LNG運輸及加注型船舶研發(fā)現(xiàn)狀與進展

李洋鋼 應業(yè)炬 郁惠民

摘 要：針對全球化綠色環(huán)保運動風起云涌的態(tài)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(guī)定，減少船舶大氣污染物排放，促進綠色航運發(fā)展，推進應用LNG等清潔燃料，國內(nèi)外研發(fā)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(yè)關注的焦點。

關鍵詞：LNG;運輸及加注型船舶;研發(fā)現(xiàn)狀;新進展

在全球經(jīng)濟一體化新發(fā)展格局加速推進背景下，國際航運市場轉(zhuǎn)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(xù)發(fā)展意識理念日益高漲，綠色環(huán)保奏響了人類追求命運共同體凈化家園的主旋律。中央經(jīng)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(xiàn)碳中和。要加快調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)，推動煤炭消費盡早達峰，大力發(fā)展新能源。要繼續(xù)打好污染防治攻堅戰(zhàn)，實現(xiàn)減污降碳協(xié)同效應。時代號角下，船舶行業(yè)清潔能源的開拓應用任重道遠，雙燃料主機的研發(fā)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(fā)、迫在眉睫。

1綠色環(huán)保引領國際社會健康發(fā)展，全球航運防污解決方案有序推進

在航運產(chǎn)業(yè)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(huán)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(yè)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(chǎn)業(yè)鏈的成熟發(fā)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(huán)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(yè)可優(yōu)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(huán)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(shù)（EEDI）及經(jīng)濟性等方面已顯示出更強勁的競爭優(yōu)勢。

伴隨LNG主機技術的快速發(fā)展，以及LNG作為船用燃料的推廣應用，已然涌現(xiàn)出眾多類型、眾多規(guī)模LNG為動力的新造船及改裝船，相關聯(lián)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(fā)達國家研發(fā)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(qū)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(nèi)河港口實現(xiàn)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(zhuǎn)型LNG燃料化，以期達到凈化目的。到2025年，航行到歐盟內(nèi)河港口的船舶要實現(xiàn)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?zhèn)渥院?、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(fā)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(fā)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(shù)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(shù)的現(xiàn)狀難以滿足未來LNG燃料船舶對LNG加注的需求。

3國內(nèi)深入推進水運業(yè)構(gòu)建LNG規(guī)劃體系與加注網(wǎng)絡初步形成

低碳革命、綠色航行成為全球海運業(yè)可持續(xù)發(fā)展的風向標， LNG燃料作為清潔能源的推廣使用前景愈發(fā)利好，LNG雙燃料動力及加注業(yè)務這一新產(chǎn)業(yè)的興起將是歷史的必然。我國交通運輸部早在2018年8月發(fā)布了《關于深入推進水運行業(yè)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(fā)展和推進水運行業(yè)應用LNG清潔能源總體布局的構(gòu)想。根據(jù)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(tǒng)，基本建成完善的加注服務網(wǎng)絡，為國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和水運綠色發(fā)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(fā)展道路，我國早已規(guī)劃和布局了22個沿海港口大型LNG接收站，但僅沿海地區(qū)布局的這些接收站不足以滿足國內(nèi)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(qū)轉(zhuǎn)運LNG，保障LNG資源合理調(diào)度，擴大LNG市場覆蓋面，破解LNG供應難題，不失為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要舉措?？v觀經(jīng)濟發(fā)達珠三角和長三角地區(qū)，水網(wǎng)密布且能源需求大，在成功鋪設天然氣管道體現(xiàn)特定供應優(yōu)勢的方式之前，通過船舶從事LNG專業(yè)輸送比公路、鐵路運輸顯示出更強勁的靈活性與經(jīng)濟性。以此為契機，國內(nèi)能源企業(yè)和重要船企以前瞻視野研判國內(nèi)大型LNG接收站分布、能源需求和國外發(fā)展的趨勢，緊鑼密鼓邁開了研發(fā)各種LNG運輸及加注型船舶的步伐。

按照“先內(nèi)河后沿海再遠洋”的推廣路徑，我國率先在內(nèi)河開展水運業(yè)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(nèi)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(chǎn)運營。相比于國外，本國出臺的海上應用LNG政策法令、標準規(guī)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(nèi)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(nóng)業(yè)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(fā)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(fā)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(zhàn)。

4國內(nèi)建造LNG加注型船舶條件具備，但研發(fā)關鍵技術相對滯后

自2011年開始，中國海油發(fā)展采油公司、上海佳豪有限公司、大連理工大學等單位聯(lián)合開展了小型LNG加注船的船型和建造技術研發(fā)等工作，相繼開發(fā)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(chǎn)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(fā)等方面的工作深度和成效?！吨袊圃?025》將海洋工程裝備和高技術船舶列為十大重點發(fā)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(fā)展目標，彌補液化天然氣裝備發(fā)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(fā)、LNG燃料供給系統(tǒng)、LNG船貨物圍護系統(tǒng)等相關技術研究起步較晚，設計和建造嚴重依賴現(xiàn)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(fā)展的瓶頸現(xiàn)象。

誠然，伴隨全球航運市場LNG動力船舶數(shù)量的逐漸增長，為其加注LNG燃料的技術、設施和裝備業(yè)已成為造船業(yè)和航運業(yè)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(diào)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(yè)無干涉等諸多優(yōu)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(fā)，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(chǎn)業(yè)鏈的迅猛發(fā)展，市場價值潛力巨大。

5 LNG運輸及加注型船舶研發(fā)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(yè)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(jīng)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(shù)目到2030年前將從現(xiàn)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(nèi)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(lián)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(nèi)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(fā)意向協(xié)議（MOU）。大韓造船將以此次合作為契機，在ABS的專業(yè)技術支援下開展研發(fā)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(jīng)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(fā)意向協(xié)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(jié)能和環(huán)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(fā)動機有限公司自主研發(fā)，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(huán)保三位一體，以優(yōu)異的性能和排放指標引領目前世界同類型發(fā)動機。該型低速機在燃氣模式下，采用奧拓循環(huán)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(nèi)大型海洋工程裝備研發(fā)技術卡脖子瓶頸的重圍，彰顯自主創(chuàng)新、開拓中國船舶LNG動力事業(yè)、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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基金項目：浙江省重點研發(fā)計劃項目：首制大型LNG運輸及加注船關鍵建造技術研究及應用示范（2021C03184）資助;浙江省舟山市科技計劃項目：大型LNG運輸及加注兩用船建造關鍵技術研究（2020C12005）資助。