本文是一篇工商管理论文，本文以更完整的方法开发了一个新的综合模型确定了NEP全季节通航下班轮运输服务商业化可行的运营方案，并对NEP成为SCR替代路线的可能性进行分析。
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
（1）自然情况
几千年来，北极地区几乎是一个不受人类活动干扰的环境，北极的环境较为恶劣，寒冷、冰封、黑暗和极地低压这些因素使得北极地区人烟稀少。近年来，北极海冰面积不断缩小，一些科学家预测最晚在2080年，北冰洋将成为没有浮冰和冰川的海洋，航运将畅通。北方海航线（NSR）西起西北欧北部海域，东至俄罗斯的海参崴，途经巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、新西伯利亚海和白令海峡，是连接东北亚口岸和西欧最短的海上运输航线。根据美国国家冰雪数据中心的数据，从1979年到2018年，北冰洋的最小海冰范围平均每年下降1.2%，北极东北航道于2005年8月15日首次冰融开通，出现可供商船正常通航的无冰航运通道。北极地区正经历前所未有的多方面变化，包括日益增长的海上交通。从2008年开始，北极东北航道每年9月份多次无冰，这使得北极航运出现良好的商业前景。北极航道内冰情的好转为新的亚欧贸易通路的开通提供了前提条件。过去十年楚科奇海和波弗特海附近白令海峡水域活动的船舶数量增加了128%，当前通过该区域船舶数量是2008年通过该区域船舶数量的2.3倍。由此可见，海冰不断融化促使北极航线的通航条件大为改善[1]。
（2）商业优势
现在越来越多的国家和大型航运公司都在密切关注着这一新兴的海上运输通道。目前所指的北极航道主要有北极东北航道（NEP）和北极西北航道（NWP），还有一条理论上的中央航道（TSR）。其中连接欧洲与亚洲之间的北极东北航线（NEP），比传统的苏伊士运河航线（SCR）减少将近40%的运输距离[2]，更短的运输距离意味着船舶需要更短的航行时间，也意味着更少的燃油消耗和更低的经营成本，这使得众多在欧亚贸易通道从事远洋运输的承运商尝试探索在NSR上的商业化开发。
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1.2 国内外研究综述
1.2.1 北极航线通航的经济可行性研究
2021年3月29日，西班牙媒体报道指出，苏伊士运河的堵塞会严重改变全球海运物流状态，并让俄罗斯当局更加意识到了北极水域航道商业化开放的重要战略地位，俄罗斯也认为不久的将来北极航道的运输需求将会有大幅增长[8]。Wergelan早在1992年首次将NSR与SCR进行了成本比较，表述了北极航线商用的美好前景，认为当NSR可以通行大型船舶时，会成为一个具有替代性的运输路线[9]。Kondo和Takamasa（1999）比较了不同航速下核动力船和柴油船在NSR和SCR的航行成本，结果表明绝大部分情形NSR所需营运成本是较高的[10]。在20世纪以前，这一新型航道的开通并未广泛受到关注，由国家空间研究组织数据显示，直到2011年以后，越来越多悬挂俄罗斯国旗的船只才开始使用NSR[11]。最近十年越来越多的研究人员关注北极航线的经济可行性问题。Liu和Kronbak（2010）通过案例研究，对比了NSR和SCR的单位成本，认为如果破冰费保持当时的水平，NSR在经济上完全不可行，只有免除破冰费且燃油价格处于较高水平时NSR才能有成本优势[12]。Lasserre等（2014）认为NSR的盈利能力主要取决于船舶的航行速度，转运次数以及装载系数，如果NSR没有较大的装载量，则很难盈利[13]。Pruyn等（2016）对比了NSR和SCR的可行性，得出了由于NSR有通行期、破冰船等造成的额外的等待时间、需要以较慢的速度航行，以及额外的运营、保险成本，NSR是非常不可能的替代SCR的结论[14]。上述的研究均对NSR的经济性持有悲观态度。然而Zhao等（2016）评估了“永胜”号在2013年的一次真实航行，分析了该航线的航行条件以及破冰船的护航服务，得出了NSR的单次航行总成本和总排放都有所降低的结果，认为NSR是一条有利可图的替代航线[15]。郝增辉（2017）通过对决策者的航线选择行为调查，建立了二项Logit选择模型，最终预测了北极航线的运输分担率[16]。Milaković等（2018）认为冰况的严重程度是北极航线能否可行的决定因素，从船东的角度看，可以利用不同的运营模式将NSR作为欧亚贸易通道，比如在NSR的每一端建立转运中心，并在它们之间航行破冰船用来引航散货船[17]。
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2 相关理论基础
2.1 北极航线运输相关理论
2.1.1 北极航线运输模式
（1）传统的运输模式
在传统海运的海运方式中，主要分为定期运输模式与不定期运输模式。定期运输方式也称为班轮运输，它是指船公司将船舶按规定的船期表，在固定航线上若干个挂靠港口之间，定期进行货物运输或者旅客运输活动的一种船舶经营方式。定期运输具有固定船期、固定航线、固定挂靠港、固定费率及非固定货主的特点，适用于货物量不足一整艘船的小额货物的运输。不定期运输以租船运输方式为主。根据双方签订的贸易合同，船舶所有人或航运公司将船舶全部或部分出租给承租人供其完成运输任务，承租人支付合同约定的运价或者租金的商业活动。其运输模式适用于价值低的大宗货物的运输。租金根据市场情况确定，航线、港口、船期和运价取决于承租人的运输需求。
（2）未来的运输模式
假设NSR将来成为一条可行的全年开通的商业航线，从船舶运营商的角度来看，可以使用不同的运营模式将NSR作为一个洲际过境通道。NSR的运营除了要关注船队的抗冰能力以及运输模式外，尤其要关注破冰船引航和救助的运营模式，破冰船的引航模式和救援中心的设置以及响应模式的建立也尤为重要[71]。
经由NSR的国际过境运输始于2009年，最重要的运输货物是从俄罗斯西北部和挪威北部运往东亚的石油和液化天然气，从俄罗斯运往中国的铁矿石，以及从韩国运往北欧的石油产品。可以发现，通过NSR的主要货物是液体和散装货物，集装箱货物是有限的。其中一个原因是以准时为特征的集装箱运输受到北极水域海冰条件的不确定性的影响。然而，从长远来看，随着北极海冰覆盖范围的进一步减小，使用NSR进行全年集装箱运输在理论上可能变得可行并具有良好的商业前景，因为与SCR相比，这条路线大大缩短了东亚——西北欧之间的海上路线的距离。
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2.2 北极航线通行可行性影响因素
2.2.1 经济因素
北极航线相比通航苏伊士运河的传统航线的最大优势之一就是通航距离大大缩短，由此执行同等运输任务，选择北极航线船舶的航行时间缩短，油耗降低，经济效益显著提升，因此北极航线是连接东亚和西欧的便捷之路。为更好地理解和开发北极航线，本文将在海冰围困的情况下，详细分析船舶通航的经济可行性，建立航线经济效益分析模型，对船舶经由NSR和SCR产生的航行成本进行对比分析。分析现有关于船舶航行成本文献，总结影响船舶航行成本的因素主要有：船舶成本、船员工资、船员培训费、相关保险费、破冰船护航费、武装护航费、引航费、燃料费、船舶维修保养费等。 国际上将船舶航行的经济性成本分为三个主要方面，即资本成本、运营成本、航次成本。
（1）资本成本
资本成本主要包括船舶建造成本或租金、船舶折旧等费用。极地海域不同于其他正常海域，各方面条件恶劣，对船舶的各项指标要求较高。为保证船舶在极地海域可以正常通航并且不会对当地水域造成过度破坏，极地海域通航公约、规则和规范要求在极地海域通航的船舶及其配套设施设备必须具有足够的极地运作能力，能够自主应对极地海域的复杂环境，包括：船舶构造和推进系统满足特定的冰区加强等级要求、推进功率和运行设备具有在冰域正常工作的能力、船舶内部设备具备在低温下正常运行的能力、船舶导航、通讯设施具备高纬度作业能力、船舶应急设施系统具备偏远地区应急响应能力。
（2）运营成本
运营成本是指航运公司为保证船舶正常航行所产生的周期性维护保养费用，包括船员工资、相关保险费、基本物资支出费用、维修保养费、运营管理费、润料费及相关管理费用等。船员工资即船舶航行时需要配备的船长、轮机长、水手等船员，以保证船舶正常航行所支出的雇佣费用。
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3 研究模型 ......................... 26
3.1 研究假设 ........................... 26
3.2 基于时空映射法的航行条件 ........................ 27
4 案例分析 .................................... 37
4.1 数据输入 ............................ 37
4.1.1 集装箱船舶基本信息 ................................... 37
4.1.2 船舶冰区加强类别及其对应的IBE概率 ...................... 38
5 结论与展望 ...................................... 54
5.1 研究结论 .................................. 54
5.2 研究展望 ................ 56
4 案例分析
4.1 数据输入
4.1.1 集装箱船舶基本信息
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从长远考虑，北半球世界贸易集装箱运量不断增加的形势下，NEP可能成为一条常规性的国际航线，起到重要物资和原材料供应稳定的作用，将会打破SCR原有的垄断格局。以往研究大多考虑桑尼科夫海峡浅水条件（13m深）不够满足现有核动力破冰船（30m宽）的限制，一般要求集装箱船舶的载箱量不超过4000~5000TEU。本文以桑尼科夫海峡以北的区域作为NEP绕过桑尼科夫海峡的中继点，考虑能够在NEP上航行大型集装箱船舶，选取4250、8468、10020、14074、18982TEU5种载箱能力的集装箱船舶，数据信息如表4.1所示。
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5 结论与展望
5.1 研究结论
过去三十年，已发表了大量关于NSR通航的商业化分析、环境可行性以及NSR潜在盈利能力的文章，提出的经济环境成本模型种类也比较繁多。对于NSR是否有利可图至今仍未有定论（Lasserre，2014；Gleb和Jin, 2021）[13][85]，主要原因在于冰区加强等级船舶的资本成本、运营成本高昂，有冰区航行的潜在成本较高，生态环境脆弱性不容忽视。即便如此，NSR通航的商业化仍得到了很多航运公司或远洋运输承运商的重视。众所周知，任何建模所固有的假设和简化都源于研究问题的需要有很大的不同。本文以更完整的方法开发了一个新的综合模型确定了NEP全季节通航下班轮运输服务商业化可行的运营方案，并对NEP成为SCR替代路线的可能性进行分析。 总体而言：
一是，基于时空映射法和IBE概率函数的处理方法，刻画了集装箱船舶在全季节周期所有航次下面临的通航条件，能够清晰得到是否发生IBE的航行状态，包括有冰区与无冰区的航程距离、航行速度的分布，这些结果主要取决于海冰覆盖范围的时空变化。为保证NEP班轮运输服务的准时到访，本文得到了5种样本船舶需要满足的“保险-航速”，它主要是对集装箱船舶在有冰区的航行速度提出了要求。事实上，这种“保险-航速”的设定与全年周期部署的集装箱船舶数量有关，若集装箱船队规模的不够大，很难想象考虑冰情变化下在NSR上制定船期准时、船舶类型统一的运营模式并提供东行、西行的常规性服务是容易的。这与Cariou等（2019）[28]、Xu等（2018）[24]的研究结果保持一致，但他们的研究并未进一步探索全年周期的运营模式。
二是，在要求冰区加强等级船舶满足《极地船级要求》的前提下，基于5种样本船舶的RFR估算，确定了最佳的可行方案是选择PSC C的集装箱船舶并要求其在有冰季节时有冰区的航行速度是5节。NEP的班轮运输商业化开发肯定涉及冰区加强等级船队组建，PSC C是否是最佳选择值得深究。本文的实验结果与Faury等（2020）[20]的研究结果比较相符，他们认为采用较高冰区加强等级的船舶应对IBE时可能有意义，但在大多数航次下它们的利润水平会很低。但是，若考虑NSRA收费可以针对细化的冰区加强等级、海冰厚度、冰区子域属性是否或者如何收费时，Gleb和Jin（2021）[85]提出航运公司应选择冰区加强等级更高、更可靠的船舶是更能盈利的选择。
参考文献（略）