北极地区东北航道多季节通航的适航条件和经济性分析(武汉理工大学)_20130316.doc

北极地区东北航道多季节通航的适航条件和经济性分析中国远洋运输（集团）总公司武汉理工大学中远技术分中心2013年3月10日前 言随着我国加入WTO，国际海运经济对我国经济的影响越来越凸显，海运经济已成为我国经济的重要组成部分。北极“东北航道”的通航会对十分依赖国际海运的中国经济带来前所未有的机遇和挑战 。在“东北航道”的通航开发过程中，由于航线本身特殊的地理特点和气候环境，我们还面临着一些函待研究解决的关键问题，如：通航海域航行条件、海冰分布情况及研究、年通航时间、通航船舶要求及建造、航行区域的法律法规的制定、通航经济性分析等许多问题。虽然问题颇多，但“东北航道”巨大的航运经济价值，吸引着许多国家趋之若鹜，除了北极地区的八国之外，日本和韩国也纷纷染指。中国是近北极国家，北极航道对国家有重要的战略安全意义，中远集团作为最重要的一支国家远洋运输船队，在执行国家战略部署、维护国家战略安全方面义不容辞。同时北极航道带来的战略和商业机遇，是中远集团作为国家海运主力船队所需要前瞻性考虑的。相信在不远的将来， “东北航道”必会成为连接中欧海运贸易的关键纽带，它将继苏伊士运河、巴拿马运河后，第三次革命性地改变世界海运贸易格局，同时对我国海运贸易以及国民经济带来巨大的改变。本文主要通过对东北航线的多季节通航的适航条件和通航的经济性进行了分析，得出了一定的有益结论，对于东北航线的通航提供了很好的参考依据。首先，对北极地区东北航道多季节通航的适航条件进行了整体的分析研究，得出的结论是：（1） 东北航线的通航具有较高的可行性，并初步给出了东北航道航线图；（2） 但在近几年内的5月-10月份，东北航道不能满足普通商船的通航，必须建造冰区加强型船舶才能通行，且破冰能力至少是B*1型（破冰能力75cm）。（3）通过综合考虑东北航道的地理特征、通航水域冰情以及船舶选型的影响因素，船舶类型建议采用集装箱型船。最后，对北极地区东北航道多季节通航的经济性进行了全面的分析研究，得出的结论是：（1）对于东北航线，最大的运营成本来自于燃油费和破冰护航费；对于苏伊士运河航线，最大的运营成本来自于燃油费；（2）对于北欧港口，走东北航线的航程要比走苏伊士运河航线要缩短30%以上； （3）绝大部分时段走东北航线要比苏伊士运河航线航行时间短，特别是：在8月底至9月初4000 TEU加强型集装箱船走东北航线（从上海至摩尔曼斯克）比普通商船走苏伊士运河航线快11天；而散货船的同类比较则要快18天；（4）当航行距离差距较大时，走东北航线比苏伊士运河航线利润高很多，例如：5至10月份，4000 TEU集装箱船走东北航线（从上海至摩尔曼斯克）的经济效益均高于走苏伊士运河航线；其中,最多的8月份可节省130.67万美元,最少的5月份也可节省46.32万美元；当航程差距不是很大而且冰区范围较大时，走东北航线的燃油成本优势不足以抵消昂贵的破冰护航费，得不偿失；（5）如果能通过一些方式（如组织编队通航等）降低单船破冰护航费，走东北航道的优势将进一步得到体现，当然，同时还必须从长远目光和战略眼光来看问题。北极地区东北航道多季节通航的适航条件和经济性分析按照中国远洋运输（集团）总公司提出的“北极地区东北航道多季节通航分析”的任务要求，武汉理工大学联系人钱作勤教授组织能源与动力工程学院、交通学院以及航运学院的相关专家形成了项目领导小组和工作组，多次召开了工作会议，严新平副校长主持了工作会议并做出了重要指示。项目工作组紧扣任务要求对相关问题展开了深入的分析和研究，初步形成了以下分析研究报告。一、 适航条件分析本文适航条件分析主要包括：船舶在北极地区东北航道航行的路线选择、船舶类型选择（集装箱船或巴拿马型散货船）、东北航道区域的气候条件以及东北航道区域地区的法律法规等。（一） 东北航道的航线选择船舶在出海航行前必须根据航行的目的和具体要求，认真、全面地制定出安全且经济的航线，这一过程不仅需要参照历史航行经验，而且需要针对具体的航区分析其气象状况、航道情况以及服务设施等条件，还必须考虑到船舶自身的性能参数、配载情况以及船员技术水平等。对于北极航线来说，由于自然条件和航行环境较恶劣，海冰的存在不但严重影响航速，更重要的是会对船舶的安全航行造成障碍，同时由于缺乏在北极冰区的航行经验，因此对航线的选择和制定就显得尤为重要了。1.北极地区概况 北极地区是指6633N以北的广大区域，北极地区的总面积约为2100万平方公里，其中陆地部分约占800万平方公里，北极地区与常年无人居住的南极大陆不同，其陆地、岛屿及近岸海域隶属于美国、俄罗斯、加拿大、瑞典、丹麦、冰岛、挪威和芬兰等8个环北极国家。北极地区的北冰洋以北极为中心，介于亚洲、欧洲和北美洲之间，被陆地包围，北冰洋面积1475万平方公里，只相当太平洋面积的1/14，约占世界海洋总面积的4.1%，是世界四大洋中最小最浅的海洋。北冰洋平均水深1225米，为太平洋的1/3；最大水深5449米，不及太平洋的1/2。在北冰洋的周围有非常宽阔的大陆架，水深不足200米的面积约440万平方公里，约占总面积的35.8%。北极地区冬季极夜期长179天，夏季极昼期长180天，北极地区常年处于低温状态，一年有明显的四季之分，冬季为11月-次年4月，平均气温在 -20- -30左右。7月-8月为夏季，平均气温在 5- -8左右。北冰洋冬季80%水域为冰，夏季超过50%水域为冰，冬季沿岸由于潮汐的影响，会形成平均厚度2米左右的破碎冰，严冬时，这些破碎冰会挤压积聚成冰脊和冰丘，有时高达十几米。北冰洋每年11月-次年3月盛行南或西风，4-8月多为东北风或东南风。夏季风力较小，冬季风力较大，在楚科奇海可达8级，最大可达11-12级。北冰洋每年11月-次年4月封冻，7-9月沿岸冰融化，一般意义上讲北极水域是不适于普通商业船舶的航行，但近些年来受全球气候变暖的影响，在夏季，北极地区部分水域二年冰覆盖区域的冰层厚度会变薄，部分当年冰覆盖区域的冰层会全部或部分融化，这就为普通商业船舶在该区域的通行创造了外部的条件。北极地区的石油、天然气储量最为丰富，约占全世界总储量的1/4主要分布在北冰洋的巴伦支海、挪威海和喀拉海的大陆架，可称为“地球尽头的中东”。2.北极航道图1.1 北极航道（东北航道、西北航道及北极点航道）示意图北极航线,也称北极航道,是指穿过北冰洋,连接大西洋和太平洋的海上航道。北极航线主要有三条航线:第一条是东北航道,大部分航段位于俄罗斯北部沿海的北冰洋离岸海域。从北欧出发,向东穿过北冰洋巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、新西伯利亚海和楚科奇海,直到白令海峡。这是连接西、北欧和太平洋西岸国家和地区的最短航道；第二条是西北航道,以白令海峡为起点,向东沿美国阿拉斯加北部离岸海域,穿过加拿大北极群岛,直到戴维斯海峡。这是大西洋和太平洋之间最短的航道；第三条是穿越北极点航线。这条航线从白令海峡出发,不走俄罗斯或北美沿岸,直接穿过北冰洋中心区域到达格陵兰海或挪威海。由于北冰洋中心区域为多年累积的海冰所覆盖,海冰最为密集和厚实,这条航线将是最后开通的和被利用的。3.东北航道的航线选择本报告所研究的北极航线主要针对东北航线。这是因为一方面“东北航道”海冰融化速度最快，将最早实现全年通航；另一方面，由于中国已经成为名副其实的“世界工厂”，而欧洲则是世界最大的消费品市场“，东北航道”作为连接中欧最短的海上通道，必将成为我国重要的运输航线。图1.2 东北航道和传统航道示意图1）未来全球气候变化趋势对航线的影响从工业革命开始，人类就大规模地向大气中排放超量的温室气体而且愈演愈烈，人类赖以生存的地球自然气候变化也越来越快，随着气候变暖导致海冰面积的减小，夏季海冰融化后的洋面所吸收的太阳热量，到冬季也更易转移到大气中，由此也加快了大气温度的升高。由于以上种种原因，北极地区的温度升高速度两倍于全球平均值。现在，北极夏季冰面盖面积的大小仅有50年前的一半，自上世纪50年代有观测记录以来，北冰洋海冰区域正稳步减少，2007年9月更达到有记录以来的新低，比19792000年海冰面积平均值低39%；2008年9月，海冰面积也较前述平均值低34%，仅高于2007年的观测数据；2009年9月，海冰面积同样大幅缩减，也仅高于2007、2008年观测数据。自1979年，开始使用卫星监测北极夏季海冰面积以来，已有相当多的证据表明，北极夏季海冰面积在过去30年里呈缩减趋势。2）东北航道地理环境和特点东北航道从白令海出发,穿过楚科奇海、东西伯利亚海、拉普捷夫海和喀拉海直到北冰洋巴伦支海。东北航道大部分航段位于俄罗斯北部沿海的北冰洋离岸海域，其海岸线十分曲折，形成了许多浅而宽的边缘海及海湾，海岸类型中有侵蚀海岸、峡湾式海岸、三角洲型海岸及泻湖式海岸，沿岸地区岛屿众多，有些地势比较低洼，在融化时形成湿地、湖泊和大面积沼泽。下面分三部分来介绍东北航道的具体特点：图1.3 东北航道白令海峡至东西伯利亚海部分图1.3中红色线路显示的东北航道的第一部分，经过白令海峡，到达楚科奇海，通过德朗海峡，进入东西伯利亚海，接着进入拉普捷夫海。其中桑尼科夫海峡是穿过新西伯利亚群岛，连接拉普捷夫海与东西伯利亚海的第二条海峡，长约402千米，水深12.8米，也是东北航道水位最浅的位置。图中所示的德米特里拉普捷夫海峡是新西伯利亚群岛与俄罗斯内陆之间最南端的通道，它连接着拉普捷夫海与东西伯利亚海。该海峡长约130千米，水深1215米，但其东侧水深只有不到10米，仅限吃水小于6.7米的船只通航。图1.4 东北航道拉普捷夫海至扬斯克海峡和红军海峡部分图1.4所示的红色线路是东北航道第二部分，从拉普捷夫海进入维利基茨基海峡，到达喀拉海。其中维利基茨基海峡长约111千米，最窄宽度为54千米，水深40230米之间，是连接喀拉海和拉普捷夫海最短且最著名的一段航道。绍卡利斯基海峡位于维利基茨基海峡以北，是喀拉海进入拉普捷夫海的第二条可通航海峡，长约148千米，最小水深37米。在其北面则是扬斯克海峡和红军海峡。图1.5 东北航道喀拉海到摩尔曼斯克港口部分 图1.5中红色线路是东北航道第三部分，航线从喀拉海到摩尔曼斯克的部分。从喀拉海通过喀拉海峡进入巴伦支海，然后到达摩尔曼斯克。喀拉海峡是巴伦支海和喀拉海之间海运经过的主要海峡，长约39千米，最窄为41千米，水深最浅15米，这里已经建立起分道通航航制。3）目前东北航道冰情分析船舶在冰区航行，海冰密集度分布、海冰厚度和冰面堆积程度是影响船舶安全航行非常重要的因素。中国第5次北极考察于2012年6月27日开始，7月11日到达白令海，雪龙船于7月21日在弗兰格尔岛附近海域与俄罗斯引航编队会合，7月22日至8月3日自西向东从北极低纬度海域顺利穿越东北航道， 8月13日顺利抵达冰岛附近海域。这次北极考察首次成功地穿越了东北航道，取得了一系列第一手的宝贵数据，提供了大量的珍贵资料。以下结合中国第5次北极考察以及相关资料对东北航道5月-10月的海冰情况进行分析。图1.6 2012年7月22日至8月2日的北冰洋海冰范围（红线为雪龙船的航迹）图1.7 “雪龙号”沿高纬航线航行期间（8月24日-9月3日）北冰洋海冰范围的变化图1.8 2012年中国北极考察沿东北航道和高纬航线海冰厚度的分布情况图1.9 近年来东北航道海冰覆盖区域的分布情况由图1.6可以看出，7月下旬和8月初，在进入白令海不久，沿俄罗斯海岸线在东北航道上海冰密度还比较高；由图1.7可以看出8月下旬和9月初，东北航道上的海冰基本都已融化，只是在一些高纬度上还有一些海冰；从图1.8中可以看出7月下旬和8月初，在进入白令海不久，沿俄罗斯海岸线附近海冰厚度在80cm左右，在北地群岛和拉普捷夫海附近海冰厚度也在80cm左右，有的局部区域甚至超过了1m；从图1.9近年来东北航道海冰密度的分布情况来看，也只有在8月底和9月初东北航道上的海冰已基本融化，同时在5-10月份期间东北航道区域的海冰密度大部分都在7/10以下。4）航线的选择根据以上分析，在东北航道上初步确定航线，具体线路图为：由白令海峡，到达楚科奇海，通过德朗海峡，进入东西伯利亚海，再到桑尼科夫海峡然后进入拉普捷夫海；从拉普捷夫海进入维利基茨基海峡，到达喀拉海；从喀拉海通过喀拉海峡进入巴伦支海，然后到达摩尔曼斯克港口。（可参看前面图1.3、图1.4、图1.5）图1.7 东北航道的航线图（红色线路表示东北航道航线，其中绿色线路是俄罗斯强制引航路段）（二） 船舶类型选择船舶选型的影响因素有很多，按照中远集团公司的要求，主要分析集装箱船和巴拿马散货船。1.船舶吃水深度的影响：东北航线的最浅航道深度为12.8米（桑尼科夫海峡，参看前面图1.3），而3000-4000TEU的集装箱船的吃水为11-12米，4000TEU的集装箱船的吃水为12.5米，可以通过航道的最浅深度。6-7万吨的散货船和4000TEU的集装箱船相当，但其吃水深度超过了13米。一般而言，船舶吨位越大，破冰能力也更强，如果船舶吨位过小，不足以达到破冰的效果。2.船体形状的影响：集装箱船头下端较尖，而散货船船头下端宽大，因而集装箱船的破冰阻力相对于散货船较小。3.货物性质的影响：货物在低温条件下理化特性发生变化后给船舶带来的次生影响可能是整体的并且是危害更大的。例如，当船舶运载煤炭或精矿粉时，如货物中所含的水分因低温而发生结冰导致货物体积增大时，就完全有可能对船体结构造成破坏，相对于散货船影响较大。4.风对船舶稳性的影响：由于集装箱船舶的重心相对于散货船较高，所以风对集装箱的船舶稳性影响较大。但是，根据相关文献显示东北航道在通航时期风力较小，所以，风对船舶稳性的影响较小。5.货运贸易的构成及特点：目前矿砂、原油贸易主要来源于巴西、澳大利亚，基本不走东北航线，而我国是轻工业品出口大国，与北美和欧洲的贸易比重最大，而且以集装箱运输货物为主，并且集装箱船航运周期短，相比散货船利用率高，租金相对较高，所以未来贸易格局将急剧需要一批适应此航线的极地集装箱船。适用于极地航行的集装箱船在大量减少海上运输成本的同时，也将降低和分担途径马六甲海峡、巴拿马运河、索马里海域和苏伊士运河等高敏感区所带来的政治风险和经济成本。综合以上的各因素的比较分析，选用集装箱船更有优势，对于北极航线集装箱船通航可行性的研究对于我国的国家战略和我国的航运企业更具现实意义。（三） 东北航道的气象条件和环境因素2012年中国第五次北极科学考察，在东北航道航行期间，受气旋影响出现2次强风天气过程，分别是2012年7月20日位于楚克奇海和7月29-30日经过维利基茨基海峡期间，风力达到7-8级。在楚克奇海，最低气压1001.4 hPa，短时风力达到8级。由于大风持续时间只有3-4小时，又临近浮冰区边缘，故没有形成较大涌浪，最大浪高2米以下。在北地群岛附近通过维利基茨基海峡期间，观测到气旋系统最低气压994.7hPa，由于狭管效应使风力加大，大风持续24小时以上，但沿岸有浮冰，亦没有大的涌浪影响船舶航行，最大浪高2.5 m。另外，2012年07月24日受气旋影响，出现较强降雪，持续12小时以上。北冰洋夏季海表蒸发量较大，从而导致较高的相对湿度，在冰区和边缘区均在80%以上。同时北冰洋云量也比较大，大多在9成以上，云高较低。上述因素使沿航线经常出现海雾天气，能见度下降，能见度小于1 km，甚至500 m的情况经常出现。相比较，沿东北航道的能见度比高纬航线更差。东北航道航行期间，9天有雾，7天能见度小于1 km。7月24-27日相对湿度均在94%以上，7月25日在东西比利亚海航行期间全天连续被浓雾笼罩，能见度小于300米。沿高纬航线，从8月25日至9月1日相对湿度持续在90%以上，能见度时好时坏，差时100 m，好时10 km以上。沿高纬航线，云量在7-8成以上，个别时段出现5成以下的晴天。能见度不好的天气会严重影响船舶冰区航行，在东北航道编队航行时，容易导致难以跟随领航船破冰水道，这时需与领航船和前方船只及时沟通。在高纬度航行时，由于海冰密集度较大，水道呈现非线性和不连续分布，能见度不好时，也会影响船舶局地航线的合理选择。总之，从冰区航行角度来说，卫星遥感观测资料能为决策大方向的航线选择提供重要信息，局地航线的选择则还需要依靠船载雷达和望远镜瞭望的判断，若岸基雷达和航空器观测为冰区航线提供更多的保障信息则能有利于船舶选择更合理的局地航线。（四） 北极地区水域航行船舶的基本要求对于进入北极地区水域航行的船舶，由于气候条件恶劣、大量冰块的存在、距离远、极昼与极夜等特殊因素，进入北极地区水域航行的船舶，不仅仅是要求其在船体结构和动力系统方面能够抵御严寒、抵御冰的不断冲击以及保证足够的动力外，还要求在船员安全、通信导航、船舶与货物安全、防污染等各个方面都要能够适应极地地区的特殊要求。为了抵御冰的冲击、低温及适应复杂航道的需要，航行于北极地区水域船舶的船体结构必须经过加强，这种加强必须符合船级社的相关具体要求。航行于北极地区水域的船舶往往会采用双壳船体，船形平滑，船艏和船艉安装有高效的推进器，肥型船艏有利于船舶前行和破冰，同时采用特殊涂层可以降低船体与冰块之间的摩擦。此外，对主机功率和操纵系统的要求也会更高，还要配备适合极端寒冷环境的特殊主机冷却装置与启动装置。进入北极地区水域航行船舶的压载水系统和冷却水系统必须要能够保证在低温下的正常工作。进入北极地区水域航行船舶的通信导航系统必须能够适应极地地区磁场的变化。在一般情况下，通信系统可以正常工作，但普通的导航系统将面临失效的问题，陀螺罗经的指向力矩随纬度的升高而变小，纬度超过70时准确率将会显著下降，当达到北纬85的时候将失去作用，而磁罗经在磁极附近对航海的作用非常小。船上各类污水处理系统应尽可能地保证不在极地地区水域进行排放，船舶各类装备应能够保证船上人员在极地特殊环境下的安全和工作便利，船上的救生设备必须要能够保证紧急情况下船上人员的逃生和生存。由于北极地区水域的特点对航行于这一区域的船舶提出了更高的技术要求，这必然会增加船舶建造的成本，因此在满足船舶安全性要求的前提下，如何通过新技术、新材料的采用和设计的优化，降低船舶建造的成本，也是对航行于北极地区水域船舶的一项基本要求。由于冰区加强船舶所涉及技术的复杂性，因此冰区加强船舶的研发和建造，在一定的意义上也代表了世界船舶研发建造和运营的领先水平。（五） 东北航道区域地区的法律法规1.船舶航行安全方面1）国际层面极地水域内船舶航行指南2002年IMO 发布MSC/circ.506通函在北极冰覆盖水域内船舶航行指南。2009年IMO通过了A.1024（26）决议在极地水域内船舶航行指南，其内容包括：对船舶结构、设备、操作和环境保护进行要求，应用范围延伸到所有的极地水域（南极和北极水域，不限于冰覆盖的水域），只允许部分或者全封闭救生艇，对冰区驾驶员进行资格认证，高标准进行环境保护，适用新修订的SOLAS公约第2章第1条提出的破损稳性要求。2）区域层面目前还没有相关的法规。3）国家层面在国家层面上，加拿大针对船舶在北极地区水域发布了极地航行防污染规则。2.IMO强制性极地规则最新进展近几年，IMO一直在推进制定极地水域船舶航行安全规则（Polar Code）（极地规则）草案，旨在对上述与极地航行安全以及防污染有关的法规、公约和指南进行整合，形成一个有关极地水域船舶操作安全的国际公约。面对在冰雪覆盖的南极和北极地区航行船舶日益增多，极地规则还有很多问题正在讨论之中。2012年7月6日，英国皇家海军造船协会举办的研讨会透露，业界对IMO制定极地规则在一些关键细节上也存在意见分歧，分歧主要体现在：是否应该把南极地区也纳入规则；是否要求船舶持有冰级证书的同时拥有航行许可证；对航行在不同厚度冰层的船舶如何进行分类；如何对待极地区域航行的渔船等等。考虑到极地规则制定的复杂性，船舶设计与设备分委会计划将规则制定完成日期推迟至2014年。3.极地船级要求国际船级社协会组织编写了极地航行船舶统一要求（Unified Requirements，简称UR），即极地船级要求，于2006年正式颁布。IMO极地指南规定，只有基于IACS极地船级要求，按照极地船级设计的船舶，或者达到相应冰区加强标准的船舶，才能在极地水域航行；冰区定义按照世界气象组织（WMO）对海冰的术语描述。极地船级要求分成I1、I2、I3三个部分：I1部分为极地级（Polar Class，简称PC）描述和应用，对极地级分成PC1-PC7七个等级（PC1为最严重冰况，随着数字递增，冰况依次递减）。各船级社陆续将IACS颁布的统一要求极地船级要求纳入自身入级规范中。CCS在其钢质海船入级规范（2009版）第8篇第13章首次编入极地航行船舶的补充规定，并适用于2008年3月1日及以后建造的、拟在有大量浮冰的极地水域航行的钢质船舶，但不适用于破冰船。冰区航行的船舶都需要进行“冰区加强”。 根据不同的结冰海域和不同的海冰厚度，国际海事组织（IMO）按照2002年芬兰-瑞典冰级规则要求，国际船级社协会（IACS）各成员船级社规范全部纳入芬兰-瑞典冰级规范为基础，作为船舶“冰区加强”。1976年中国船舶检验局钢质海船入级与建造规范将冰级进行修改，其中4个冰级与芬兰-瑞典冰级规则对应，同时根据中国海冰状况，增加1个冰级B级。制定中国船舶冰区加强等级详见表1.1：表1.1 船舶冰区加强等级冰 级海冰厚度cm B*1（特别加强）75B 2（强的加强）60B 3（比较加强）45B 4（轻度加强）30B 5 （加强）15-20冰级对船体的建造有具体的要求，如船体舷侧结构和舵布置、推进器和轴系、功率等方面有一些具体的要求。在冰区航行的船舶,应该是冰区加强级船舶。4.俄罗斯管辖权和规章制度现今，俄罗斯援引联合国海洋法公约第234条冰封区域的规定“沿海国有权制定和执行非歧视性的法律和规章，以防止、减少和控制船只在专属经济区范围内冰封区域对海洋的污染，这种区域内的特别严寒气候和一年中大部分时候冰封的情形对航行造成障碍或特别危险，而且海洋环境污染可能对生态平衡造成重大的损害或无可挽救的扰乱。这种法律和规章应适当顾及航行和以现有最可靠的科学证据为基础对海洋环境的保护和保全。”宣称对东北航道拥有管辖权。该条款赋予沿海国单方面制定和执行非歧视性的法律，以及在其专属经济区内的执行环保法规的权利。俄罗斯法律规定，所有船舶欲进入东北航道（包括俄罗斯200海里经济专属区内的所有区域）应提前提出申请，必须接受俄罗斯的领航和破冰服务，支付固定的航道使用费常被称为“破冰费”，俄罗斯联邦税务局目前规定东北航道的最高破冰费用为19美元/吨，这也会影响船东对于冰区航行的需求。俄罗斯破冰船服务费很高，并且这些费用与实际提供的服务有时没有直接联系。例如，在夏季冰情较轻时，抗冰船可以不需护航而通过航道，但仍需支付全额费用。该收费体制是过境运输业务的一个主要障碍。自东北航道1991年对外国船只开放以来，即使在有利于航行的条件下，俄罗斯当局也并未出台一个完善的体制来推动使用这条航道。（六） 小结随着全球气候变暖，北极海冰逐渐持续的减少，但在近几年内的5月-10月份，普通商船不能通行，必须建造冰区加强型船舶才能通行，且破冰能力至少是B*1型（破冰能力75cm），航行路线可参考本文图1.7路线；综合考虑东北航道的冰情以及船舶选型的影响因素，船舶类型建议采用集装箱船型。但由于在北极地区水域航行的船舶受到严格技术条件要求、国际法规公约限制以及俄罗斯的管辖权、规章制度等，增加了北极地区水域航行的船舶航运成本，因此必须进行全面的经济性分析，进一步评定我国东北航道通航的可行性。二、 经济性分析影响船舶经济性的因素有很多.其中主要的包括：船舶造价、燃油费、保险费、引水费、适冰证书、航行许可证、破冰船护航费、船员培训费、生活垃圾处理费、船舶检验费、航行天数、船舶折旧、人员工资、运河费用等。而其中船舶造价(或船舶折旧费)、燃油费、保险费、武装保安护航费、破冰船护航费(或苏伊士运河航行费)是最主要的影响因素。人员工资、防污染费和船舶检验费等许多方面即使在不同航线目前差异也不是很大。以下选用了4000TEU集装箱船和5.7万吨散货船进行分析研究。（一） 船舶折旧费船舶造价随时间性变化性较大，见表2.1。一般情况下，加强型的船舶的价格比同类型和吨位的集装箱船舶高20%，船舶折旧费用也高20%左右。以2012年价格为例，4000 TEU非加强型集装箱船平均价格为4500万美元，则4000 TEU加强型集装箱船的平均价格为5400万美元。5.7万吨非加强型散货船造价为2400万美元，则5.7万吨加强型散货船造价为2880万美元。4000 TEU废集装箱船舶的净吨约为2.2万吨，5.7万吨废散货船的净吨位约为1.2万吨。2012年后废船价格约为470美元/净吨，船舶寿命按25年算可得到日折旧费见下表。表2.1 不同年份4000 TEU非加强型集装箱船和5.7万吨散货船平均价格和日折旧费单位：万美元平均造价日折旧费集装箱船散货船集装箱船散货船2010年500028000.43 0.25 2011年5400 28000.48 0.25 2012年4500 24000.38 0.20 （二） 燃油费营运船舶的燃油费主要与消耗燃油量有关，而船舶消耗燃油量主要与海运里程、船型、船舶吨位、船舶速度、船舶阻力等相关。上海经苏伊士运河航线或东北航线到西欧各港口里程见表2.2和图2.1。表2.2 上海经苏伊士运河航线或东北航线到西欧各港口海运里程对照表 抵达港口名称苏伊士运河航线里程（海里）东北航线里程（海里）两条航线海运里程差（海里）节省里程比（%）鹿特丹（荷兰）109197668325130特隆赫姆（挪威）116736920475341摩尔曼斯克（俄罗斯）125126476603648图2.1 上海经苏伊士运河航线或东北航线到西欧各港口海运里程对照图东北航道根据航线水域情况，大致分为：正常水域（非冰区）航段、冰区非引航段（海冰密度在7/10以内），冰区引航段，各航段里程见表2.3。在正常水域航行（无冰），4000 TEU集装箱船舶按20节航速航行油耗0.245吨/海里，5.7万吨散货船按14节航速航行油耗0.12吨/海里。在冰区非引航段航行（海冰密度在7/10以内），4000 TEU集装箱船舶按5节航速航行油耗0.49吨/海里，5.7万吨散货船按5节航速航行油耗0.24吨/海里。在冰区引航段航行，由于不同月份冰厚度不同，因而不同月份航速也不同。其中，5月份冰情严重，设定引航航速为7节；9月份基本无冰，航道情况较好，引航航速可达15节；其它月份根据冰情不同，分别设定为，6月份为8节，7月份为10节，8月份为11节，10月份为9节。表2.3 5-10月份东北航线各航道里程（单位：海里）月份冰区非冰区引航段里程非引航段冰区里程上海至鹿特丹非冰区里程上海至特隆赫姆非冰区里程上海至摩尔曼斯克非冰区里程5月1541（7节）10085119437139276月1541（8节）7935334458641427月1541（10节）1945933518547418月1541（11节）666061531348699月1541（15节）061275379493510月1541（9节）412571549674523根据近5年的平均油价，约为920美元/吨。由表2.2、表2.3及油价可以得到5-10月份上海港经东北航线航道到欧洲不同港口单航次油费，见表2.4，表2.5。由表2.2可计算得到上海经苏伊士运河到欧洲各港口的燃油费。表2.4 5-10月份集装箱船上海经东北航线航道到不同港口单航次油费（单位：万美元）月份上海至鹿特丹上海至特隆赫姆上海至摩尔曼斯克5月165.1148.2138.26月161.5144.6134.67月151.1134.3124.38月150.1133.2123.29月157.7175.5165.510月154.5137.6127.6表2.5 5-10月份散货船上海经东北航线航道到不同港口单航次油费（单位：万美元）月份上海至鹿特丹上海至特隆赫姆上海至摩尔曼斯克5月83.074.869.96月81.973.768.87月78.470.265.38月78.970.665.79月84.793.488.510月79.371.066.1上海经苏伊士运河航线到欧洲各港口的燃油费，见表2.6，表2.7。其中加强型船舶比同载重量非加强型船舶要重、其动力性要增强，即耗油量增加，本课题计算中将取加强型船舶重量比非加强型船舶多耗油0.5%。表2.6 集装箱船上海经苏伊士运河航线到欧洲各港口的燃油费（单位：万美元）上海至鹿特丹上海至特隆赫姆上海至摩尔曼斯克非加强型船舶246.1263.1282.0加强型船舶244.9261.8280.6表2.7 散货船上海经苏伊士运河航线到欧洲各港口的燃油费（单位：万美元）上海至鹿特丹上海至特隆赫姆上海至摩尔曼斯克非加强型船舶120.5128.9138.1加强型船舶119.9128.2137.4（三） 每航次运行时间在冰区航行的船舶在平均船速通常在5节左右，在非冰区集装箱船通常在20节左右，散货船通常在14节左右。由表2.2和表2.3以及船舶航速可以得到不同月份船舶走东北航道每航次航行的天数。由下面的表2.8、表2.9和表2.10分析得知：每年的绝大部分时段走东北航线要比途苏伊士运河航线航行时间短。特别是：在8月底至9月初4000 TEU加强型集装箱船走东北航道（从上海至摩尔曼斯克）比普通商船走苏伊士运河航线快11天；而散货船的同类比较则要快18天。表2.8 5-10月份4000 TEU加强型集装箱船走东北航道单航次航行天数（单位：天）上海至鹿特丹上海至特隆赫姆上海至摩尔曼斯克5月2827266月2624237月2019188月1918179月17151510月222120表2.9 5-10月份5.7万吨加强型散货船走东北航道单航次航行的天数（单位：天）月份上海至鹿特丹上海至特隆赫姆上海至摩尔曼斯克5月3331296月3128277月2623228月2522219月23211910月282524表2.10 苏伊士运河航线单航次航行的天数（单位：天）上海至鹿特丹上海至特隆赫姆上海至摩尔曼斯克4000 TEU 非加强集装箱船2324265.7万吨非加强型散货船323537（四） 保险费船舶航行的保险费主要包括海运保险费和海盗保险费。其中东北航线相对安全，基本不需要海盗险，苏伊士运河航线因为要经过索马里附近海域，需要购买海盗险。海盗保险费通常为0.125-0.2%船舶总价格，苏伊士运河海运保险和东北航线保险均取2%船舶总价格。表2.9 不同航线集装箱船保险费估算表（单位：万美元）费用类型4000 TEU非加强型集装箱船4000 TEU加强型集装箱船苏伊士运河航线东北航线苏伊士运河航线东北航线年海盗保险费7.3408.810年海运保险费9090108108年总保险费97.3490116.81108每天总保险费0.260.250.320.30表2.10 不同航线散货船保险费估算表（单位：万美元）费用类型5.7万吨非加强型5.7万吨加强型苏伊士运河航线东北航线苏伊士运河航线东北航线年海盗保险费3.9104.70年海运保险费4817.657.620年总保险费51.9117.662.320每天总保险费0.140.050.170.05（五） 武装保安护航费自2008年下半年以来，亚丁湾、红海、阿拉伯海、印度洋等海域海盗活动日益猖獗，其活动范围不断扩大，作案手段更加凶残，海盗活动严重威胁到船员的生命安全，严重影响到远洋运输生产的顺利开展。武装海盗成为威胁船舶安全营运的最大敌人。因此各个公司在经过该海域时要求武装保安，必须支付相应的武装护航费用，见表2.11。表2.11 单航次索马里区域武装护航费用表护航天数 (天)每天费用(美元/天)护航费 (美元)差旅费 (美元)人员机票 (美元)杂费 (美元)合计 (美元)72,45017,1504,0006,0005,20032,350（六） 适冰证书在东北航线航行的船舶必须持有适冰证书，该证书有效期10年，申请费用2万美元，办理适冰证书所需文件费用0.21万美元，总费用2.21万美元。折算到每年0.221万美元。（七） 航行许可证在东北航线行驶的的船舶在进入俄罗斯北部航道前必须进行北部海航道适航检验，该检验由俄罗斯北部海航道管理局指派，在北部海航道适航检验通过之后，方可获颁航行许可证，该许可证一般只适用于某航次，有效期一个月，检验费约为0.2万美元。按半年走3次算，年费用为0.57万美元。（八） 破冰船护航在东北航线行驶的的船舶在进入俄罗斯北部航道前俄罗斯通常强制要求破冰船护航，而且要求两条破冰船。租费不一，视情况而定。即便是在夏季冰情较轻，抗冰船可以不需护航而通过航道时，但仍需支付全额费用。该收费体制是过境运输业务的一个主要障碍。随着东北航道的开通，越来越多的船舶可以组队租用破冰船护航，费用将逐步减低。根据俄罗斯北方海管理局相关资料目前俄北方海管理部门按每20尺标准集装箱14吨计，每吨20美元来收费，可得到以上两种船型东北航线破冰船单航次护航费，见表2.12。表2.12 东北航线破冰船护航费（单位：万美元）船型4000 TEU集装箱船5.7万吨散货船价格112120（九） 船员培训费国际海事组织的船舶在北冰洋冰区航行操作指南(Guidelines for Ships Operating in Arctic Ice-covered Waters)和海员培训、发证和值班标准国际公约（“International Convention on Standards of Training, Certification and Watch-keeping for Seafarers”，简称“STCW公约”（也称“马尼拉公约”）均要求对航行于北冰洋的海员进行特殊培训。指南中规定冰区航行者(ice navigators)除满足“STCW公约”要求外，还经过特别培训并能指挥船舶在冰区的安全运行的航海人员。同时还指出“冰区航行者应通过冰区航行的适任评估训练项目并取得合格证书”。这些评估项目应涉及到船舶在北极冰区航行的相关知识和技能，包括冰情资料和特征的认知能力；海冰迹象和征兆；海冰操作；冰情预报的使用；相关图集和符号；由海冰引起的船体压力；冰区护航操作；破冰操作；海冰附着船体引起的稳性问题等。针对这些评估项目要开展的培训课程应提供在极地冰覆盖水域航行所需的知识、理解和熟练技能，包括：冰的形成和特点的认知、冰的迹象、冰的运动、使用冰况预报、冰区分布图和电报码、浮冰造成的船体应力、冰区护航作业、破冰作业以及浮冰堆积对船舶稳性的影响等。培训课程以10天算，包括船员培训费以及培训相关产生的费用，每人按6000元人民币算，全船人员（按24人算）共需培训费144000元，折合2.3万美元。（十） 运河费用船舶走苏伊士运河时，要缴纳苏伊士运河附加费，对于4000箱集装箱船每次的运河费用约为13万美元，对于5.7万吨级的散货船每次的运河费用约为12.5万。（十一） 航线费用比较由以上分析可见，以上10个因素中，费用的最主要影响因素为船舶折旧费、燃油费、保险费、武装保安护航费、破冰护航费和苏伊士运河费用。为计算方便，在航线费用比较中只考虑以上5个因素，将不同航线、时间和船舶的单航次费用相加进行比较，见表2.12-2.14。节省航行天数经济效益 = 节省航行天数 船舶每天的租金 ；其中，船舶每天的租金：4000箱集装箱船每天为7万美元，5.7万吨级的散货船每天为5万美元。当量总支出 = 单航次主要支出总费用 节省航行天数经济效益 ；单航次当量总支出差值 = 苏伊士运河航线当量总支出 东北航线当量总支出。1. 从上海至摩尔曼斯克由下面的表2.13可以看出，对于船舶从上海至摩尔曼斯克：（1）5至10月份，4000 TEU集装箱船走东北航线的经济效益均高于走苏伊士运河航线；其中,最多的8月份可节省130.67万美元,最少的5月份也可节省46.32万美元。（2）6至10月份，5.7万吨散货船走东北航线的经济效益要高于走苏伊士运河航线，其中,最多的8月份可节省40.04万美元；而5月份经济效益低于走东北航线，但平均经济效益东北航线要高于苏伊士运河航线,为22.91万美元。（3）无论是4000 TEU集装箱船还是5.7万吨散货船，每年8月份走东北航线最经济。这说明对于4000 TEU集装箱船，5至10月份从上海至摩尔曼斯克走东北航线较好；对于5.7万吨散货船，6至10月份从上海至摩尔曼斯克走东北航线较好，其它月份走苏伊士运河航线较好。2. 从上海至特隆赫姆由下面的表2.14可以看出，对于船舶从上海至特隆赫姆：（1）6至10月份，4000 TEU集装箱船走东北航线的经济效益要高于走苏伊士运河航线，但5月份经济效益低于走东北航线，平均经济效益东北航线要高于苏伊士运河航线；（2）无论是4000 TEU集装箱船还是5.7万吨散货船，每年8月走东北航线最经济，其中4000 TEU集装箱船8月份走东北航线要比走苏伊士运河航线节省78.79万美元，5.7万吨散货船8月份走东北航线要比走苏伊士运河航线节省12.36万美元。这说明对于4000 TEU集装箱船，6至10月份从上海港至特隆赫姆港走东北航线较好；对于5.7万吨散货船，7、8月份从上海港至摩尔曼斯克港走东北航线较好，其他月份走苏伊士运河航线较好。3. 从上海港至鹿特丹港由下面的表2.15可以看出，对于船舶从上海港至鹿特丹港：（1）7至10月份，4000 TEU集装箱船走东北航线的经济效益均高于走苏伊士运河航线，但其他月份经济效益低于走东北航线，平均经济效益东北航线要略低于苏伊士运河航线；（2）5至10月份，5.7万吨散货船走东北航线的经济效益要低于走苏伊士运河航线；这说明对于4000 TEU集装箱船，7至10月份从上海港至鹿特丹港走东北航线较好，其他月份走苏伊士运河航线好；对于5.7万吨散货船，从上海港至摩尔曼斯克港走苏伊士运河航线较好。（十二） 小结由下面的表2.13、2.14、2.15可以看出：（1）无论是上海至鹿特丹、上海至特隆赫姆还是上海至摩尔曼斯克，由于走东北航线航程比苏伊士运河航线短，节省的燃油费是相当可观的，但是由于东北航线的破冰护航费过高，当航程差距不是很大而且冰区范围较大时，走东北航线的燃油成本优势不足以抵消昂贵的破冰护航费，得不偿失；（2）同时还可以看出，走东北航道除了燃油费用外，一个最大的成本是破冰护航费。如果能通过一些方式（如组织编队通航等）降低单船破冰护航费，走东北航道的优势将进一步得到体现；（3