1、燃料油的特性和用途
燃料油的定義有廣義與狹義之分，廣義上的燃料油是指用做各種類型工業燃燒設備（包括鍋爐等）燃料的油品，但不包括汽油和輕柴油，多數屬于比較黏稠的重質燃料，狹義上的燃料油主要指原油蒸餾、裂化等過程産生的殘渣油，這也是實際中最常用的定義。一般來說，燃料油具有粘度大，含非烴化合物、膠質、瀝青質多的特點。
粘度是燃料油最重要的質量指標，它是對流動性阻抗能力的度量，直接影響著油泵、噴油嘴的工作效率和燃料消耗量。目前國內常用的是40℃運動粘度和100℃運動粘度，國際常用爲50℃運動粘度，單位爲每秒平方毫米（mm²/s），實際測定中常用厘斯（即cst，1cst=1mm²/s）表示。此外，燃料油比較重要的質量指標還有硫含量、閃點、傾點等，硫含量主要影響使用過程中對設備的腐蝕程度以及廢氣對環境汙染程度，閃點主要用來評定安全防火性能，傾點是反映其低溫流動性的指標。我國燃料油按照SH/T 0356-1996分爲1號、2號、4號輕、4號、5號輕、5號重、6號和7號共8個牌號。
表1：燃料油部分國家質量標准
資料來源：公開資料整理，國投安信期貨
燃料油主要用于船舶燃料、煉化、工業制造、電力等行業。本世紀初，全球燃料油消費結構中占比最大是作爲煉廠深加工原料，其次爲船舶燃料、工業燃料及發電。近年來，隨著煉廠裝置不斷升級，輕質油收率不斷提高，燃料油作爲原料進行加工的需求逐步減少，另一方面，大部分國家環保意識不斷提高，燃料油型電廠陸續淘汰，工業及發電用需求也部分被清潔能源替代，唯有船用油市場需求穩中有升，在當前燃料油消費結構中占比最大。
我國燃料油消費結構也經曆了從發電、煉化主導到船用主導的演變。隨著國內燃油發電機組淘汰，此前一度占國內燃料油需求中近40％的發電需求已基本退出舞台，地煉進口原油雙權放開也使得燃料油作爲原料的煉化需求大幅降低，2019年船用需求在我國燃料油消費中占比已達54％，其中保稅船用占比爲28％，內貿船用占比爲26％。
圖1：全球燃料油消費結構及變化
資料來源：IHS，國投安信期貨
圖2：我國2019年燃料油消費結構
資料來源：中石化經研院，國投安信期貨
2、船用燃料油的特性和分類
燃料油相對易于儲存和運輸，熱值較高，長期以來被作爲船舶運輸（特別是遠洋航運）中最重要的動力來源，船用燃料油是在傳統燃料油的基礎上進行再加工而成的調和油品，其品質必須符合船舶內燃機使用的各項要求，否則容易造成較大的安全隱患。
我國參照ISO 8217 國際標准制定的船用燃料油國家標准GB 17411規定，船用燃料油分爲DM組（Diesel Marine，餾分型船用燃料）和RM組（Residual Marine，殘渣型船用燃料）。餾分型燃料主要是以輕油成分爲主的油品，根據密度和十六烷值等質量指標分爲四種，分別爲DMX（相當于-10#輕柴油）、DMA（相當于0#輕柴油）、DMZ（介于A、B之間）、DMB（相當于5#輕柴油），餾分型燃料油的稱謂還有MGO（Marine Gas Oil）和 MDO（Marine Diesel Oil）等不同的說法，都是柴油餾分，但粘度有所區別，MGO是輕柴油，適用于高速柴油機，MDO是重柴油，適用于中速柴油機。通常來說，餾分型燃料油主要爲短距離航行的中小型船舶提供動力，或用于船舶的輔機發電使用。
殘渣型船用燃料油是以重質渣油爲主要成分的油品，其根據7個粘度檔、6個質量檔，共分爲11個品牌號，分別爲RMA10、RMB30、RMD80、RME180、RMG180、RMG380、RMG500、RMG700、RMK380、RMK500、RMK700，牌號中數字即表示50℃運動粘度，發動機馬力越大要求的黏度越高，最高可達到700CST。目前180CST、 380CST是市場上的主流品種。殘渣型船用燃料油用于低速柴油機，或者與餾分型燃料混合後用于低速柴油機，主要在國際運輸船舶以及沿海、沿江運輸的較大船型中使用。
相對應的，1.1中燃料油國家質量標准規定的1號與2號爲餾分燃料油，4號輕和4號燃料油一般爲重質餾分型燃料油或餾分型燃料油和殘渣型燃料油的混合，5-7號燃料油爲殘渣型燃料油。
根據供應對象，船用燃料油可分爲保稅船用燃料油和內貿船用燃料油，兩個市場相對獨立，保稅船用燃料油具體是指對進出我國的國際航線運營船舶供應的燃料油，進口和銷售均免征稅費，儲存在指定的保稅油專用油庫，由海關實施保稅監管，內貿燃料油是指爲內貿船舶供應的燃料油。
根據硫含量，船用燃料油可分爲Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，分別爲硫含量不大于3.50％、0.50％、0.10％。
通過以上主要分類方式區分，上海期貨交易所2018年挂牌上市的保稅380燃料油期貨合約標的硫含量爲Ⅰ級與Ⅱ級，粘度不大于380CST，上海國際能源交易中心即將挂牌上市的低硫燃料油合約標的硫含量爲Ⅱ級，粘度爲100CST-380CST，兩個期貨合約標的均爲殘渣型保稅船用燃料油。由于硫含量的不同是兩個期貨合約標的的本質區別，後文將分別把兩個期貨合約標的簡稱爲“高硫燃料油”和“低硫燃料油”。
圖3：船用燃料油主要分類方式
資料來源：公開資料整理，國投安信期貨
3、低硫燃料油産業鏈
低硫燃料油的産業鏈條相對簡單，原油是其直接上遊，航運船舶是其終端下遊，但由于船用油調和方案相對多元，決定了其生産路線並不唯一。低硫船用燃料油的調和組分以低硫渣油餾分爲主，煉廠最爲直接的方式爲采購低硫重質原油直接生産，但低硫重質原油在全球原油中僅占約2.78％，低硫資源有限及原油成本高企使得直餾渣油路線難以成爲主流。
圖4：全球原油産量按品質分布情況
資料來源：ENI《World Oil and Gas Review 2016》，INE
一般來說，渣油加氫是最爲常見的高硫渣油脫硫技術，配有固定床渣油加氫裝置的煉廠，可調整裝置原料性質和裝置參數，産出指標滿足要求的固定床加氫重油，設沸騰床渣油加氫裂化裝置的煉廠，通過降低裝置轉化率、提高加氫脫硫深度，調整進料性質和餾分切割，可産出沸騰床加氫重油參與調和。相比較而言，渣油加氫路線生産低硫燃料油對原油的適應性較強，但加工費用較高，對現有裝置的後續裝置負荷影響偏大，且新建裝置投資較大。
表2：不同低硫船用燃料油生産路線特點
資料來源：王天潇.典型煉油企業低硫重質船用燃料油生産方案研究[J].當代石油石化，2019,27（12）:27-34 ，國投安信期貨
除了低硫渣油餾分外，低硫船用燃料油的調和一般還需要包括柴油組分（催化柴油）、催化油漿以及其他滿足使用和儲運要求的組分。
圖5：低硫燃料油産業鏈
資料來源：公開資料整理，國投安信期貨
4、限硫政策及影響
爲控制船舶行業日益嚴重的汙染排放問題，近年來許多國際和地方組織出台了一系列控制船用燃油硫含量的政策法規，低硫燃料油的現貨格局也在限硫令下不斷發生變革。
國際海事組織（IMO）隸屬于聯合國，最早成立于1959年1月6日，國際海事組織船用燃料硫含量排放限定具備較強法律約束力。船用燃料硫含量排放限定屬于《國際防止船舶造成汙染公約》（MARPOL公約）附則Ⅵ，該公約有136個締約國，締約國海運噸位總量占世界海運噸位總量的98％。根據其早期規定，船上使用的任何燃料油含硫量不得超過4.5％，隨著全球環保意識不斷提高，限硫條款不斷修訂，2012年1月1日及2020年1月1日起分別將非排放控制區的硫含量上限按3.5％及0.5％實施，排放控制區的硫含量要求更加嚴格。
圖6：全球船用燃料油硫含量要求
資料來源：公開資料整理，國投安信期貨
爲應對國際海事組織0.5％限硫新規，航運業有三種應對方案：一是進行簡單改裝和洗艙後使用低硫燃料油，二是安裝船用洗滌設備（亦稱脫硫塔）後繼續使用高硫燃料油，三是爲新建或加裝液化天然氣等清潔能源的驅動系統。三種方案各有利弊，選用何種方案，短期需要考慮可操作性，長期還需綜合考慮經濟性等。
圖7：脫硫塔回收期測算（油耗40噸/天爲例）
資料來源：refinitiv，國投安信期貨
圖8：已安裝脫硫塔種類
資料來源：refinitiv，國投安信期貨
由于此前保稅船用油産業鏈長期以高硫燃料油作爲最主要的供應産品，低硫燃料油供應能力在切換初期明顯不足，且在穩定性、粘度、潤滑性等方面需要船舶重新適應，可能影響發動機性能，加上低硫燃料油價格偏高，增加船東燃油成本，對低硫燃料油的選擇主要仍是基于合規訴求。
雖然船舶加裝脫硫塔後可繼續使用價格相對低廉的傳統高硫燃料油，但脫硫塔的一次性投資成本偏大，回收周期受高低硫價差影響存在較大不確定性。脫硫塔主要分爲開式、閉式和混合式三種，成本相對偏低的開式脫硫塔利用弱堿性的海水對含有硫氧化物的船舶廢氣進行中和脫硫，已被許多港口限制使用，而閉式脫硫塔是將化學洗滌水與船舶廢氣進行中和脫硫，脫硫後的廢液將統一收集，雖然汙染性小但使用成本較高，因此都難以較難大規模推廣。
表3：航運業應對燃料油限硫的方案比較
資料來源：公開資料整理，國投安信期貨
圖9：限硫令影響下船用燃油需求構成及走勢預估
資料來源：公開資料整理，國投安信期貨
圖10：限硫令前後新加坡重質船燃銷量
資料來源：MPA，國投安信期貨
船用燃料油行業高低硫切換于2019年四季度開始大規模進行，全球最大的船舶燃料加注中心新加坡高硫燃料油銷量由此前每月300萬噸以上下降至80萬噸以下，同時低硫燃料油銷量異軍突起，2020年以來每月銷量已達200萬噸左右。
新加坡船用燃料油銷量的切換節奏是全球船用燃料油由高硫向低硫過渡的一個映射，上海國際能源交易中心即將挂牌上市的低硫燃料油期貨合約所對應的低硫燃料油現貨也已經成爲我國保稅燃料油市場的主力。另一方面，由于切換初期低硫重質船燃供應相對緊俏，亦有部分船東使用柴油作爲過渡，後期低硫燃料油的市場占比有望在供應逐步釋放後進一步提升。
本文源自國投安信期貨