薄膜型圍護系統(tǒng)市場需求分析研究

楊驥 王子祺 陳葉/中國船舶集團有限公司綜合技術經(jīng)濟研究院

全球LNG貿(mào)易格局分析

能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基礎,是世界經(jīng)濟運轉(zhuǎn)的動力。從所消耗的能源種類來看，石油、煤炭、天然氣仍然是消費量最大的一次性能源。2021年全球石油消費量為184.21艾焦耳，占比31%；煤炭消費量160.10艾焦耳，占比27%；天然氣消費量145.35艾焦耳，占比24%；核能、水電、可再生能源的消費量分別為25.31艾焦耳、40.26艾焦耳和39.91艾焦耳，分別占比4%、7%和7%。

隨著全球天然氣消費的廣泛普及，常規(guī)管道氣已經(jīng)無法滿足天然氣消費的快速增長需求，液化天然氣(LNG)使天然氣遠距離海上運輸成為現(xiàn)實。同時，隨著LNG來源更為豐富、貿(mào)易更加靈活，海上LNG運輸已然成為各個國家保障天然氣供給的主要途徑。

LNG在全球能源消費占比將逐步提升

在全球范圍內(nèi)日益注重綠色發(fā)展的時代背景下，天然氣作為潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，近年來在全球能源消費結(jié)構中的地位不斷凸顯，消費總量快速攀升。2021年，全球天然氣消費量約4.04萬億立方米，同比增長5.3%。根據(jù)英國石油公司（BP）的預測，在2040年之前天然氣的消費占比將始終處于上升態(tài)勢。

據(jù)BP預測，到2025年天然氣在一次能源消費中的占比將達到25%、超過煤炭成為全球第二大消費能源；到2040年將接近原油在全球能源消費中的地位（27.2%），全球能源需求增量中的43%將由天然氣來滿足。預計2025年全球天然氣消費量將增加至4.7萬億方，較2021年增加16.3%，到2040年將增至5.4萬億方，較2021年增加近33.7%。

圖1 全球天然氣消費趨勢

海上LNG貿(mào)易占比逐步增加

2019年，全球LNG貿(mào)易量達到7.74億方，同比增長12.5%；2020年，受新冠疫情影響，LNG貿(mào)易增速放緩至1%，貿(mào)易量達到7.84億方；2021年，增速提升至5%，貿(mào)易量達到氣態(tài)5162億方，呈復蘇勢頭。預計2030年全球LNG貿(mào)易量將達到8.26億方，2040年將進一步達到10.73億方，因此，未來LNG生產(chǎn)及消費市場前景極為廣闊。LNG貿(mào)易在天然氣整體貿(mào)易（含管道氣和LNG）占比從2000年27%增長到2021年51%。預計LNG在一次能源中的比重將由2016年的9%增長到2035年的16%（天然氣總占比30%）。

中日韓及歐洲各國為LNG主要進口國家

從全球貿(mào)易結(jié)構來看，往年歐洲地區(qū)天然氣貿(mào)易主要以管道氣為主，而亞太地區(qū)以LNG為主。但受俄烏沖突影響，歐洲地區(qū)天然氣管道輸送受限，LNG進口量將大幅提升。據(jù)IEA預測，今年歐洲LNG進口量將增加約1億方。從LNG出口看，2021年，澳大利亞LNG出口量為1.73億方，位居世界榜首，卡塔爾、美國、俄羅斯和馬來西亞分列第二至五位；美國、埃及和澳大利亞占據(jù)世界LNG出口增量的前三位。從LNG進口看，中國、日本和韓國LNG進口量分列前三；進口增量前三的國家分別為中國、韓國和巴西。

圖2 全球化石能源消費結(jié)構走勢

表1 主流液貨圍護系統(tǒng)型式及特點

主要液貨圍護系統(tǒng)的技術方案

在LNG/LPG船的發(fā)展史上出現(xiàn)過多種液貨圍護系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要分為自持式和薄膜式兩種，每一種又可再分為多型。具體來看，液化氣船液貨圍護系統(tǒng)可分為五種基本類型：整體型液艙、薄膜型液艙、半薄膜型液艙、內(nèi)部絕熱型液艙以及獨立型液艙（A、B、C型）。

表2 全球LNG產(chǎn)能項目情況

圖3 全球大型LNG船新建需求

不同液貨圍護系統(tǒng)的主要特點

1、整體型液艙

整體型液艙是船體結(jié)構構成的一部分，可在大氣條件下或近于大氣條件下裝運丁烷等貨物，其裝卸設備與普通油船相似。

2、薄膜型液艙

薄膜型液艙為非自身承重的液貨艙，液艙的金屬膜需使用耐低溫、耐腐蝕、有液密性及氣密性的材料，例如36%的鎳鋼。采用薄膜型液艙的液化氣船，其船體設計與油船、散貨船、礦砂船的結(jié)構型式相似，具有良好的縱向與橫向連續(xù)性。目前，GTT薄膜型液艙（主要為Mark III和NO96系統(tǒng)）是LNG船使用最廣泛的薄膜型液艙。此外，韓國天然氣公司開發(fā)的KC-1、大宇造船海洋開發(fā)的Solidus、三星重工開發(fā)的KCS等液艙圍護系統(tǒng)都屬于薄膜型，其中KC-1已實現(xiàn)實船建造。

3、半薄膜型液艙

半薄膜型液貨艙由薄膜型液艙演化而來，這種結(jié)構型式介于薄膜型液艙與A 型棱柱獨立液艙之間。

4、內(nèi)部絕熱型液艙

內(nèi)部絕熱型液貨艙是薄膜型液貨艙的發(fā)展，這種型式由殼牌公司在20世紀60年代初研究成功，適于運輸丙烷和丁烷的長距離航線。

5、獨立型液艙

（1）A型獨立液艙

該型液艙主要采用方形結(jié)構，需要完全的雙層復壁。常見的A型液艙一般是棱型形式，主要適用于LPG。挪威LNT公司開發(fā)的A-Box液艙將傳統(tǒng)A型艙的絕緣從液艙外側(cè)轉(zhuǎn)移到船體內(nèi)側(cè)，同時升級了母材，使得該型液艙能夠裝載LNG，采用該型液艙設計的首艘LNG船已由招商局重工于2019年6月建造交付。

（2）B型獨立液艙

B型液艙主要有兩種類型，一種是MOSS型，一種是IHI SPB型。

MOSS型圍護系統(tǒng)由挪威Moss Rosenburg于1973年研制，其液貨艙為球罐，與船體互相獨立，可以自主支持液貨載荷。MOSS型液艙建造周期較薄膜型更快，罐體也易于檢驗和維修，同時球形設計消除了晃蕩影響，從而可以裝載任意液位的液貨。但是該型液艙的缺點也同樣突出，例如部分罐體凸出甲板遮擋了駕駛室視野、受風面積較大、船舶主尺度也偏大。三菱重工在傳統(tǒng)MOSS液艙的基礎上進行了總體優(yōu)化,通過將球罐封閉在連續(xù)的鋼質(zhì)蓋板內(nèi)，減小了船舶航行過程中的風阻。

SPB型液艙由日本石川島播磨重工（IHI）開發(fā)，該液艙具有結(jié)構緊湊、維護方便、甲板表面平整等優(yōu)點，2017年日本聯(lián)合造船交付了采用SPB型液艙的最大16.5萬方LNG船。但是由于SPB液艙材料價格高昂（比薄膜型高10%-20%）以及日本IHI公司對其專利技術的嚴密保護，目前市場上采用SPB液艙的LNG船并不多。2019年9月，惠生重工與日本聯(lián)合造船簽署了制造及銷售SPB型液艙的戰(zhàn)略排他合作協(xié)議，成為我國首個與日本開展SPB液艙項目合作的企業(yè)。

（3）C型獨立液艙

C型液艙的構造一般分為單C型、雙C型和三C型罐。C型罐是目前的主流形式，罐體可以由專業(yè)廠家建造，再進行船體建造。目前C型液艙主要用于小型LNG船，以及LNG動力船舶的燃料艙。

表3 全球LNG船和相關裝備未來市場規(guī)模

表4 國內(nèi)進口LNG對船舶的需求

表5 我國LNG船和相關裝備未來市場規(guī)模

主流液貨圍護系統(tǒng)型式對比

目前世界范圍內(nèi)LNG船隊中薄膜型液艙占比70%左右，MOSS型占比23%左右，其他C型、SPB型液艙等占比7%左右。

其中，GTT薄膜型LNG運輸船具有同等載貨量下主尺度小、艙容利用率高、甲板平坦、受風面積小和駕駛室視野盲區(qū)小等優(yōu)點，但同時具有裝載限制（液位須低于10%或高于90%以減輕液貨晃蕩造成的危害）和不易檢修（一旦貨物圍護系統(tǒng)建造完成，系統(tǒng)中的結(jié)構、部件及船體貨艙內(nèi)表面都被封在主屏壁薄膜內(nèi)）的缺點。目前主流是薄膜技術，GTT公司占了在建LNG船市場份額的90%以上。

海上LNG運輸以及對LNG運輸船的需求

全球LNG運輸船市場需求情況

大型LNG運輸船方面，按照目前全球在建/前端工程設計/潛在的LNG開發(fā)項目產(chǎn)生的LNG貿(mào)易對大型LNG船的需求測算，預計未來2030年前將產(chǎn)生714艘大型LNG船新增需求。同時，2030年前，現(xiàn)有大型LNG船隊中船齡超過25年的船舶將達到133艘，假設通過淘汰產(chǎn)生100艘更新需求，再減去手持訂單295艘，預計未來8年全球?qū)a(chǎn)生519艘大型LNG船訂單。

中小型LNG船方面，目前全球大型LNG船手持訂單為295艘，中小型LNG船手持訂單17艘，兩者之間的比例為17：1?？紤]到中小型LNG船主要用于大型LNG船的貨物轉(zhuǎn)運，兩者在一定程度上存在固定的比例關系。因此，按照17：1的比例計算，預計未來8年全球?qū)a(chǎn)生30艘中小型LNG船訂單。

LNG加注船方面，據(jù)IEA預測，2030年全球海運業(yè)LNG燃料加注消費量為2500萬噸/年，按照其中2/3的燃料加注要通過LNG加注船完成，而每艘加注船每年能夠加注5萬—8萬噸LNG燃料計算，2030年前全球LNG加注船需求約為300艘。

預計未來十年，全球大型LNG船新造需求在519艘左右，超過萬億元。包含F(xiàn)LNG、FSRU等裝備在內(nèi)，海上LNG產(chǎn)業(yè)鏈裝備新建需求近3萬億元。這些項目的實施能夠促進國際出口訂單承接，帶動國內(nèi)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展。我國未來LNG項目的承接方向?qū)⒁源笮蚅NG運輸船為主導，逐步覆蓋LNG全產(chǎn)業(yè)鏈，并利用在LNG船設計建造上的優(yōu)勢LNG發(fā)電船、FLNG、陸用儲罐等新業(yè)務。

我國LNG運輸裝備市場需求情況

我國南海有大量邊際氣田，F(xiàn)LNG是較好選擇；FSRU能夠?qū)﹃懮螸NG接收站形成有效補充。目前國內(nèi)在海上LNG生產(chǎn)接收裝備領域尚不具備大規(guī)模發(fā)展的基礎和條件，需求重點在LNG運輸和LNG動力裝備領域。

以2021年進口量1.75億方LNG計算，需要17.4萬方的LNG船運輸1007艘次，按照平均35天的往返周期，所需LNG船約為97艘。按照同樣的計算方法，2025年和2030年我國LNG進口所需的大型LNG船分別達到110艘和120艘，如果考慮到大型LNG船平均80%的利用率，則將分別需要138艘和150艘。此外，還將產(chǎn)生中小型LNG船訂單30艘，我國LNG動力船需求約為650艘，我國LNG加注船需求約10艘。

未來薄膜型液貨圍護系統(tǒng)的總體市場需求

目前來看，薄膜型液貨圍護系統(tǒng)主要應用于LNG運輸船舶以及大型LNG動力船舶。

從LNG運輸船來看，預計2030年前全球?qū)a(chǎn)生519艘大型LNG船訂單，預計95%以上為薄膜型圍護系統(tǒng)，預計薄膜型圍護系統(tǒng)每年的需求量在60臺（套）以上。

針對大型LNG動力船舶，大型集裝箱船普遍采用薄膜型圍護系統(tǒng)建造燃料艙，預計每年可以帶動形成薄膜型圍護系統(tǒng)的需求約15臺（套）。

因此，預計全球每年薄膜型圍護系統(tǒng)的需求量在75臺（套）左右。