LNG水上加注站：中国船企新机遇

本刊特约记者 辛吉诚

LNG水上加注站：中国船企新机遇

本刊特约记者 辛吉诚

中国船舶工业参与国际市场竞争以来，已经历过不止一轮船市周期。期间，“一拥而上”导致的结构性产能过剩、热门船型的“由热转冷”，都给造船人带来了深刻教训。因此，船企在做好当下生产经营工作的同时，还必须及早布局，做好新产品预研工作，以抢占市场先机。未来将有哪些细分市场可能存在商机？本期《船舶经济贸易》将为您分析解读。

——编者

Jensen Maritime在2015年推出了两型LNG加注驳船设计方

成本控制与生产管理水平较高的船企在浮式加注站方面更具竞争力，具有半潜式平台建造经验的船企在半潜式加注站建造方面拥有先天性的优势。

近年来，不断进步的气体燃料发动机与双燃料发动机技术，为今后民用船舶动力装置的更新换代奠定了技术基础，而未来全球范围内油价的持续提升，有望进一步缩小液化天然气（LNG）与燃油之间的价格差距。随着全球范围内石油资源的日趋枯竭与海事环保要求的日益严格，以LNG为代表的气体燃料将逐渐取代燃油成为船舶最主要的燃料。与燃油相比，气体燃料在储存和运输的过程中往往具有更高的风险，这意味着，未来气体燃料加注将呈现出与目前燃油加注完全不同的模式。

LNG取代燃油是大势所趋

传统石油资源的日趋枯竭是未来船舶可能采用LNG动力装置的主要原因。英国石油（BP）发表的一份关于全球能源统计报告显示，目前世界每年石油消费量是新勘探的石油量的4—5倍，而且这些新勘探的油田多位于深海，开采的技术难度和成本都很高。按目前的开采速度计算，目前全球范围内已探明的石油储量仅可供人类开采40年左右。这意味着40年后，全球范围内的能源结构将发生实质性的转变。从目前人类对于能源技术的掌握情况来看，天然气最有可能取代石油成为人类主要能源型式。天然气在全球范围内的储存量却相当丰富，目前已探明可开采的天然气总量足够人类使用百年以上。随着全球范围内石油资源的日趋枯竭，LNG逐渐取代石油成为人类最主要的能源型式将是大势所趋。

未来全球范围内环保要求的持续升级也将推动LNG动力装置在航运业的发展。从目前国际公约发展的趋势看，2016年以后新建的船舶需要满足国际海事组织（IMO）关于发动机氮氧化物排放第三级的标准，而2020年以后船舶将不再被允许使用含硫量超过0.5%的燃油或采取其他等效方式减少废气中硫氧化物的排放，这将直接导致未来船用燃料成本的迅速上涨。与燃油相比，LNG在环保方面的优势无疑是非常显著的。LNG是目前世界上能够成熟运用于船舶推进的最为清洁的能源型式，其主要成分是甲烷，理论上甲烷在燃烧过程中不会产生硫氧化物与氮氧化物。当燃烧热值相同时，天然气相对燃油而言能够减少98%氮氧化物排放，97%硫氧化物排放，72%二氧化碳排放和60%颗粒物排放，具有非常明显的环保优势。而由未来国际海事环保要求升级而引发的船用燃油价格上涨也将进一步拉近燃油与LNG在价格间的距离，让LNG在船用燃料市场更具竞争力。

如果说未来采用燃油的船舶发动机燃烧污染物排放问题还可以通过安装尾气处理装置解决，那么国际公约对于船舶能耗控制的要求就只能通过采用LNG解决了。目前，国际海事组织已经通过船舶能效设计指数的型式对新造船的能耗进行了强制性规定。而从目前国际海事公约发展的趋势来看，未来IMO与欧盟都有可能对现行的船舶能耗标准进行升级。根据IMO现行的船舶能效设计指数EEDI的计算导则，船舶所采用的燃料含碳量将以无量纲碳转化系数CF的型式参与船舶的EEDI计算。CF是一个基于含碳量将燃油消耗量转换为二氧化碳排放量的无因次参数。根据IMO的规定，燃油的碳当量为3.1144，而LNG仅为2.75，这意味着在船舶载重量、航速、发动机功率相同的前提下，使用LNG作为燃料的船舶能耗指数将比使用燃油的船舶至少降低12%。21世纪初国际油价的快速上涨让低速丰满船型的设计理念在民用船舶设计中迅速推广，未来的船舶要想通过增加载货量或者降低航速的方法减少船舶碳排放的空间已经非常有限。因此，采用气体燃料很可能是未来船舶满足全球范围内日趋严格的碳排放衡准的最主要途径。

鹿特丹港的LNG加注船设计效果图

陆基加注站的发展瓶颈

船舶LNG动力装置的特点以及LNG自身所特有的风险性共同决定了未来船舶LNG加注站的分布模式。采用LNG作为燃料的船舶续航力不足的特点决定了未来全球范围内LNG加注港将呈现出点多、面广的发展特点。气体燃料储罐及相应的输配气系统在船上布置的特殊要求是制约LNG动力船舶续航能力的最主要因素。尽管在总燃烧热值相同的情况下燃油体积较大，但在常温下液体的燃油舱可以见缝插针地布置在船舶的大部分位置。对于以LNG为代表的气体燃料而言，无论是采用C型液罐还是薄膜型液舱的气体燃料储存舱都会具有一定的几何形状，在船上的布置不及燃油舱便利。与此同时，无论采用何种方式储存气体燃料的储罐与燃油相比都具有更高的潜在风险。因此，在船上布置气体燃料储存舱与相应的输配气系统并不容易。对于甲板面积富裕的液货船而言，气体燃料储存舱与输配气系统尚能布置在露天甲板上，而对于甲板面积并不富裕的干散货船而言，在船舶航行过程中所能够携带的气体燃料数量将受到很大的限制。目前采用LNG作为燃料的船舶续航力通常只有20—22天（约10000海里），而采用燃油的船舶续航力普遍在42天以上（约18000海里）），这就意味着未来船舶加气站的数量要比加油站至少多出1倍才能满足国际海运业对于燃料加注的需求。

然而与燃油相比，LNG在储存、加工和运输过程中都存在更高的危险性。LNG在常压下沸点为-163℃，在储存和驳运过程中一旦发生翻滚或沸腾就会产生大量的可燃性气体，如果这些可燃性气体逸出与周围的空气混合后遇到明火就非常容易发生爆炸。与此同时，储存中的LNG温度极低，如果在操作过程中发生泄漏很容易导致泄漏点周围的设备在低温下迅速损坏而引发连锁反应。因此LNG加注站通常不宜布置在居民区和重要的工业设施附近。无人居住的海岛、人造岛、以及人烟稀少的海岸是设置岸基LNG加注站的理想位置。然而全球范围内城市化进程的不断加速让未来岸基LNG加注站布置地点的选择越来越困难，如何配备足够的LNG加注站将成为未来制约国际航运业顺利发展的瓶颈。

目前在全球范围内建设的LNG加注站依然无法满足未来大批LNG动力船舶商业化运营的需求。以中国为例，在政府节能补贴政策的刺激下，不少从事内河运输的船东已经开始使用LNG动力船舶进行运输，然而这些船舶在营运过程中都遇到了燃料加注点缺乏的烦恼。一些上水船在南京加满燃料后一旦遇到汛期、港口拥挤或其他特殊情况就难以航行到下一个燃料加注点。失去动力的船舶只能在航道附近抛锚等待救援，不少燃料耗尽的船舶一停就是十几天，给货主和船东造成不小的经济损失。与沿江LNG加注站相比，目前国内沿海LNG加注站的配置基本上处于真空状态，短期内很难满足未来航运业的需求。LNG燃料基础设施建设缓慢主要是由于LNG加注站特殊的风险与技术规则导致各国政府主管机关对于岸基LNG加注站建设的方案论证与最终审批都会极为慎重，这一现象在未来很长一段时间内都不会改变。因此，未来船舶LNG加注站需要形成规模必须另辟蹊径。

2016年9月2日，LNG加注船“Coral Energy”号在哥德堡港为“MT Ternsund”号加注LNG

海上加注模式将成主流

近年来欧洲地区出现的水上LNG加注站的概念，为未来中国加气港的建设提供了一种全新的思路。与岸基LNG加注站相比，水上LNG加注站的布置相对比较灵活，一旦发生事故对于附近城市和工业设施的不利影响也可以降到最低，从总体上而言优于岸基LNG 加注站的设计方案。从技术角度而言，未来LNG水上加注站可能会出现浮式LNG加注站与半潜式LNG加注站两种船型。

浮式LNG加注站类似于LNG加注趸船的概念。其基本设计思路是将岸基LNG加注站移动到漂浮的驳船上。即在驳船上设置一个或多个LNG储罐和气体燃料输配送系统以满足海上LNG加注的需求。受驳船空间的限制，浮式LNG加注站大多会采用1个或多个LNG储罐储存LNG燃料。驳船本身不具备自航能力，但会配备一些基本的动力设备以满足LNG加注功能的要求。作为加注站的驳船通常会采用系泊或锚泊的方法进行固定。技术门槛低，初始投资小是浮式LNG加注站最为显著的优点。对于绝大部分船厂而言，型线与结构型式简单的驳船在建造方面不存在太大难度，而标准单元化的LNG储罐也属于成熟型产品，系统整体非常安全可靠。然而LNG加注管路多为刚性管道，驳船大水线面的特点决定了其浮态受海上风浪影响很大，船身在大风浪中会发生明显的摇晃，不利于确保LNG加注作业中的安全。因此浮式海上LNG加注站通常只能适用于风平浪静的海湾与内河水域，很难布置在容易出现风浪的沿海地区。

与浮式LNG加注站相比，半潜式LNG加注站更容易在沿海甚至近海的风浪条件下保持稳定。半潜式LNG加注站与半潜式钻井平台结构类似，通常由上体、立柱和下体组成。为提高平台的总体稳定性，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑进行连接。上体是半潜式平台最主要的功能区，主要用于布置各类生产设备。而下体主要为平台提供浮力，因此下体的体积决定了平台的最大承载能力。半潜式平台通常都配备定位设备，在水深300米以内采用锚泊定位，当水深超过300米后需要依靠动力定位装置进行定位。由于半潜式平台作业时下体会完全沉入水面以下，因此海上风浪对于平台稳定性的影响较小，能够有效地确保LNG加注作业过程中的安全。从这个角度来看，半潜式LNG加注站将是未来沿海与近海LNG加注站的主要发展方向。

为船舶工业带来新机遇

从长远的角度来看，LNG取代燃油成为船舶最主要的燃料型式已是大势所趋，而海上LNG加注站很可能成为未来最主要的LNG燃料补充模式。更为重要的是受目前技术条件的限制，LNG动力船舶续航力不足问题也很难在短时间内得到解决，对于未来的航运业而言LNG海上加注站属于“刚需”。因此这对于未来的国际造船市场是非常难得的机遇。特别是对于那些以海洋平台为主要产品的船厂而言，海上LNG加注站概念的出现将为这些船厂开辟出一个全新的市场领域，从而彻底摆脱对于石油投资方的依赖。从这个意义上来说，海上LNG加注站将为未来的中国船舶工业带来新的机遇。

相对技术含量高、建造难度大的半潜式LNG加注站而言，浮式海上LNG加注站的建造门槛较低，其本质就是配备了LNG加注设备的驳船。因此绝大部分船厂都能承担主船体与燃料储罐安装的工作，未来的建造市场相对较为开放。对于采用专用LNG储罐储存LNG燃料的浮式加注站而言，受LNG储罐空间的限制，加注站单位排水量所能够携带的燃料有限，只能在数量上予以弥补，容易实现系列化建造，这对于船厂而言更容易实现盈利。就新建驳船而言，采用旧船改建的驳船作为浮式LNG加注站也是一种不错的选择。受全球性运力过剩与压载水公约生效的影响，目前全球范围内不少货船都存在提前拆解的可能。相对于船舶其他位置而言，20年以内的船舶双层底整体腐蚀情况都不会太严重，稍加修复即可作为浮式LNG加注站的平台。因此浮式LNG加注站技术简单，建造门槛低，未来市场竞争将会比较激烈，成本控制与生产管理水平较高的船厂将更容易胜出。

与浮式LNG加注站相比，半潜式LNG加注站的建造就没那么简单了。由于存在大量的不连续结构，半潜式平台对于结构施工质量的要求远高于常规运输船舶。因此，建造半潜式LNG加注站对于那些从未建造过半潜式平台的船厂而言是一个非常严峻的挑战。与此同时，受上下体间立柱强度的限制，半潜式平台上体的重量通常不宜太大，因此其LNG储存舱最有可能会被布置在理论上没有主尺度限制的下体或立柱空间内。同时为提升舱容利用率，半潜式LNG加注站很可能会采用类似LNG运输船的薄膜型液舱的货物维护系统，这将进一步提升半潜式LNG加注站的建造门槛。不过对于船厂而言幸运的是，绝大部分半潜式LNG加注站都无需配备动力定位装置，因为海上LNG加注站的位置大多在近岸，平均水深在50米左右，最大不会超过200米，仅依靠锚泊定位即可。因此，具有半潜式平台建造经验的船厂未来在半潜式LNG加注站建造方面将拥有先天性的优势，而未来的半潜式LNG加注站建造市场很可能出现垄断。★