LNG運輸及加注型船舶研發現狀與進展

2021-09-08 16:18:58李洋鋼應業炬郁惠民

中國水運 2021年8期

李洋鋼應業炬郁惠民

摘要：針對全球化綠色環保運動風起云涌的態勢，有效實施國際海事組織2020年1月1日起全球船用燃油限硫規定，減少船舶大氣污染物排放，促進綠色航運發展，推進應用LNG等清潔燃料，國內外研發LNG運輸及加注型船舶的潮流洶涌澎湃、突出海上加注技術的船型研究逐漸成為航運業關注的焦點。

關鍵詞：LNG;運輸及加注型船舶;研發現狀;新進展

在全球經濟一體化新發展格局加速推進背景下，國際航運市場轉型升級與低碳革命的聲浪已不再微風蕩漾波瀾不驚，百花齊放群雄爭鋒的局面將勢不可擋;全社會弘揚可持續發展意識理念日益高漲，綠色環保奏響了人類追求命運共同體凈化家園的主旋律。中央經濟工作會議中最近指出：我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，力爭2060年前實現碳中和。要加快調整優化產業結構、能源結構，推動煤炭消費盡早達峰，大力發展新能源。要繼續打好污染防治攻堅戰，實現減污降碳協同效應。時代號角下，船舶行業清潔能源的開拓應用任重道遠，雙燃料主機的研發工作方興未艾，解決LNG（液化天然氣）運輸以及加注補給方案已間不容發、迫在眉睫。

1綠色環保引領國際社會健康發展，全球航運防污解決方案有序推進

在航運產業鏈中，船舶NOX排放占全球10～20%，SOX排放占全球4～8%，鑒于運輸船舶對環境造成污染日益嚴重的狀況，國際海事組織（IMO）早已頒布了《國際防止船舶造成污染公約》（簡稱MARPOL）附則Ⅵ中制定的相關排放標準（NOX TIER Ⅲ）。為此，全球海運行業選用清潔綠色能源（如LNG等）替代重油燃料的緊迫感如影隨行，并隨著LNG產業鏈的成熟發展必將成為未來航運船舶首選的主要替代燃料之一。IMO海上環境保護委員會于2016年10月在倫敦召開第70次會議通過決議，自2020年起強制實行船舶SOX排放限制，即非控制水域航行的國際船舶須使用含硫量小于等于0.5%m/m的船舶燃料油。分析當前船舶所處的技術水平，海運業可優選的應對方案不外乎以下三種：安裝洗滌塔、使用低硫油（含硫量≤0.5%m/m）或應用LNG等綠色能源。研究表明，船舶使用LNG作為動力燃料可減少CO2排放約25%左右，硫氧化物和顆粒物的排放幾乎忽略不計，氮氧化物的排放可減少90%左右。與“安裝洗滌塔、使用低硫油”的方式相比較，選用LNG清潔能源致使減排效果和環境效益最大化，減少溫室氣體排放效果顯著，降低船舶效能設計指數（EEDI）及經濟性等方面已顯示出更強勁的競爭優勢。

伴隨LNG主機技術的快速發展，以及LNG作為船用燃料的推廣應用，已然涌現出眾多類型、眾多規模LNG為動力的新造船及改裝船，相關聯的LNG燃料加注技術越來越受到國際社會的重視和關注。

2發達國家研發LNG加注型船舶技術逐步成熟，清潔能源應用方興未艾液化天然氣作為船舶燃料最先應用到中型LNG運輸船上，2000年前后在北歐地區開始推廣。截至2018年3月，運營在北歐沿海水域的客渡船、平臺供應船、貨運船及包括正在新造的LNG動力船舶約有250余艘。到2020年年初，全球已有175艘遠洋LNG動力船正在運營，203艘遠洋LNG動力船正在建造，約有93個港口能夠為船舶提供LNG燃料，還有54個港口正在推進LNG供氣投資和運營建設。

2016年以后全球航線推廣LNG燃料應用的熱潮逐步拉開帷幕。在亞歐航線，法國達飛海運集團（CMA-CGM）計劃投資9艘LNG動力集裝箱船開展運營;2019年德國大眾汽車向挪威西姆汽車船公司租賃2艘LNG動力滾裝船往返于歐洲和北美之間的航線;EU早期已設想其所屬沿海及內河港口實現零排放“氣化”方案，預期到2020年時，所有進出歐盟沿海各港口的船舶全部轉型LNG燃料化，以期達到凈化目的。到2025年，航行到歐盟內河港口的船舶要實現百分百的LNG 燃料化。

為此，需要解決越來越多LNG動力船燃料添加與補給的問題，目前對船舶進行LNG加注的方式主要有4種方式：槽車對船（TTS）、岸站對船（PTS）、便攜式液罐傳輸、船對船（STS）。相比較而言，船對船加注是指燃料從加注船向另一艘船舶加注LNG燃料，LNG加注型船舶本身兼備自航、運輸、裝卸特征于一體必然成為水上LNG移動加注技術未來重點發展的方向。

2013年，由瑞典的Cryo AB公司興建的全球首艘“SEAGASLNG”加注船正式投入到芬蘭維京郵輪公司運輸船隊工作，該船型每小時燃料加注量達到4000 gal（約15.14m?）。之后，瑞典的FKAB公司新開發了總長LOA為67.6m，裝運LNG和燃油二合一的“FKAB L1”號LNG加注型船舶;2014年底，殼牌能源公司向韓國STX造船訂購的6500m? LNG加注船也于2017年完成交付。至2020年末，全球LNG加注船在港數量已達18艘，但實際運營的LNG加注船不到14艘，最大艙容為18600m3，屈指可數的現狀難以滿足未來LNG燃料船舶對LNG加注的需求。

3國內深入推進水運業構建LNG規劃體系與加注網絡初步形成

低碳革命、綠色航行成為全球海運業可持續發展的風向標， LNG燃料作為清潔能源的推廣使用前景愈發利好，LNG雙燃料動力及加注業務這一新產業的興起將是歷史的必然。我國交通運輸部早在2018年8月發布了《關于深入推進水運行業應用液化天然氣的意見（征求意見稿）》，明確提出促進水運綠色發展和推進水運行業應用LNG清潔能源總體布局的構想。根據文件部署，到2025年，基本形成覆蓋全面、技術先進的水運裝備LNG清潔能源應用體系，初步建成集約高效、功能完備的LNG水路運輸系統，基本建成完善的加注服務網絡，為國家能源結構調整和水運綠色發展提供重要支撐。

為大力推廣液化天然氣這一清潔能源，堅持不懈走綠色發展道路，我國早已規劃和布局了22個沿海港口大型LNG接收站，但僅沿海地區布局的這些接收站不足以滿足國內水上LNG船舶需求市場的渴望。因此，通過LNG運輸及加注船向大型LNG動力船舶無法抵達的沿海和沿江地區轉運LNG，保障LNG資源合理調度，擴大LNG市場覆蓋面，破解LNG供應難題，不失為優化能源結構的重要舉措。縱觀經濟發達珠三角和長三角地區，水網密布且能源需求大，在成功鋪設天然氣管道體現特定供應優勢的方式之前，通過船舶從事LNG專業輸送比公路、鐵路運輸顯示出更強勁的靈活性與經濟性。以此為契機，國內能源企業和重要船企以前瞻視野研判國內大型LNG接收站分布、能源需求和國外發展的趨勢，緊鑼密鼓邁開了研發各種LNG運輸及加注型船舶的步伐。

按照“先內河后沿海再遠洋”的推廣路徑，我國率先在內河開展水運業推廣應用LNG試點工作。截至2018年3月，全國已有LNG動力船舶約280艘，內河船舶小型LNG加注站19座。沿海僅有7艘LNG動力試點船舶，真正LNG水上加注型船舶尚未建成;另缺乏完善的加注設施建設標準和配套政策，沿海船舶LNG加注站鮮有投產運營。相比于國外，本國出臺的海上應用LNG政策法令、標準規范等相對滯后。至2020年年末，沿海22個LNG接收站（包括3個小型接收站）已投入營運。2020年6月3日上午，在深圳鹽田，隆重舉行了海上國際LNG加注中心建設項目的簽約儀式，這標志著國內首個海上國際LNG加注中心正式落戶深圳，鹽田港將成為世界LNG加注中心建設先行者之一。

伴隨交通部謀劃“氣化長江”計策及農業部推進“漁船油改氣”進程宏偉藍圖的實施，為加速LNG運輸與加注型船舶的研發和推廣應用描繪出了一幅前景絢麗多姿的精彩畫卷。也必將為浙江率先開發成功LNG運輸及加注船型及搶占關鍵技術前沿高地帶來了難得的機遇和挑戰。

4國內建造LNG加注型船舶條件具備，但研發關鍵技術相對滯后

自2011年開始，中國海油發展采油公司、上海佳豪有限公司、大連理工大學等單位聯合開展了小型LNG加注船的船型和建造技術研發等工作，相繼開發過1000m?、2500m?、3000m?、5000m?的LNG加注船船型。2018年2月，滬東中華造船集團與日本商船三井簽署了1艘18600m?液化天然氣（LNG）加注船建造合同。該船是當時全球最大LNG加注船，計劃布置在歐洲港口，主要為達飛輪船的9艘全球最大22000TEU LNG動力集裝箱船及其他航行于亞歐航線的船舶提供LNG燃料加注服務。

作為世界頭號造船大國，中國始于2008年引進技術建造LNG船，目前在大型LNG船設計和關鍵建造技術上還處于跟蹤和模擬國外先進技術階段，核心裝備國產化率極低;主要缺乏與其相關基礎理論研究和實驗研究、關鍵技術研發等方面的工作深度和成效。《中國制造2025》將海洋工程裝備和高技術船舶列為十大重點發展領域之一，其中重點提出了“建立LNG運輸船和LNG動力船高端品牌”的宏偉發展目標，彌補液化天然氣裝備發展的短板，引領LNG海工裝備自主設計建造技術研究指明了方向。鑒于大型船用雙燃料主機自主研發、LNG燃料供給系統、LNG船貨物圍護系統等相關技術研究起步較晚，設計和建造嚴重依賴現有的研究成果和專利技術的狀況，在某種程度上形成了制約LNG加注船進一步發展的瓶頸現象。

誠然，伴隨全球航運市場LNG動力船舶數量的逐漸增長，為其加注LNG燃料的技術、設施和裝備業已成為造船業和航運業急盼解決的一個突出問題。LNG運輸及加注型船舶因具備自主航行能力、調度靈活、操縱便捷安全、占用碼頭資源少、加注速率快、船舶燃料自身裝卸與其加氣操作雙重作業無干涉等諸多優勢，為加注對象實施高效的、適時的LNG燃料補給解決方案提供了全天候服務的可能。LNG運輸及加注型船舶的設計開發，又將進一步推動LNG動力船舶的設計和改造進程，必然帶動整個LNG產業鏈的迅猛發展，市場價值潛力巨大。

5 LNG運輸及加注型船舶研發新動向與進展

國際海事組織自2020年強制實施“限硫令”以來，海運業進入了低硫低碳的新時代。LNG作為船舶燃料清潔能源替代者的應用前景燦爛輝煌，LNG加注基礎設施建設的投資熱潮空前高漲。當前世界主要港口、重要通道跟蹤市場抓緊布設LNG加注設施，LNG加注型新船的訂單量也逐步攀升。

近期，新加坡Pavilion能源公司負責亞洲事務的總經理艾倫·恒格在天然氣技術（Gastech）虛擬峰會上表示，全球液化天然氣加注需求預計到2025年前將增加900萬噸以及到2030年前預計將增加大約3000萬噸，而全球LNG加注船隊的數目到2030年前將從現有556支增加到8000多支。

2019年9月，由新奧能源公司投資的8500m3LNG燃料加注船由大連船舶重工開工承建，是首艘由國內船廠總包建造的全球大型的C型罐式專用LNG燃料加注船，預計今年交付。屆時將很有可能為法國達飛在中國建造的9條22000箱雙燃料超大型集裝箱船提供首次加注。

日前，全球首制最大18600 m3LNG加注船“Gas Agility”號由滬東中華造船集團建成交付并順利抵達荷蘭鹿特丹港。船東是日本商船三井株式會社，由道達爾的關聯公司TMFGS租用。這艘18600 m3的LNG加注船將為包括達飛超大型LNG動力集裝箱船在內的許多大型船舶供應LNG燃料。

大韓造船代表理事、社長鄭大成今年1月28日表示，該公司近日與美國船級社（ABS）簽訂了12500m3LNG加注船技術開發意向協議（MOU）。大韓造船將以此次合作為契機，在ABS的專業技術支援下開展研發設計工作，并計劃在該項技術獲得ABS原則性認可（AIP）后，加快經營接單的步伐。2020年，大韓造船已分別與ABS以及英國勞氏船級社（LR）簽訂了7500 m3 LNG加注船技術開發意向協議。

今年1月27日，南通中集太平洋海洋工程有限公司為Avenir LNG公司建造的全球最大20000m3LNG運輸加注船在舟山長宏國際船舶修造有限公司順利下水。這是繼12月26日公司首艘7500 m3液化天然氣加注船S1049船順利下水后的又一杰作。該20000 m3LNG運輸加注船總長達159.9m、為目前世界上最大的LNG燃料加注船。該船由中集太平洋海工負責建造，船體部分在長宏國際施工建造，該船主貨罐為C型雙瓣罐，由中集太平洋海工自主設計，具有安全、節能和環保等特點，該船在兼顧LNG運輸功能的同時又能為其他船舶及終端加注LNG。

2020年5月26日，世界最大船用雙燃料低速主機（WinGD X92DF）由中國船舶旗下溫特圖爾發動機有限公司自主研發，上海中船三井造船柴油機有限公司建造成功并順利下線。它是集超大功率、智能控制、綠色環保三位一體，以優異的性能和排放指標引領目前世界同類型發動機。該型低速機在燃氣模式下，采用奧拓循環原理，低壓燃氣進氣技術，滿足IMO TIER Ⅲ條款嚴苛的排放標準。

該機型研制成功是我國在船舶動力領域取得的非凡成就，標志著中國“船舶智造”步入新時代、躍上新臺階;沖破了國內大型海洋工程裝備研發技術卡脖子瓶頸的重圍，彰顯自主創新、開拓中國船舶LNG動力事業、為推進研制高端LNG加注型船舶鋪就了一條歸途如虹的陽光大道。

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