LNG水上加注站：中國船企新機(jī)遇

本刊特約記者 辛吉誠

LNG水上加注站：中國船企新機(jī)遇

本刊特約記者 辛吉誠

中國船舶工業(yè)參與國際市場競爭以來，已經(jīng)歷過不止一輪船市周期。期間，“一擁而上”導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩、熱門船型的“由熱轉(zhuǎn)冷”，都給造船人帶來了深刻教訓(xùn)。因此，船企在做好當(dāng)下生產(chǎn)經(jīng)營工作的同時，還必須及早布局，做好新產(chǎn)品預(yù)研工作，以搶占市場先機(jī)。未來將有哪些細(xì)分市場可能存在商機(jī)？本期《船舶經(jīng)濟(jì)貿(mào)易》將為您分析解讀。

——編者

Jensen Maritime在2015年推出了兩型LNG加注駁船設(shè)計(jì)方

成本控制與生產(chǎn)管理水平較高的船企在浮式加注站方面更具競爭力，具有半潛式平臺建造經(jīng)驗(yàn)的船企在半潛式加注站建造方面擁有先天性的優(yōu)勢。

近年來，不斷進(jìn)步的氣體燃料發(fā)動機(jī)與雙燃料發(fā)動機(jī)技術(shù)，為今后民用船舶動力裝置的更新?lián)Q代奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，而未來全球范圍內(nèi)油價的持續(xù)提升，有望進(jìn)一步縮小液化天然氣（LNG）與燃油之間的價格差距。隨著全球范圍內(nèi)石油資源的日趨枯竭與海事環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，以LNG為代表的氣體燃料將逐漸取代燃油成為船舶最主要的燃料。與燃油相比，氣體燃料在儲存和運(yùn)輸?shù)倪^程中往往具有更高的風(fēng)險，這意味著，未來氣體燃料加注將呈現(xiàn)出與目前燃油加注完全不同的模式。

LNG取代燃油是大勢所趨

傳統(tǒng)石油資源的日趨枯竭是未來船舶可能采用LNG動力裝置的主要原因。英國石油（BP）發(fā)表的一份關(guān)于全球能源統(tǒng)計(jì)報告顯示，目前世界每年石油消費(fèi)量是新勘探的石油量的4—5倍，而且這些新勘探的油田多位于深海，開采的技術(shù)難度和成本都很高。按目前的開采速度計(jì)算，目前全球范圍內(nèi)已探明的石油儲量僅可供人類開采40年左右。這意味著40年后，全球范圍內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生實(shí)質(zhì)性的轉(zhuǎn)變。從目前人類對于能源技術(shù)的掌握情況來看，天然氣最有可能取代石油成為人類主要能源型式。天然氣在全球范圍內(nèi)的儲存量卻相當(dāng)豐富，目前已探明可開采的天然氣總量足夠人類使用百年以上。隨著全球范圍內(nèi)石油資源的日趨枯竭，LNG逐漸取代石油成為人類最主要的能源型式將是大勢所趨。

未來全球范圍內(nèi)環(huán)保要求的持續(xù)升級也將推動LNG動力裝置在航運(yùn)業(yè)的發(fā)展。從目前國際公約發(fā)展的趨勢看，2016年以后新建的船舶需要滿足國際海事組織（IMO）關(guān)于發(fā)動機(jī)氮氧化物排放第三級的標(biāo)準(zhǔn)，而2020年以后船舶將不再被允許使用含硫量超過0.5%的燃油或采取其他等效方式減少廢氣中硫氧化物的排放，這將直接導(dǎo)致未來船用燃料成本的迅速上漲。與燃油相比，LNG在環(huán)保方面的優(yōu)勢無疑是非常顯著的。LNG是目前世界上能夠成熟運(yùn)用于船舶推進(jìn)的最為清潔的能源型式，其主要成分是甲烷，理論上甲烷在燃燒過程中不會產(chǎn)生硫氧化物與氮氧化物。當(dāng)燃燒熱值相同時，天然氣相對燃油而言能夠減少98%氮氧化物排放，97%硫氧化物排放，72%二氧化碳排放和60%顆粒物排放，具有非常明顯的環(huán)保優(yōu)勢。而由未來國際海事環(huán)保要求升級而引發(fā)的船用燃油價格上漲也將進(jìn)一步拉近燃油與LNG在價格間的距離，讓LNG在船用燃料市場更具競爭力。

如果說未來采用燃油的船舶發(fā)動機(jī)燃燒污染物排放問題還可以通過安裝尾氣處理裝置解決，那么國際公約對于船舶能耗控制的要求就只能通過采用LNG解決了。目前，國際海事組織已經(jīng)通過船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)的型式對新造船的能耗進(jìn)行了強(qiáng)制性規(guī)定。而從目前國際海事公約發(fā)展的趨勢來看，未來IMO與歐盟都有可能對現(xiàn)行的船舶能耗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級。根據(jù)IMO現(xiàn)行的船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)EEDI的計(jì)算導(dǎo)則，船舶所采用的燃料含碳量將以無量綱碳轉(zhuǎn)化系數(shù)CF的型式參與船舶的EEDI計(jì)算。CF是一個基于含碳量將燃油消耗量轉(zhuǎn)換為二氧化碳排放量的無因次參數(shù)。根據(jù)IMO的規(guī)定，燃油的碳當(dāng)量為3.1144，而LNG僅為2.75，這意味著在船舶載重量、航速、發(fā)動機(jī)功率相同的前提下，使用LNG作為燃料的船舶能耗指數(shù)將比使用燃油的船舶至少降低12%。21世紀(jì)初國際油價的快速上漲讓低速豐滿船型的設(shè)計(jì)理念在民用船舶設(shè)計(jì)中迅速推廣，未來的船舶要想通過增加載貨量或者降低航速的方法減少船舶碳排放的空間已經(jīng)非常有限。因此，采用氣體燃料很可能是未來船舶滿足全球范圍內(nèi)日趨嚴(yán)格的碳排放衡準(zhǔn)的最主要途徑。

鹿特丹港的LNG加注船設(shè)計(jì)效果圖

陸基加注站的發(fā)展瓶頸

船舶LNG動力裝置的特點(diǎn)以及LNG自身所特有的風(fēng)險性共同決定了未來船舶LNG加注站的分布模式。采用LNG作為燃料的船舶續(xù)航力不足的特點(diǎn)決定了未來全球范圍內(nèi)LNG加注港將呈現(xiàn)出點(diǎn)多、面廣的發(fā)展特點(diǎn)。氣體燃料儲罐及相應(yīng)的輸配氣系統(tǒng)在船上布置的特殊要求是制約LNG動力船舶續(xù)航能力的最主要因素。盡管在總?cè)紵裏嶂迪嗤那闆r下燃油體積較大，但在常溫下液體的燃油艙可以見縫插針地布置在船舶的大部分位置。對于以LNG為代表的氣體燃料而言，無論是采用C型液罐還是薄膜型液艙的氣體燃料儲存艙都會具有一定的幾何形狀，在船上的布置不及燃油艙便利。與此同時，無論采用何種方式儲存氣體燃料的儲罐與燃油相比都具有更高的潛在風(fēng)險。因此，在船上布置氣體燃料儲存艙與相應(yīng)的輸配氣系統(tǒng)并不容易。對于甲板面積富裕的液貨船而言，氣體燃料儲存艙與輸配氣系統(tǒng)尚能布置在露天甲板上，而對于甲板面積并不富裕的干散貨船而言，在船舶航行過程中所能夠攜帶的氣體燃料數(shù)量將受到很大的限制。目前采用LNG作為燃料的船舶續(xù)航力通常只有20—22天（約10000海里），而采用燃油的船舶續(xù)航力普遍在42天以上（約18000海里）），這就意味著未來船舶加氣站的數(shù)量要比加油站至少多出1倍才能滿足國際海運(yùn)業(yè)對于燃料加注的需求。

然而與燃油相比，LNG在儲存、加工和運(yùn)輸過程中都存在更高的危險性。LNG在常壓下沸點(diǎn)為-163℃，在儲存和駁運(yùn)過程中一旦發(fā)生翻滾或沸騰就會產(chǎn)生大量的可燃性氣體，如果這些可燃性氣體逸出與周圍的空氣混合后遇到明火就非常容易發(fā)生爆炸。與此同時，儲存中的LNG溫度極低，如果在操作過程中發(fā)生泄漏很容易導(dǎo)致泄漏點(diǎn)周圍的設(shè)備在低溫下迅速損壞而引發(fā)連鎖反應(yīng)。因此LNG加注站通常不宜布置在居民區(qū)和重要的工業(yè)設(shè)施附近。無人居住的海島、人造島、以及人煙稀少的海岸是設(shè)置岸基LNG加注站的理想位置。然而全球范圍內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加速讓未來岸基LNG加注站布置地點(diǎn)的選擇越來越困難，如何配備足夠的LNG加注站將成為未來制約國際航運(yùn)業(yè)順利發(fā)展的瓶頸。

目前在全球范圍內(nèi)建設(shè)的LNG加注站依然無法滿足未來大批LNG動力船舶商業(yè)化運(yùn)營的需求。以中國為例，在政府節(jié)能補(bǔ)貼政策的刺激下，不少從事內(nèi)河運(yùn)輸?shù)拇瑬|已經(jīng)開始使用LNG動力船舶進(jìn)行運(yùn)輸，然而這些船舶在營運(yùn)過程中都遇到了燃料加注點(diǎn)缺乏的煩惱。一些上水船在南京加滿燃料后一旦遇到汛期、港口擁擠或其他特殊情況就難以航行到下一個燃料加注點(diǎn)。失去動力的船舶只能在航道附近拋錨等待救援，不少燃料耗盡的船舶一停就是十幾天，給貨主和船東造成不小的經(jīng)濟(jì)損失。與沿江LNG加注站相比，目前國內(nèi)沿海LNG加注站的配置基本上處于真空狀態(tài)，短期內(nèi)很難滿足未來航運(yùn)業(yè)的需求。LNG燃料基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)緩慢主要是由于LNG加注站特殊的風(fēng)險與技術(shù)規(guī)則導(dǎo)致各國政府主管機(jī)關(guān)對于岸基LNG加注站建設(shè)的方案論證與最終審批都會極為慎重，這一現(xiàn)象在未來很長一段時間內(nèi)都不會改變。因此，未來船舶LNG加注站需要形成規(guī)模必須另辟蹊徑。

2016年9月2日，LNG加注船“Coral Energy”號在哥德堡港為“MT Ternsund”號加注LNG

海上加注模式將成主流

近年來歐洲地區(qū)出現(xiàn)的水上LNG加注站的概念，為未來中國加氣港的建設(shè)提供了一種全新的思路。與岸基LNG加注站相比，水上LNG加注站的布置相對比較靈活，一旦發(fā)生事故對于附近城市和工業(yè)設(shè)施的不利影響也可以降到最低，從總體上而言優(yōu)于岸基LNG 加注站的設(shè)計(jì)方案。從技術(shù)角度而言，未來LNG水上加注站可能會出現(xiàn)浮式LNG加注站與半潛式LNG加注站兩種船型。

浮式LNG加注站類似于LNG加注躉船的概念。其基本設(shè)計(jì)思路是將岸基LNG加注站移動到漂浮的駁船上。即在駁船上設(shè)置一個或多個LNG儲罐和氣體燃料輸配送系統(tǒng)以滿足海上LNG加注的需求。受駁船空間的限制，浮式LNG加注站大多會采用1個或多個LNG儲罐儲存LNG燃料。駁船本身不具備自航能力，但會配備一些基本的動力設(shè)備以滿足LNG加注功能的要求。作為加注站的駁船通常會采用系泊或錨泊的方法進(jìn)行固定。技術(shù)門檻低，初始投資小是浮式LNG加注站最為顯著的優(yōu)點(diǎn)。對于絕大部分船廠而言，型線與結(jié)構(gòu)型式簡單的駁船在建造方面不存在太大難度，而標(biāo)準(zhǔn)單元化的LNG儲罐也屬于成熟型產(chǎn)品，系統(tǒng)整體非常安全可靠。然而LNG加注管路多為剛性管道，駁船大水線面的特點(diǎn)決定了其浮態(tài)受海上風(fēng)浪影響很大，船身在大風(fēng)浪中會發(fā)生明顯的搖晃，不利于確保LNG加注作業(yè)中的安全。因此浮式海上LNG加注站通常只能適用于風(fēng)平浪靜的海灣與內(nèi)河水域，很難布置在容易出現(xiàn)風(fēng)浪的沿海地區(qū)。

與浮式LNG加注站相比，半潛式LNG加注站更容易在沿海甚至近海的風(fēng)浪條件下保持穩(wěn)定。半潛式LNG加注站與半潛式鉆井平臺結(jié)構(gòu)類似，通常由上體、立柱和下體組成。為提高平臺的總體穩(wěn)定性，在下體與下體、立柱與立柱、立柱與平臺本體之間還有一些支撐與斜撐進(jìn)行連接。上體是半潛式平臺最主要的功能區(qū)，主要用于布置各類生產(chǎn)設(shè)備。而下體主要為平臺提供浮力，因此下體的體積決定了平臺的最大承載能力。半潛式平臺通常都配備定位設(shè)備，在水深300米以內(nèi)采用錨泊定位，當(dāng)水深超過300米后需要依靠動力定位裝置進(jìn)行定位。由于半潛式平臺作業(yè)時下體會完全沉入水面以下，因此海上風(fēng)浪對于平臺穩(wěn)定性的影響較小，能夠有效地確保LNG加注作業(yè)過程中的安全。從這個角度來看，半潛式LNG加注站將是未來沿海與近海LNG加注站的主要發(fā)展方向。

為船舶工業(yè)帶來新機(jī)遇

從長遠(yuǎn)的角度來看，LNG取代燃油成為船舶最主要的燃料型式已是大勢所趨，而海上LNG加注站很可能成為未來最主要的LNG燃料補(bǔ)充模式。更為重要的是受目前技術(shù)條件的限制，LNG動力船舶續(xù)航力不足問題也很難在短時間內(nèi)得到解決，對于未來的航運(yùn)業(yè)而言LNG海上加注站屬于“剛需”。因此這對于未來的國際造船市場是非常難得的機(jī)遇。特別是對于那些以海洋平臺為主要產(chǎn)品的船廠而言，海上LNG加注站概念的出現(xiàn)將為這些船廠開辟出一個全新的市場領(lǐng)域，從而徹底擺脫對于石油投資方的依賴。從這個意義上來說，海上LNG加注站將為未來的中國船舶工業(yè)帶來新的機(jī)遇。

相對技術(shù)含量高、建造難度大的半潛式LNG加注站而言，浮式海上LNG加注站的建造門檻較低，其本質(zhì)就是配備了LNG加注設(shè)備的駁船。因此絕大部分船廠都能承擔(dān)主船體與燃料儲罐安裝的工作，未來的建造市場相對較為開放。對于采用專用LNG儲罐儲存LNG燃料的浮式加注站而言，受LNG儲罐空間的限制，加注站單位排水量所能夠攜帶的燃料有限，只能在數(shù)量上予以彌補(bǔ)，容易實(shí)現(xiàn)系列化建造，這對于船廠而言更容易實(shí)現(xiàn)盈利。就新建駁船而言，采用舊船改建的駁船作為浮式LNG加注站也是一種不錯的選擇。受全球性運(yùn)力過剩與壓載水公約生效的影響，目前全球范圍內(nèi)不少貨船都存在提前拆解的可能。相對于船舶其他位置而言，20年以內(nèi)的船舶雙層底整體腐蝕情況都不會太嚴(yán)重，稍加修復(fù)即可作為浮式LNG加注站的平臺。因此浮式LNG加注站技術(shù)簡單，建造門檻低，未來市場競爭將會比較激烈，成本控制與生產(chǎn)管理水平較高的船廠將更容易勝出。

與浮式LNG加注站相比，半潛式LNG加注站的建造就沒那么簡單了。由于存在大量的不連續(xù)結(jié)構(gòu)，半潛式平臺對于結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的要求遠(yuǎn)高于常規(guī)運(yùn)輸船舶。因此，建造半潛式LNG加注站對于那些從未建造過半潛式平臺的船廠而言是一個非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。與此同時，受上下體間立柱強(qiáng)度的限制，半潛式平臺上體的重量通常不宜太大，因此其LNG儲存艙最有可能會被布置在理論上沒有主尺度限制的下體或立柱空間內(nèi)。同時為提升艙容利用率，半潛式LNG加注站很可能會采用類似LNG運(yùn)輸船的薄膜型液艙的貨物維護(hù)系統(tǒng)，這將進(jìn)一步提升半潛式LNG加注站的建造門檻。不過對于船廠而言幸運(yùn)的是，絕大部分半潛式LNG加注站都無需配備動力定位裝置，因?yàn)楹Ｉ螸NG加注站的位置大多在近岸，平均水深在50米左右，最大不會超過200米，僅依靠錨泊定位即可。因此，具有半潛式平臺建造經(jīng)驗(yàn)的船廠未來在半潛式LNG加注站建造方面將擁有先天性的優(yōu)勢，而未來的半潛式LNG加注站建造市場很可能出現(xiàn)壟斷。★