基于海冰影響的北極航線經(jīng)濟(jì)性研究

1、第 卷 第 期大 連 海 事 大 學(xué) 學(xué) 報 年 月journal of dalian maritime university， 文章編號：-（）-基 于 海 冰 影響 的 北 極 航 線 經(jīng)濟(jì) 性 研 究張愛鋒，宋艷平（ 大連海事大學(xué) 交通運輸裝備與海洋工程學(xué)院， 遼寧 大連 ）摘要：考慮海冰的多種影響因素，通過對比北極“ 東北航 道” 航線和蘇伊士運河航線上各航行方案的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)， 論證海冰對北極航行經(jīng)濟(jì)性的重大影響 關(guān)鍵詞：北極航線；海冰；經(jīng)濟(jì)性；必要運費率（ ） 中圖分類號：；文獻(xiàn)標(biāo)志碼：economy study of arctic route based on the influe

2、nce of sea ice -， -（ transportation equipments and ocean engineering college， ， ， ）abstract： ， 速會降低，航行時間相應(yīng)增加本文在考慮海冰的 諸多影響情況下，對蘇伊士運河航線和北極“ 東北 航道” 航線的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析、對比，論證海冰對 北極航行經(jīng)濟(jì)性的重要影響 北極航道的基本情況北極航道是連接大西洋和太平洋航道的總 稱，主要是東北航道和西北航道北極航道能夠使 歐洲、亞洲和北美洲之間聯(lián)系得更加緊密北極 “ 西北航道” 東起加拿大北部巴芬島以北，途經(jīng)戴 維斯海峽和巴芬灣，向西穿過加拿大北極群島水 域，到達(dá)

3、 美 國阿 拉 斯 加 北 面 波 弗 特 海， 全 長 約 “ ” 北極“ 東北航道” 是連接歐洲和亞 ， key words： ； ； ； （ ）引言 年 月，北極“ 東北航道” 和“ 西北航道” 同時開通，這意味著人類通過北極航道的商業(yè)航 洲的海上最短捷徑，是聯(lián)系大西洋和太平洋的重要航道， 也是俄羅斯西伯利亞許多城市的生命 線東北航道全長約 目前每年的通航期為 月 月?lián)A(yù)測，到 年，北極“ 東 北航道” 的通航期可達(dá) 個月北極海冰雖然目前北極已經(jīng)出現(xiàn)了可供船舶航行的航 道，但是，在各條航道上分布著大量浮冰，并存在行已經(jīng)有了實現(xiàn)的可能 年夏季，俄羅斯并未融化的薄冰帶按照形成階段，浮冰可分為

4、初運輸船“ 蒙切戈爾斯克” 號首次在無破冰船引領(lǐng) 下，將鐵礦石從俄羅斯西北部摩曼斯克港經(jīng)東北 生冰、冰皮、尼羅冰、蓮葉冰、灰冰、白冰、灰白冰、 一年冰、老冰初生冰是海冰的最初階段，呈針狀航道運至上海港與蘇伊士運河航線相比，北極或者薄片狀，氣溫達(dá)到冰點時，由大量的冰晶凝結(jié)航線的航程縮短近 ； 與好望角航線相比，縮 短近 但是北極航道的冰情極其復(fù)雜， 沒有 經(jīng)過冰區(qū)加強的船舶是不能航行于北極航道的， 而且航行于北極水域的船舶，由于海冰的阻力，航而成；冰皮是由海水直接凍結(jié)或者由初生冰演化 而得的，其厚度在 左右，但其較脆，在波浪中 極易脆斷；尼羅冰是由冰皮脆斷積累所成或者直 接由初生冰發(fā)展而成的，其

5、厚度在 左右，但收稿日期：- 基金項目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金資助項目（ ） 作者簡介：張愛鋒（ ） ，女，副教授， -：宋艷平（ ） ，男，碩士生，-：也極易被折碎；蓮葉冰是由初生冰直接凍結(jié)而成或由大塊破碎的冰皮和尼羅冰混合而成，其厚度 在 左右，為直徑 的荷葉狀浮 冰；灰冰是由尼羅冰或冰皮直接凍結(jié)而成的，表層 呈灰色，易折斷，其厚度為 ；灰白冰是由 灰冰折斷后重疊在一起形成的，其厚度為 ；白冰是由灰冰繼續(xù)重疊而形成的， 其厚度在 以上；一年冰是由初期冰發(fā)展而成的厚冰， 厚度為 ； 老冰是至少經(jīng)過一個夏季而 未融化的冰，其表面比一年冰光滑 海冰主要影響 造船成本其他水域的船舶要高得多

6、，以使其能夠順暢航行于薄冰水域此時就需要對主機(jī)進(jìn)行升級，即加大 主機(jī)功率，這也會增加一部分投資航行速度目前，北極航道的一些助航設(shè)施還不夠健全， 冰區(qū)船舶可根據(jù)國家冰情中心（ - ） 提供的海冰數(shù)據(jù)分析當(dāng)時航道的冰況圖，并根 據(jù)冰況圖上的蛋形圖， 參照北極冰情運輸系統(tǒng)（） 規(guī)則中規(guī)定的相關(guān)船舶海冰倍數(shù)值計算 各航段冰值（in）in （ ca ima ） （ cb imb ） （ cn imn ）（） 其中：ca 為 a 種類型冰以十分位表示的冰密集度；為確保船舶安全性、航行流暢性和防止海洋ima為 a 種類型冰海冰倍數(shù)值根據(jù)以上計算污染，北極周邊國家和國際船級社協(xié)會（ ） 都制定和實施了相應(yīng)的冰

7、級規(guī)范其中最主要的是 芬蘭 瑞典冰級規(guī)范（ ） 和 極地冰級方法，計算不同時間段、 不同航段的冰值， 再參照 規(guī) 則 中 冰 值 與 航 速 的 關(guān) 系 式 v 規(guī)范一般情況下，極地船舶都要根據(jù)上述規(guī)范和（ in） （ in） （ in） 指南的要求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計和建造事實上，極地船 舶設(shè)計涉及很多方面，包括艏部破冰設(shè)計、船體結(jié) 構(gòu)冰區(qū)加強、 推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計、 船體和主機(jī)系統(tǒng)防 計算船舶航速航速降低很多 營運費用此時的航速將會較正常寒、連接設(shè)計、船員和乘客的舒適性、冰區(qū)航行性 船舶年營運費用是一艘船在一年內(nèi)各種費用的總和，共分為五大項，即與船價有關(guān)費用（ 折舊等在該設(shè)計過程中均會涉及成本的增加而影

8、響其經(jīng)濟(jì)性根據(jù)芬蘭 瑞典冰級規(guī)范（ ）， 將船體 劃分為船首區(qū)、船中區(qū)和船尾區(qū)，同時加強區(qū)域最 高線和最低線要分別高于冰區(qū)滿載水線和低于壓 載水線一定距離圖 為 要求的冰區(qū)加強費、修理費、保險費）、船員費用、燃潤料費、運河費及其他費用冰區(qū)船舶造船成本增加，其折舊費、 修理費、保險費相應(yīng)都會較一般船舶高 另外，若 船舶在冰區(qū)航行與冰發(fā)生碰撞而造成船體損傷， 就要花費更多的費用進(jìn)行修理；而在北極航行，發(fā)區(qū)域 根據(jù)規(guī)范要求， 對加強區(qū)域進(jìn)行外板加生碰撞的危險性較高，一旦船舶發(fā)生泄漏，會給北厚，并采取減小縱骨間距、增設(shè)中間肋骨和抗冰縱 橫結(jié)構(gòu)等措施該過程會增加鋼材的使用量，從而 使成本投入增加極環(huán)境帶

9、來巨大破壞因此，極地船舶除了要遵守相應(yīng)的規(guī)范和規(guī)則，還要繳納高額的環(huán)境保險費 用；國際海事組織規(guī)范 枟 - 枠 中規(guī)定冰區(qū)航行“ 除滿足 公約要求外，還需要經(jīng) 過特別培訓(xùn)并能指揮船舶在冰區(qū)安全運行的航海 人員”，因此，極地船舶需增加額外船員費用圖 fsicr 要求的冰區(qū)加強區(qū)域 fig the ice strengthening region確保冰區(qū)船舶具有足夠大的主機(jī)功率是十分 冰區(qū)船舶的主機(jī)功率加大，其耗油量也會相應(yīng)增 加，因此，燃潤料費用會較其他船舶有所增加其他因素船舶在北極航行，有時無法通過自破冰方法 通過航道，此時就需雇用破冰船開道，因此會產(chǎn)生必要的 對冰區(qū)船舶的最小主機(jī)功率也相應(yīng)的

10、破冰費用而增加營運成本另外，極地船舶做了相應(yīng)要求航行在冰區(qū)船舶需要考慮破冰時的阻力和浮冰的撞擊和擠壓，因此其最低功率較每個航次都需要在港進(jìn)行檢修，這就在一定程度 上延長了船舶的航期經(jīng)濟(jì)性分析船舶選取本文選取載重量為 、凈噸 、 耗油率 、航速為 的 型油 輪作為母型船考慮海冰對經(jīng)濟(jì)性的影響時，必須 要對母型船進(jìn)行冰區(qū)加強， 此時船舶載重量為 ，耗油率 航線選取本文分別選取從上海港到摩爾曼斯克港的兩 條航線進(jìn)行對比分析其中“ 東北航道” 航線為： 上海港白令海白令海峽楚科奇海東西伯 利亞海桑尼科夫海峽拉普捷夫海維利基茨 基海峽喀拉?？{巴倫支海摩爾曼 斯克港，全長約 ；蘇伊士運河航線為： 上

11、海港馬六甲海峽印度洋紅海蘇伊士運 河地中海直布羅陀海峽大西洋英吉利海時，采用該指標(biāo)較平均年度費用（ aac） 更能看出各方案投資效果的好壞，必要運費率越低，說明其 經(jīng)濟(jì)性越好表 各航行方案 tab the navigation cases 方案 選取船舶選取航線備注 一母型船蘇伊士運河航線二母型船北極“ 東北航道” 航線未考慮海冰影響 三 冰區(qū)加強型船 北極“ 東北航道” 航線 考慮海冰影響 rfr aac qt（）分析結(jié)果營運費用 冰區(qū)船舶進(jìn)行冰區(qū)加強，其造船成本要比母 型船高出近 萬美元 ，其營運成本也會相應(yīng) 增加表 為營運 的各方案成本核算表 各方案營運成本核算tab the total

12、 cost of each case萬美元峽北海挪 威 海摩 爾 曼 斯 克 港， 全 長 約 與船價有關(guān)費用 方船員燃潤運其他總成 各航線如圖 所示案折修舊理費費保費用料費河費本 險用費用費圖 上海港摩爾曼斯克港航線圖fig the route of shanghai-murmansk航行方案選取為闡明海冰對北極航行經(jīng)濟(jì)性的影響，本文 共選取三種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比分析方案一為 母型船在蘇伊士運河航線航行；方案二為未考慮 海冰影響時， 母型船在北極“ 東北航道” 航線航 行；方案三為考慮海冰影響時，冰區(qū)加強型船舶在 北極“ 東北航道” 航線航行具體如表 所示又因 目前北極航線為季節(jié)性航線，本文

13、只選取每年 月 日至 月 日共 天作為考察周期經(jīng)濟(jì)性衡量指標(biāo)選取本文選取衡量經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)為必要運費率（ ） 為達(dá)到預(yù)期的投資收益利率，即單位 運量所必需的運費各方案 的貨運量（ qt ） 已知一 二 三 由表 可知，若經(jīng)過蘇伊士運河，需支付高昂 的運河費，所以其營運成本最高如果不考慮海冰 對航行的影響，走北極“ 東北航道” 航線的營運成 本最低為進(jìn)一步衡量營運經(jīng)濟(jì)性，本文需計算平 均年度 費 用 （ aac ）， 經(jīng) 計 算， 方 案 一 的 aac 為 萬美元，方案二的 aac 為 萬美元， 方案三的 aac 為 萬美元貨運量本文根據(jù) 提供的海冰數(shù)據(jù) 分析北極“ 東北航道” 年 的共 張冰況

14、圖根據(jù)冰況圖上的蛋形圖，參照 規(guī)則中規(guī)定的 類船舶海冰倍數(shù)值計算各 航段的冰值（in）根據(jù) 規(guī)則中 類船舶冰 值與航速的關(guān)系，運用 軟件仿真進(jìn)行航 次數(shù)計算船舶往返一次為一個航次，航次數(shù)等于 營運天數(shù)除以航次時間經(jīng)計算得到方案一、二、 三在 內(nèi)的航次數(shù)分別為 、 和 利用船舶貨運量計算公式計算各方案的貨運量：qt d wc m其中： wc 為船舶設(shè)計載貨量； d 為裝載因數(shù)，油 船由于運輸?shù)膯蜗蛐裕?qd ； m 為航次數(shù) 經(jīng)計算， 內(nèi)，方案一的 qt ，方案二的 qt ，方案三的 qt 必要運費率通過計算可得，在 內(nèi)，方案一的 rfr ，方案二的 rfr ， 方案三的 rfr 圖 各方案的

15、指標(biāo)對比fig the contrast figure of each case結(jié) 論圖 為方案一、二、三各指標(biāo)對比由圖 可 知，未考慮海冰對航速和航期影響情況下， 北極 “ 東北航道” 航線的貨運量較蘇伊士運河航線高 ，而考慮海冰之后，北極“ 東北航道” 航線的 貨運量較蘇伊士運河航線高，考慮海冰影 響后下降了 未考慮海冰對營運費用影響 時，北極“ 東北航道” 航線的 aac 較蘇伊士運河航 線低 ，而考慮海冰后，北極“ 東北航道” 航線的 aac 較蘇伊士運河航線低 ，考慮海冰影響后提 高了 綜合，未考慮海冰影響時，北極“ 東北航 道” 航線的 較蘇伊士運河航線低 ，而 考慮海冰之后，北極“ 東北航道” 航線的 較蘇 伊士運河航線低 ，提高了 因此，在 經(jīng)濟(jì)性分析過程中，海冰會降低船舶貨運量，同時 增加營運成本，最終提高必要運費率參考文獻(xiàn)（ ）： 劉坤喆北極東北航道會成為世界第三大海洋通道嗎中國青年報， （） - ， -（）（ ） 璩靜“ 雪龍”號穿越北極東北航道 中國水運報， -（） “ ” ， - （）（ ） 王杰，范文博基于中歐航線的北極航道經(jīng)濟(jì)性分析 太平洋學(xué)報，（） ： ， - ， ，（）： （ ） 白響恩，王建忠，肖英杰中國船舶首次穿越北極東北 航道紀(jì)實 航海技術(shù)，（）