LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

葉耀川， 白德剛， 張少亮， 王慶祥

(天津新港船舶重工有限責(zé)任公司， 天津 300457)

LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

葉耀川， 白德剛， 張少亮， 王慶祥

(天津新港船舶重工有限責(zé)任公司， 天津 300457)

在國(guó)際節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格和油價(jià)居高不下的背景下，LNG燃料動(dòng)力船依靠其環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)得到了航運(yùn)界的普遍認(rèn)可，以及多國(guó)的政策支持。本文重點(diǎn)介紹了LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素和國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其發(fā)展前景和眼下制約因素，并對(duì)各制約因素提出了相應(yīng)的建議，為L(zhǎng)NG燃料動(dòng)力船的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用提供參考。

LNG燃料動(dòng)力船 發(fā)展現(xiàn)狀 前景分析 制約因素 建議

1 引言

在國(guó)際節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格和油價(jià)居高不下的背景下，研發(fā)新能源船型已成為航運(yùn)界迫在眉睫的首要任務(wù)。液化天然氣(LNG)以其低污染、清潔、經(jīng)濟(jì)等特性在替代傳統(tǒng)能源中愈加突出，將其作為船舶動(dòng)力燃料是船舶行業(yè)進(jìn)行的有益探索和嘗試[1]，許多國(guó)家也都在大力研發(fā)并推廣應(yīng)用該類船型。

LNG燃料動(dòng)力船發(fā)源于北歐[2]，目前已運(yùn)營(yíng)的LNG燃料動(dòng)力船約有80艘，以新建造為主，主要有客滾渡輪、平臺(tái)供應(yīng)船、油輪、拖輪等船型。我國(guó)LNG燃料動(dòng)力船起步較晚，受新建成本、技術(shù)要求等因素的影響，LNG燃料動(dòng)力船在我國(guó)以改造為主，已完成“油改氣”的船舶近200艘，積累了較豐富的船舶“油改氣”經(jīng)驗(yàn)。通過對(duì)目前已投入運(yùn)營(yíng)的部分(混合動(dòng)力)或全部LNG燃料動(dòng)力船調(diào)查研究，無論從節(jié)能減排要求，還是運(yùn)輸成本來說，都對(duì)航運(yùn)企業(yè)具有重要的意義[3]。

2 LNG燃料動(dòng)力船發(fā)展的驅(qū)動(dòng)因素

2.1 日益嚴(yán)格的船舶節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)

船舶是油耗大戶，排放是否達(dá)標(biāo)是影響航線和港口停泊的重要指標(biāo)之一，主要涉及到COx、NOx和SOx的排放。IMO于2011年7月通過的MARPOL公約要求2020年船舶動(dòng)力燃料含硫量低于0.5%，對(duì)于特殊排放控制區(qū)(ECA)到2015年其燃油含硫量必須低于0.1%，這些要求都說明國(guó)際減排標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格。相比于傳統(tǒng)燃油，采用LNG燃料動(dòng)力產(chǎn)生的主要排放物如表1所示。

表1 LNG和傳統(tǒng)燃油的排放情況 單位：g/kWh

由表1可以看出，在相同熱值下，采用LNG作為船舶動(dòng)力燃料，NOx的排放可以減少80%左右，COx的排放可以減少20%左右，同時(shí)幾乎不產(chǎn)生SOx和PM，可顯著提高船舶環(huán)保性能，并滿足MARPOL公約要求，尤其是ECA區(qū)域的排放要求。

2.2 航運(yùn)成本的降低

據(jù)全球25個(gè)港口的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，船用燃油售價(jià)由2000年的2 500元/t漲到2012年的9 000元/t，其中2011年船用燃油相比2010年就上漲了38%[4]，由此帶來航運(yùn)成本的大幅上漲，雖然十年間大量節(jié)能設(shè)備不間斷地投入，但并沒有改變航運(yùn)成本不斷攀升的現(xiàn)狀，在短途運(yùn)輸中相比陸運(yùn)成本優(yōu)勢(shì)逐漸降低。同時(shí)雖受全球LNG市場(chǎng)價(jià)格體制未建立造成價(jià)格不均等因素影響，北美處于全球LNG價(jià)格最低水平，2013年亨利樞紐平均價(jià)格為3.72美元/百萬英熱，約合0.81元/m3(1 115.1元/t)，然而LNG的市場(chǎng)價(jià)格遠(yuǎn)低于燃油價(jià)格的價(jià)格優(yōu)勢(shì)仍得到業(yè)界的普遍認(rèn)可，且隨著LNG的開采和應(yīng)用，其推廣價(jià)格會(huì)進(jìn)一步降低，采用LNG作為船舶動(dòng)力燃料將會(huì)帶來明顯的運(yùn)輸成本優(yōu)勢(shì)。各國(guó)LNG相比原油的價(jià)格優(yōu)勢(shì)如表2所示。

表2 不同國(guó)家LNG與原油的價(jià)格對(duì)比 單位：美元/百萬英熱

由表2可以看出，歐美國(guó)家LNG市場(chǎng)價(jià)格僅為原油價(jià)格的1/4～1/3，而東亞國(guó)家受進(jìn)口運(yùn)輸成本和不具備開采技術(shù)等因素影響價(jià)格偏高，但仍低于原油價(jià)格。到目前為止，美國(guó)批準(zhǔn)出口LNG規(guī)模約為2 600萬t/年，到2020年將有7 300萬t/年的產(chǎn)能獲放行。加拿大已批準(zhǔn)了6個(gè)LNG出口項(xiàng)目，出口產(chǎn)能約6 200萬t/年，到2020年北美的LNG出口能力將達(dá)到9 500萬t/年。同時(shí)澳大利亞在建的LNG液化能力達(dá)6 200萬t/年，7個(gè)LNG出口工程預(yù)計(jì)在2014年～2018年投入運(yùn)營(yíng)。歐美國(guó)家LNG大量的出口，勢(shì)必將均衡全球的LNG價(jià)格，為后期LNG燃料動(dòng)力船的燃料注入帶來便利，同時(shí)大幅地降低航運(yùn)成本。

3 國(guó)內(nèi)外LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國(guó)外LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展主要是為應(yīng)對(duì)排放控制區(qū)的要求，其驅(qū)動(dòng)力來自航運(yùn)業(yè)自身，多以新建船為主，存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、價(jià)格昂貴的弊端，但總量仍呈逐年遞增的趨勢(shì)，如圖1所示。

圖1 國(guó)外LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展現(xiàn)狀

北歐目前已有約60艘LNG燃料動(dòng)力船投入運(yùn)營(yíng)，主要集中在客渡船、平臺(tái)供應(yīng)船兩大船型。截止2013年11月，美國(guó)船廠約有30億美元LNG 動(dòng)力和預(yù)備LNG 動(dòng)力船舶的建造任務(wù)，包括24艘LNG動(dòng)力和預(yù)備LNG動(dòng)力船舶[5]。德國(guó)正準(zhǔn)備進(jìn)行現(xiàn)有船試點(diǎn)。日本、韓國(guó)等亞洲國(guó)家已紛紛開始設(shè)計(jì)LNG燃料動(dòng)力船。日本目前已開展了“推進(jìn)天然氣燃料動(dòng)力船綜合性研究”課題，NK與三菱重工聯(lián)合研發(fā)，通過概念船設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行了重點(diǎn)突破。韓國(guó)于2012年建造了其首艘LNG燃料動(dòng)力船“Eco-nuri”，該船為客滾渡輪，服役于仁川港。

3.2 國(guó)內(nèi)LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)LNG燃料動(dòng)力船以改造為主，所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)主要有單純LNG燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和LNG-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)兩類。據(jù)交通部水運(yùn)科學(xué)研究院統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)已通過論證和頒發(fā)核準(zhǔn)的LNG動(dòng)力船只有14艘，且普遍采用混合動(dòng)力。由柴油動(dòng)力船改造為L(zhǎng)NG-柴油混合動(dòng)力船，主要包括船體改造、船用LNG混燃系統(tǒng)、安全與消防設(shè)施，其中船用LNG混燃系統(tǒng)是其核心。自2010年我國(guó)首艘混合動(dòng)力船試航成功以來，相繼完成“油改氣”船舶近200艘。

雖然我國(guó)船級(jí)社聯(lián)合國(guó)家海事局針對(duì)LNG燃料動(dòng)力船在技術(shù)檢驗(yàn)及行業(yè)規(guī)范等方面作出多項(xiàng)指導(dǎo)性的政策，包括新版《氣體燃料動(dòng)力船檢驗(yàn)指南》、《LNG燃料動(dòng)力試點(diǎn)船舶關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)要求》及《關(guān)于明確LNG燃料動(dòng)力船舶改造試點(diǎn)工作有關(guān)事宜的通知》等文件[6]，但是缺乏具體而實(shí)際的操作，因而在新船建造和技術(shù)方面并沒有相應(yīng)的實(shí)質(zhì)性突破。

4 國(guó)內(nèi)外LNG燃料動(dòng)力船的前景分析

4.1 國(guó)外LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展前景

根據(jù)歐盟交通運(yùn)輸清潔能源的計(jì)劃，先后制訂了歐洲替代能源戰(zhàn)略交流機(jī)制、歐洲替代燃料基礎(chǔ)設(shè)施布局和建設(shè)法令、歐盟運(yùn)用LNG綜合框架行動(dòng)方案，同時(shí)完成了《LNG儲(chǔ)存和加注》標(biāo)準(zhǔn)和IGF規(guī)則。尤其是在LNG加氣站建設(shè)、新建船舶等方面，都采取了減稅、資金補(bǔ)貼等措施。

由波斯灣六國(guó)股東設(shè)立的UASC(阿拉伯聯(lián)合國(guó)家輪船)計(jì)劃，該計(jì)劃在中東建立LNG加氣站，以滿足亞歐航線上運(yùn)營(yíng)的超大型集裝箱船舶的燃料補(bǔ)給。韓國(guó)于2012年5月成立了LNG加注委員會(huì)，目前已有20多家會(huì)員，已與日本城市燃?xì)夤居懻撨M(jìn)行韓國(guó)-日本航線的試點(diǎn)工程。

由此可以看出，無論是在歐洲還是亞洲，LNG燃料動(dòng)力船都引起了各國(guó)的足夠重視，制訂了相關(guān)的經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)政策和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在新船建造和燃料補(bǔ)給方面投入了大量的財(cái)力和物力，為L(zhǎng)NG燃料動(dòng)力船的快速發(fā)展及推廣應(yīng)用提供了保障。

4.2 國(guó)內(nèi)LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展前景

隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，國(guó)家政策的大力支持，LNG燃料動(dòng)力船在未來幾年將迎來快速發(fā)展的好時(shí)期。按照要求船齡7年以下、技術(shù)條件好的船舶可作為試點(diǎn)船舶進(jìn)行改造，我國(guó)內(nèi)河大約有3萬艘符合改造條件，由此帶來LNG-柴油混合動(dòng)力船改造廣闊的市場(chǎng)前景。同時(shí)根據(jù)交通部水運(yùn)科學(xué)院預(yù)計(jì)，2017年～2020年間我國(guó)內(nèi)河新建船舶約1.2～1.4萬艘，如果有70%為L(zhǎng)NG燃料動(dòng)力船，就將有1萬艘新建的LNG燃料動(dòng)力船。此外，在沿海新造船舶中， 300～400艘有望采用LNG燃料。因而新建LNG燃料動(dòng)力船在未來同樣會(huì)得到迅速的發(fā)展。

5 制約LNG燃料動(dòng)力船發(fā)展的因素分析及建議

LNG燃料以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)將成為未來船舶動(dòng)力的主要來源之一，經(jīng)過多年的探索和應(yīng)用，眼下制約LNG燃料動(dòng)力船快速發(fā)展的主要因素有：

(1) LNG加注基礎(chǔ)設(shè)施仍然不足，即船用LNG加注的運(yùn)營(yíng)。關(guān)于先有LNG燃料動(dòng)力船還是先有LNG加注基礎(chǔ)設(shè)施，一直是新型船推廣的阻力。為此應(yīng)當(dāng)以國(guó)家或區(qū)域合作的方式建立LNG加注基礎(chǔ)設(shè)施，引導(dǎo)船東在新船建造或改造中采用LNG燃料。

(2) LNG價(jià)格區(qū)域性不平衡。 受開采技術(shù)、 運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊?，亞洲是LNG價(jià)格最高的區(qū)域，歐洲價(jià)格次之，北美價(jià)格最低，如圖2所示為北亞地區(qū)LNG進(jìn)口均價(jià)對(duì)比圖。由于LNG價(jià)格不平衡，會(huì)造成LNG燃料動(dòng)力船的加注有針對(duì)性的選擇，不利于航運(yùn)的可持續(xù)健康發(fā)展。故在LNG開采及進(jìn)出口中，國(guó)家與國(guó)家之間、區(qū)域與區(qū)域之間要加強(qiáng)合作，做好LNG進(jìn)出口與本土開采新技術(shù)的引進(jìn)，平衡LNG受區(qū)域帶來的價(jià)格差。

圖2 北亞地區(qū)LNG進(jìn)口均價(jià)對(duì)比

(3) 技術(shù)規(guī)范的缺失。相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和海事法規(guī)是LNG燃料動(dòng)力船發(fā)展的必備條件之一。目前LNG燃料在船舶上的應(yīng)用處于起步探索階段，相關(guān)的國(guó)際法規(guī)和安全指南需加快完善，涉及到燃料儲(chǔ)存輸送供給安全性、動(dòng)力系統(tǒng)可靠性控制等相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的制訂，從而加速LNG燃料動(dòng)力船的快速發(fā)展。

(4) LNG燃料動(dòng)力船操作人員資質(zhì)與培訓(xùn)缺乏。由于采用LNG作為船舶動(dòng)力的特殊性，包括LNG加注、LNG安全操作、事故應(yīng)急處理、安全靠泊等方面，操作人員都應(yīng)當(dāng)具備一定的資質(zhì)，以減免由于安全隱患帶來的損失。這就需要盡早開展LNG燃料動(dòng)力船操作人員及相關(guān)人員的資質(zhì)培訓(xùn)，彌補(bǔ)相關(guān)資質(zhì)人員的不足。

(5) LNG燃料動(dòng)力船的技術(shù)研發(fā)投入不足。由于LNG動(dòng)力與柴油動(dòng)力具有較大的差異，燃料LNG的泄漏會(huì)對(duì)船體、甲板和其他鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生低溫冷脆損傷，對(duì)人員造成凍傷，同時(shí)存在燃爆風(fēng)險(xiǎn)。因而需要開展LNG燃料在船舶上的加注、儲(chǔ)存、運(yùn)輸與供給等重大專項(xiàng)研究，以及相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估等基礎(chǔ)性研究的論證，做好技術(shù)儲(chǔ)備與咨詢服務(wù)，為L(zhǎng)NG燃料動(dòng)力船的實(shí)船推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

6 結(jié)束語

受節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)輸成本雙重因素的影響，LNG燃料動(dòng)力船依靠其燃料低污染、清潔、經(jīng)濟(jì)等特性，將會(huì)成為未來船舶發(fā)展的主力軍。十年之間，LNG燃料動(dòng)力船從無到發(fā)展近百艘，無論是建造技術(shù)還是基礎(chǔ)設(shè)施都得到了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，尤其是相關(guān)行業(yè)規(guī)范等政策的制定，將為L(zhǎng)NG燃料動(dòng)力船快速而健康的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。但眼下制約LNG燃料動(dòng)力船發(fā)展的因素仍然存在，有待國(guó)與國(guó)之間、區(qū)域與區(qū)域之間進(jìn)一步地加強(qiáng)合作和政策落實(shí)。

[1] 王魯星,田明,韓有臣.LNG點(diǎn)亮中國(guó)船用燃料市場(chǎng)新前景[J].國(guó)際石油經(jīng)濟(jì), 2012,20(5):64-69.

[2] 王峰，濮繼林.LNG動(dòng)力船舶發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].江蘇船舶,2011，5:16-17.

[3] 金凌. LNG混合動(dòng)力船優(yōu)勢(shì)幾何[J].中國(guó)船檢,2011，9:63-65.

[4] 王平安,吳桂濤,杜太利.LNG作為船舶動(dòng)力燃料的效益分析[J].船海工程,2013,42(1):111-113.

[5] 祁斌. 美國(guó)LNG動(dòng)力船市場(chǎng)現(xiàn)狀[J].中國(guó)船檢, 2014，6:48-50.

[6] 賀美洋,劉斌. LNG燃料動(dòng)力船舶應(yīng)用現(xiàn)狀及問題分析[J].珠江水運(yùn), 2013，z1:80-82.

The Development Status and Prospect Analysis for LNG Power Ship

YE Yao-chuan, BAI De-gang, ZHANG Shao-liang, WANG Qing-xiang

(Tianjin Xingang Shipbuilding Heavy Industry Co., Ltd., Tianjin 300457, China)

On the background for international energy saving, exhaust gas emission reducing and higher fuel oil price, the LNG power ships acquired the acceptance of the ships industries depended on the advantage of green environment and economical performance and prevailed in many countries political support. The article emphases the develop factor and the situation in the world, analyze the develop foreground and current restrict factor, provide the suggestion facing all kinds of the restrict factor and provide the information and forecast for promoting the development of the LNG power ships.

LNG power ship Current development situation Foreground analyze Restrict factor Suggestion

葉耀川(1986-)，男，工程師。

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