韓國發(fā)力搶占綠色船舶先機

文竹

研發(fā)全球首艘環(huán)保技術(shù)試驗船

為了給環(huán)保船舶核心技術(shù)相關(guān)實證基礎(chǔ)的研究提供支持，韓國船舶與海洋工程研究所（KRISO）將建造全球首艘船舶環(huán)保技術(shù)試驗船，用于船舶碳中和技術(shù)、環(huán)保燃料及推進技術(shù)的研究與示范。

據(jù)悉，該試驗船為2600噸級，將在全羅南道木浦市的Hankook made Co.建造。該船為1MW(兆瓦)級環(huán)保技術(shù)海上實證船，是全球首艘模塊型碳中和技術(shù)海上實證船，將用于對環(huán)保船舶相關(guān)的新燃料動力技術(shù)、產(chǎn)品的性能和效果進行實證測試。具體包括對MW級船用電池、燃料電池、無碳燃料混合發(fā)動機(LNG-氨、LPG-氨等)等環(huán)保船舶燃料系統(tǒng)和推進電機、配電盤、逆變器/轉(zhuǎn)換器等電力系統(tǒng)以及環(huán)保船舶相關(guān)各種配套設(shè)備進行實證測試并積累應(yīng)用業(yè)績（Track Record）。

值得一提的是，這艘海上實證船舶不僅可以確保個別單品的業(yè)績，還可以對環(huán)保船舶相關(guān)動力系統(tǒng)(燃料→配電→馬達)進行整體性能評價，預(yù)計可以培育環(huán)保船舶技術(shù)領(lǐng)域的整體供應(yīng)商（Total Provider）。此前，韓國為了對國內(nèi)開發(fā)的環(huán)保船舶進行實證測試，必須像歐洲一樣，分別按不同的發(fā)動機和動力系統(tǒng)建造多艘專用實證船舶，其成本高、時間長，但通過建造海上實證船，在一艘船上就可以對多個動力系統(tǒng)進行實證測試，因此有望大幅降低成本。預(yù)計該船開發(fā)成功后，可以為相關(guān)各方大幅節(jié)省實證船舶建造費用（每艘100億—300億韓元）。

韓國船舶與海洋工程研究所開發(fā)的這艘海上實證船，作為韓國海洋水產(chǎn)部提供支援的“1MW級環(huán)保替代燃料海上實證技術(shù)開發(fā)”事業(yè)的一環(huán)，計劃今年開展詳細設(shè)計工作并開工建造，2023年下水，2024年試運行，2025年以木浦南港為起點投入使用。韓國船舶與海洋工程研究所所長金富基表示：“這艘海上實證船是全球唯一的可進行多種環(huán)保船舶系統(tǒng)實證支援的船舶，意義深遠。作為韓國唯一的海運、造船相關(guān)政府出資研究機構(gòu)，我們將率先進行符合產(chǎn)業(yè)界需求及政府政策的技術(shù)開發(fā)，引領(lǐng)環(huán)保船舶時代?！?/p>

去年4月28日，韓國海洋水產(chǎn)部長官文成赫表示，為了構(gòu)建環(huán)保船舶產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，韓國政府將組織相關(guān)企業(yè)、研究院所、高等院校、船級社以及地方政府共同參與溫室氣體減排工作，并計劃在5年內(nèi)共投入364億韓元（約合3280萬美元），在2025年年底前開發(fā)出全球首個能夠?qū)Υ系碾娏?、氫能等多種船舶推進裝置進行試驗和實證的萬能測試平臺。

韓國政府去年發(fā)布了韓國綠色船舶中長期規(guī)劃，即《2030 Greenship-K推進戰(zhàn)略》。根據(jù)這一戰(zhàn)略，韓國將在2021年—2025年的5年內(nèi)投入364億韓元，推進環(huán)保船舶測試平臺的開發(fā)。

為推進該平臺的開發(fā)，韓國海洋水產(chǎn)部于去年4月23日宣布，將韓國海洋科學(xué)技術(shù)院（KIOST）下屬的船舶與海工裝備研究所、韓國機械和材料研究院（KIMM） 選定為主管研究機構(gòu)，此外，韓國8家企業(yè)、高等院校、韓國船級社（KR）、全羅南道和木浦市也將作為共同研究機構(gòu)和投資者參與其中。同時，韓國政府還計劃在該項目推進期間在木浦南港建設(shè)一座占地面積達5000平方米的試驗研究樓。如果該項目在2025年得以順利完成，相關(guān)環(huán)保船舶建造企業(yè)和研究機構(gòu)等將以低廉的費用在該設(shè)施內(nèi)進行技術(shù)驗證。

多種燃料動力船獲認證

甲醇動力雙燃料油船獲得美國船級社（ABS）頒發(fā)的原則性認可證書（AIP）。2021年12月1日，韓國中型船企K造船（原STX造船）開發(fā)的新一代環(huán)保甲醇動力雙燃料5萬噸級油船獲得ABS頒發(fā)的原則性認可證書（AiP），在未來環(huán)保船舶新技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域又邁出了重要一步。

K造船與美國船級社在去年7月23日簽訂了聯(lián)合開發(fā)項目（JDP）協(xié)議，由K造船負責(zé)該型甲醇動力雙燃料船舶的設(shè)計，ABS則負責(zé)設(shè)計圖紙的審核和認可。此外，為了驗證該型船的安全性，K造船又于去年9月28日委托ABS下屬專業(yè)機構(gòu)，與相關(guān)專家一起召開了HAZID/HAZOP（危險和可操作性）分析研討會。K造船表示，隨著國際海事組織(IMO)環(huán)保規(guī)則的強化，新一代環(huán)保船舶的需求正在增加。船東為了滿足新的碳排放規(guī)則要求，除訂造新型環(huán)保船舶外，還會對原有船舶進行環(huán)保燃料動力的改造。目前，船東對采用環(huán)保燃料的中型油船的咨詢也呈增加趨勢。

與液化天然氣（LNG）相比，甲醇燃料更便于運輸和儲存，具有較高的轉(zhuǎn)換效率、安全性及可低溫運行等優(yōu)點，而且排放的有害氣體少，因此受到船東們越來越多的關(guān)注。目前，全球主要發(fā)動機制造企業(yè)已實現(xiàn)了甲醇動力發(fā)動機的商用化，甲醇動力船的建造數(shù)量也呈增加趨勢。對此，K造船為了應(yīng)對未來船舶市場的需求，正在加緊開發(fā)環(huán)保燃料動力船舶。去年9月，該公司與荷蘭路易達孚集團（LDC）簽訂了1+1艘5萬噸級LNG動力雙燃料MR型成品油/化學(xué)品船的建造合同，單船造價約為4600萬美元。這也是K造船首次簽訂雙燃料動力船的新造船合同。此前，K造船已獲得英國勞氏船級社（LR）頒發(fā)的5萬噸級LNG動力雙燃料MR型成品油/化學(xué)品船原則性認可（AiP）證書。

K造船技術(shù)部門高太賢表示：“此次獲得甲醇動力中型油船的AiP認可只是開始，今后，公司將繼續(xù)研發(fā)液化石油氣（LPG）、氨、氫等環(huán)保燃料動力船舶，為了未來的生存而竭盡全力。”

兩型氨動力船獲韓國船級社認證。去年12月14日，韓國現(xiàn)代重工開發(fā)的6萬立方米級氨燃料動力船和38000立方米級氨燃料加注及運輸兩用船分別獲得了韓國船級社（KR）頒發(fā)的原則性認可證書。

這是去年5月樂天精密化學(xué)公司作為牽頭企業(yè)，成立由現(xiàn)代重工集團負責(zé)造船業(yè)務(wù)的二級控股公司韓國造船海洋、韓國船級社、樂天國際物流公司、HMM、浦項制鐵等6家機構(gòu)共同參與的“綠氨海上運輸及燃料加注聯(lián)盟”后取得的首個成果。在該聯(lián)盟中，由韓國造船海洋負責(zé)開發(fā)氨燃料動力船和氨燃料加注船，韓國船級社提供認證服務(wù)，HMM與樂天物流公司負責(zé)運營船舶，樂天精密化學(xué)公司負責(zé)運輸和儲存浦項制鐵在海外生產(chǎn)的綠氨。其中，韓國造船海洋與現(xiàn)代重工開發(fā)出了目前可?？宽n國港口的最大規(guī)模的6萬立方米級氨燃料動力船，現(xiàn)代尾浦船廠開發(fā)出了具有直接向船舶供應(yīng)氨燃料功能的38000立方米級氨燃料加注及運輸兩用船，并獲得了船級社認證。這兩種船型均采用綠氨作為燃料，在航行過程中不產(chǎn)生碳排放，是新型環(huán)保船舶。樂天精密化學(xué)公司計劃今后將相關(guān)船舶用于綠氨運輸和加注事業(yè)。

作為全球碳中立政策中的環(huán)保能源，氨能備受國際業(yè)界關(guān)注。根據(jù)國際海事組織的計劃，到2050年為止，船舶溫室氣體排放量要比2008年減少50%。因此，預(yù)計現(xiàn)有船舶燃料將逐漸被氨、氫等新型環(huán)保燃料替代。國際能源署（IEA）發(fā)布的《2050零碳藍圖》報告預(yù)測，氨作為零碳燃料，在碳中和時代的需求將劇增。到2050年，氨燃料將達到船舶燃料總需求的45%。如果按照目前船舶燃料市場規(guī)模和氨的價格簡單換算，規(guī)模約達100萬億韓元（約合890億美元）。

此外，韓國政府在10月發(fā)布的《氫能經(jīng)濟項目成果及氫能領(lǐng)先國家愿景報告》中，設(shè)定了到2030年氨燃料混合煤炭（混氨）發(fā)電需求達到1000萬噸/年的目標。再加上氨是最有力的富氫載體（氫運輸載體），因而備受業(yè)界關(guān)注。為了在該市場上占據(jù)優(yōu)勢，以歐洲為中心的聯(lián)盟和以新加坡為中心的聯(lián)盟正在展開競爭，抓緊開發(fā)與氨相關(guān)的標準和技術(shù)。韓國的“綠氨海上運輸及燃料加注聯(lián)盟”則是在一個國家內(nèi)將具有全球一流水平的企業(yè)組成聯(lián)盟，意義更加重大。今后，該聯(lián)盟還將通過相關(guān)技術(shù)開發(fā)及事業(yè)合作，致力于在韓國國內(nèi)打造一個涵蓋氨燃料全價值鏈的產(chǎn)業(yè)，為搶占綠氨市場共同努力。

樂天精密化學(xué)公司擁有韓國國內(nèi)最大的液氨儲存設(shè)施，約占其國內(nèi)流通量的70%，在單一公司的購買規(guī)模上排名世界第三。樂天精密化學(xué)公司相關(guān)人士表示：“這是韓國國內(nèi)全球領(lǐng)先企業(yè)和機構(gòu)為綠氨事業(yè)開展合作取得的第一個成果。今后，我們將為順利向國內(nèi)供應(yīng)綠氨作出貢獻?！?/p>

碳捕集技術(shù)獲KR原則性認可。韓國三星重工今年1月25日表示，該公司與韓國環(huán)保設(shè)備專業(yè)企業(yè)帕納希亞公司（PANASIA）合作，成功開發(fā)出適用于LNG動力船的船用碳捕集系統(tǒng)，并獲得了韓國船級社頒發(fā)的原則性認可證書。

該碳捕集系統(tǒng)使用胺(Amine)系列的液體吸收劑分離并回收船用發(fā)動機或發(fā)電機燃燒產(chǎn)生的LNG尾氣中的二氧化碳。三星重工和PANASIA表示，雖然目前LNG作為環(huán)保燃料受到海運及造船業(yè)界的關(guān)注，但從中長期來看，為了實現(xiàn)碳中和，需要追加開發(fā)碳減排技術(shù)，因此從2020年開始，雙方圍繞LNG動力船碳捕集系統(tǒng)進行了共同開發(fā)。

三星重工計劃今后持續(xù)開展提高碳捕集性能和技術(shù)可靠性的研究，到2024年實現(xiàn)LNG動力船碳捕集技術(shù)的商用化。為此，三星重工正在通過PANASIA在慶尚南道鎮(zhèn)海市建設(shè)的碳捕集實證試驗設(shè)備，對該船用碳捕集系統(tǒng)進行技術(shù)性能測試。據(jù)悉，三星重工還于去年與化學(xué)品生產(chǎn)商巴斯夫（BASF SE）簽訂了“碳捕集工程技術(shù)”服務(wù)合同，為掌握環(huán)保技術(shù)擴大業(yè)務(wù)合作。三星重工環(huán)保研究中心主任樸建日表示：“LNG動力技術(shù)與碳捕集技術(shù)的結(jié)合，將成為IMO到2050年為止分階段強化碳排放限制的現(xiàn)實性環(huán)保解決方案。這不僅可以實現(xiàn)溫室氣體減排目標，還可以繼續(xù)扮演引領(lǐng)LNG船需求的角色?！?/p>

推進船用燃料電池開發(fā)

韓國斗山集團子公司斗山燃料電池公司（Doosan Fuel Cell）今年2月7日表示，該公司已與殼牌（Shell）、韓國造船海洋（KSOE）簽訂了船用燃料電池實證業(yè)務(wù)合作意向書（LOI）。三方將組成聯(lián)盟進行環(huán)保船用燃料電池的開發(fā)，并計劃今后將船東和船級社也納入聯(lián)盟中。

根據(jù)此次協(xié)議，斗山燃料電池公司將在正開發(fā)的中低溫固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）的基礎(chǔ)上，負責(zé)船用SOFC系統(tǒng)開發(fā)、船用SOFC制造及供應(yīng)、船用SOFC服務(wù)支援等；殼牌負責(zé)船舶的招標及管理、船舶運營、船用SOFC實證項目管理等；韓國造船海洋負責(zé)船用SOFC安裝、船舶系統(tǒng)的優(yōu)化及整合作業(yè)。三家公司計劃，將600千瓦（KW）船用SOFC作為船用輔助動力裝置（Auxiliary Power Unit，APU），在實際貿(mào)易航線上的船舶上運行1年以上，并對系統(tǒng)進行最優(yōu)化改進。

船用燃料電池是利用氫氣、LNG等原料產(chǎn)生電力的高效率發(fā)電源，不僅可以代替現(xiàn)有的船舶發(fā)電機，還可以代替船舶主發(fā)動機，通過能源管理系統(tǒng)（EMS）可以提高能源效率。其比現(xiàn)有的船用發(fā)動機能提高約40%的發(fā)電效率，硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）等各種污染物質(zhì)的排放量較少，同時還可減少溫室氣體排放，屬于環(huán)保船舶時代的核心技術(shù)。IMO已提出到2050年航運業(yè)溫室氣體排放總量比2008年減少50%的計劃，因此，被評價為未來環(huán)保能源的船用燃料電池市場有望在2030年前后全面擴大。

斗山燃料電池公司計劃，到2024年底完成船用燃料電池系統(tǒng)的開發(fā)和船級社認證，2025年投入市場。該公司社長鄭亨樂表示：“此次的三方合作是公司加快船用燃料電池事業(yè)步伐、搶占市場的重要起點。我們計劃2025年進軍船用燃料電池市場，從容應(yīng)對海運產(chǎn)業(yè)的溫室氣體排放限制?！彼€補充說：“除了開發(fā)中低溫SOFC外，公司還將在Mobility、氫燃料充電站等新領(lǐng)域竭盡全力，盡早取得成果?！?/p>

據(jù)悉，斗山燃料電池公司正在開發(fā)的中低溫SOFC的電力效率高，在620℃的溫度下使用壽命相對較長。該公司計劃到2023年開發(fā)出中低溫SOFC，并在新萬金產(chǎn)業(yè)園區(qū)建成50MW生產(chǎn)規(guī)模的工廠，形成量產(chǎn)體制，隨后在2024年和2025年分別進軍發(fā)電用SOFC和船用SOFC市場。韓國造船海洋相關(guān)人士表示：“期待此次合作能成為提前實現(xiàn)新一代動力源的船用SOFC系統(tǒng)商用化的契機。今后，公司將持續(xù)開發(fā)環(huán)保船舶技術(shù)，引領(lǐng)環(huán)保船舶市場?！?/p>

斗山燃料電池公司在2020年10月決定開發(fā)“韓國型高效SOFC”，以2024年實現(xiàn)韓國型SOFC系統(tǒng)國內(nèi)量產(chǎn)為目標，正在開展韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部的國策課題研究。去年3月18日，韓國造船海洋已與斗山燃料電池公司簽訂了業(yè)務(wù)合作意向協(xié)議書(MOU)，雙方將合作開發(fā)兆瓦級SOFC系統(tǒng)，特別是為了通過今后進行的海上實驗驗證，雙方將共同進行造船、海洋領(lǐng)域的SOFC系統(tǒng)研發(fā)。其中，斗山燃料電池公司將負責(zé)船用SOFC系統(tǒng)的設(shè)計制造和穩(wěn)定性評價、系統(tǒng)控制技術(shù)開發(fā)，韓國造船海洋將負責(zé)基于海洋環(huán)境特殊性的SOFC配置設(shè)計、船舶連接系統(tǒng)控制技術(shù)的開發(fā)。韓國業(yè)界指出，兩家公司計劃先行開發(fā)船用燃料電池，是為了確保韓國造船業(yè)在全球的競爭優(yōu)勢。