顯下降之后, 其航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性明顯提升，相比于高冰級船舶, 海冰狀況的下降對低冰級船舶的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性的提升作用更大。

基于上述結(jié)論, 航運(yùn)公司在利用北極航道進(jìn)行商業(yè)通航時(shí), 在直達(dá)模式和轉(zhuǎn)運(yùn)模式之間應(yīng)該優(yōu)先選擇直達(dá)模式, 在低冰級船和高冰級船之間應(yīng)該優(yōu)先選擇低冰級船，而且隨著海冰的加速融化, 低冰級船的應(yīng)用將更加廣泛。

1 張俠, 屠景芳, 郭培清, 等.北極航線的海運(yùn)經(jīng)濟(jì)潛力評估及其對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略意義[J].中國軟科學(xué), 2009(S2): 86-93.

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10 STOPFORD M.Maritime Economics (3rd edition)[M].London, New York: Routledge, 2009.

11 嚴(yán)庭玉, 盛進(jìn)路, 鄧玉涵, 等.集裝箱碼頭裝卸作業(yè)調(diào)度優(yōu)化配置的研究[J].青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2016, 37(1): 22-26.

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Economic evaluation of various shipping modes via the Northeast Passage

Jiang Miaomiao, Hu Maixiu

(College of Economics and Management, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306,China)

Based on the monitoring data of sea ice thickness and sea ice concentration of the Northeast Passage from 1991 to 2019, this paper evaluates the economics of shipping through the Northeast Passage under four shipping modes using two evaluation indicators—the shipping cost of a single voyage and annual profit.The results show that not only do different shipping modes have different effects on the shipping economics of the Northeast Passage, but the retreat of the sea ice also has obvious effects.Without taking into account the inter-annual variation of sea ice, the economic benefits of the direct mode are generally higher than that of the transshipment mode, while those of low-ice-class ships are generally better than those of high-ice-class ships.Considering the inter-annual variation of sea ice, and the decline of sea ice, the economics of shipping through the Northeast Passage has significantly improved, especially for low-ice-class ships.

Arctic, Northeast Passage, shipping mode, shipping economy

2021年1月收到來稿, 2021年3月收到修改稿

國家社會科學(xué)基金(17BGJ059)、教育部哲學(xué)社會科學(xué)研究后期資助重大項(xiàng)目(20JHQ016)資助

姜苗苗, 女, 1993年生。碩士研究生, 主要從事海洋經(jīng)濟(jì)與國際貿(mào)易研究。E-mail: m190501045@st.shou.edu.cn

胡麥秀, E-mail: mxhu@shou.edu.cn

10.13679/j.jdyj.20210016