豪華郵輪動(dòng)力新選擇

David Tinsley

豪華郵輪市場(chǎng)的快速發(fā)展，給船舶動(dòng)力系統(tǒng)行業(yè)帶來(lái)了福音。

當(dāng)前，新建郵輪數(shù)量可謂前所未有，為數(shù)不多幾家有能力建造該型船的船廠，其手持訂單已經(jīng)排至5年以上。這對(duì)于歐洲的商船建造企業(yè)及船舶動(dòng)力系統(tǒng)制造商而言，無(wú)疑是一個(gè)福音。

郵輪運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)期以來(lái)一直是船舶設(shè)計(jì)、建造及動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的佼佼者。這些企業(yè)對(duì)于新技術(shù)的態(tài)度、服務(wù)理念及其持續(xù)增長(zhǎng)的郵輪船隊(duì)，不僅是其發(fā)展業(yè)務(wù)、打造品牌競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)，更推動(dòng)了整個(gè)郵輪市場(chǎng)的擴(kuò)張。

郵輪的復(fù)雜性及各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從技術(shù)層面給全行業(yè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)——無(wú)論是大型豪華郵輪還是市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的探險(xiǎn)型郵輪、超級(jí)豪華郵輪，環(huán)保法規(guī)都對(duì)其有重大影響。為此，船東樂(lè)于采取各種措施減少郵輪的碳排放，從而在滿足海事法規(guī)要求的同時(shí)打造其品牌優(yōu)勢(shì)。

郵輪是應(yīng)用現(xiàn)代柴電推進(jìn)技術(shù)的主要船型。通過(guò)借鑒這方面的經(jīng)驗(yàn)，如今越來(lái)越多的大型郵輪開(kāi)始采用柴油/液化天然氣（LNG）雙燃料電力推進(jìn)系統(tǒng)。這一領(lǐng)域主要的推動(dòng)者和設(shè)備供應(yīng)商是曼能源方案公司（MAN）、瓦錫蘭集團(tuán)（W?rtsil?）和擁有馬克（MaK）品牌的卡特彼勒公司（Caterpillar），其產(chǎn)品為缸徑覆蓋430—480毫米的中速機(jī)。

其電力系統(tǒng)通常具有多個(gè)主發(fā)電機(jī)，可在滿足郵輪生活區(qū)及動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)用電需求的同時(shí)提供冗余，并確保在郵輪整個(gè)運(yùn)營(yíng)期間靈活地根據(jù)實(shí)際用電量來(lái)發(fā)電。

柴電動(dòng)力系統(tǒng)

2018年3月，228000總噸（GT）的豪華郵輪“海洋交響”號(hào)在法國(guó)大西洋造船交付，再次刷新紀(jì)錄，成為全球最大的客船（以總噸計(jì)），可容納乘客5518人。這艘皇家加勒比郵輪（ Royal Caribbean cruises）擁有的龐然大物采用了柴電動(dòng)力系統(tǒng)，瓦錫蘭為該系統(tǒng)提供了4臺(tái)12V46F型機(jī)、2臺(tái)16V46F型機(jī)，其輸出功率合計(jì)達(dá)96兆瓦（MW），其中最多將有60兆瓦可用于驅(qū)動(dòng)3臺(tái)單機(jī)功率20兆瓦的Azipod吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)。

“海洋交響”號(hào)配備了空氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2014年首次實(shí)船使用，安裝在德國(guó)邁爾造船（Meyer Werft）建造的豪華郵輪“海洋量子”號(hào)上。與二者同屬“綠洲”級(jí)的“海洋和諧”號(hào)于兩年前由大西洋船廠交付， 其與“海洋交響”號(hào)相比總噸略小，但二者的電力系統(tǒng)完全相同。

GE電力推進(jìn)系統(tǒng)

總部位于日內(nèi)瓦的地中海郵輪（MSC Cruises）是業(yè)界發(fā)展最快的品牌之一。這家豪華郵輪運(yùn)營(yíng)商一直青睞GE的船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，其由意大利芬坎蒂尼建造的2艘169400總噸 “Seaside EVO”級(jí)豪華郵輪也將采用該系統(tǒng)。它們將是意大利建造的最大豪華郵輪，其“前輩”則是由芬坎蒂尼分別于2017年、2018年交付的153300總噸豪華郵輪“地中海海岸線”號(hào) （MSC Seaside）、“地中海海平線”號(hào)（MSC Seaview ）。截至目前，地中海郵輪已有14艘豪華郵輪安裝了GE船用電力推進(jìn)系統(tǒng)。

GE為“地中海海岸線”號(hào) 和“地中海海平線”號(hào)提供的電力推進(jìn)系統(tǒng)完全相同，每套系統(tǒng)包括推進(jìn)控制裝置、4臺(tái)12.8兆伏安（MVA）主發(fā)電機(jī)、變壓器、變頻驅(qū)動(dòng)核心部件和2臺(tái)同步推進(jìn)電機(jī)?！癝easide EVO”級(jí)豪華郵輪將采用的電力推進(jìn)系統(tǒng)與此類(lèi)似，但發(fā)電機(jī)和推進(jìn)電機(jī)的額定功率有所提高。

“海洋和諧”號(hào)上安裝的瓦錫蘭46F型發(fā)動(dòng)機(jī)

“地中海海岸線”號(hào)的4臺(tái)主發(fā)電機(jī)為瓦錫蘭46F型機(jī)，其中為2臺(tái)為單機(jī)功率14400千瓦（KW）的12缸機(jī)，另外2臺(tái)為單機(jī)功率16800千瓦的14缸機(jī)，在轉(zhuǎn)速為517轉(zhuǎn)/分（rpm）時(shí)，上述發(fā)電機(jī)的總輸出功率可達(dá)62.4兆瓦，其中40兆瓦將提供給2臺(tái)單機(jī)功率為20兆瓦的電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)該船的定距螺旋槳。

LNG動(dòng)力系統(tǒng)

邁爾造船于2018年底交付的“愛(ài)達(dá)新星”號(hào)（AIDAnova）書(shū)寫(xiě)了豪華郵輪動(dòng)力系統(tǒng)的新篇章——該船是全球首艘LNG動(dòng)力豪華郵輪，配備了4臺(tái)能以LNG為燃料的MaK M46DF型16缸發(fā)動(dòng)機(jī)。AIDAnova是愛(ài)達(dá)郵輪（AIDA Cruises）的“太陽(yáng)神”（Helios）級(jí)豪華郵輪的首制船，其姐妹船將由邁爾造船的帕彭堡船廠、圖爾庫(kù)船廠建造，除愛(ài)達(dá)郵輪外，還將由與其同屬嘉年華集團(tuán)的嘉年華郵輪運(yùn)營(yíng)。

瓦錫蘭31中速發(fā)動(dòng)機(jī)系列中的雙燃料機(jī)也打入了豪華郵輪市場(chǎng)，且被視為該系列產(chǎn)品中最節(jié)能的一型。挪威VARD造船集團(tuán)為法國(guó)龐洛郵輪（Ponant）建造的30000總噸極地探險(xiǎn)郵輪計(jì)劃于2021年交付，將安裝6臺(tái)瓦錫蘭31DF雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其中4臺(tái)為 14缸機(jī)、2臺(tái)為10缸機(jī)，主要以LNG為燃料。

截至目前，全球柴油/LNG雙燃料電力推進(jìn)郵輪訂單接近20艘，此外還有部分選擇權(quán)訂單。邁爾造船僅在去年就簽訂了12艘LNG動(dòng)力郵輪建造合同。

卡特彼勒公司表示，其位于德國(guó)羅斯托克的工廠已驗(yàn)證，該公司MaK M46DF雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在低于20%的負(fù)載下，仍然能以LNG為燃料高效運(yùn)行；且可以使用LNG直接啟動(dòng)，從而避免啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生可見(jiàn)煙霧和煙塵。

其他新技術(shù)

LNG是無(wú)硫燃料，與重油（HFO）相比導(dǎo)致的二氧化碳（CO2）排放量更少，因而成為了介乎于化石燃料和可再生能源之間的一種實(shí)用且流行的燃料選擇。不過(guò)，盡管如此，豪華郵輪行業(yè)也表示，LNG只是一個(gè)過(guò)渡性的解決方案，用以滿足未來(lái)幾十年更加嚴(yán)格的海事法規(guī)要求。目前業(yè)界可替代燃料的研究方向之一，便是對(duì)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相對(duì)較小改動(dòng)后即可使用的燃料。有些企業(yè)則正致力于研發(fā)客船用燃料電池等創(chuàng)新技術(shù)，邁爾造船就是其中之一。

邁爾造船圖爾庫(kù)船廠為皇家加勒比郵輪建造的新一代豪華郵輪——可搭載5000名乘客 的200000總噸“ICON”級(jí)郵輪——將更加環(huán)保：除雙燃料主機(jī)外，該型船將配備Ballard公司的質(zhì)子交換膜（PEM）純氫燃料電池，該 裝置的輸出功率為100千瓦，將被集成到ABB提供的電氣系統(tǒng)中，以幫助減少豪華郵輪靠泊港口時(shí)的用電負(fù)荷。

新近進(jìn)入豪華郵輪行業(yè)的維珍郵輪（Virgin Voyages），對(duì)其未來(lái)船隊(duì)制定了極高的標(biāo)準(zhǔn)，其中對(duì)環(huán)保的要求尤為嚴(yán)格。芬坎蒂尼為該公司建造的4艘110000總噸豪華郵輪雖然沒(méi)有采用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，但計(jì)劃使用瓦錫蘭46F型柴油機(jī)，為每船2臺(tái)總功率為32兆瓦的 ABB Azipod XO電力推進(jìn)系統(tǒng)提供動(dòng)力；并配備廢氣洗滌器和選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)，同時(shí)采用Climeon公司的熱電解決方案，利用柴油機(jī)的廢熱發(fā)電，從而減少油耗和二氧化碳排放量。

雖然豪華郵輪行業(yè)在船舶設(shè)計(jì)、建造應(yīng)用新技術(shù)方面勇氣可嘉，但郵輪體積及噸位的進(jìn)一步增加意味著螺旋槳的功率將不斷加大，這對(duì)于郵輪的舒適度乃至流體力學(xué)效率提出了更高的要求。

為此，業(yè)界必須對(duì)郵輪的艉部給予更多的關(guān)注。近期，大西洋造船依托其龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，已開(kāi)始首次自行設(shè)計(jì)、制造螺旋槳。據(jù)悉，這家船廠生產(chǎn)的首批兩根螺旋槳將為其新建的一艘郵輪配套。

芬坎蒂尼將為維珍郵輪建造的豪華郵輪設(shè)計(jì)效果圖