LNG 燃料动力船舶常见的燃料补给方式对比

孙树海，何金平

(1.中海油能源发展股份有限公司销售服务分公司 天津 300452； 2.中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司 天津 300452)

0 引 言

随着传统燃料价格的不断上涨，国际海事组织对船舶排放新法规的不断出台，以及国家关于“节能减排”的政策要求，人们对作为清洁燃料的LNG的需求正不断增加。随着LNG燃料在船舶动力燃料上的应用，其替代传统燃油作为船舶动力燃料成为航运行业的趋势。近年来，在各类型船舶的建造中，船东对船舶采用LNG燃料动力越来越青睐。但是随着采用LNG作为燃料的船舶数量越来越多，对LNG燃料的加注方式选择是船舶运营中不得不考虑的一个重要问题[1]。

目前国内LNG燃料动力船舶主要集中在渤海、长三角、珠三角和南海与长江内河航道，运输路线经历沿海主要LNG接收站，如大连、珠海、粤东、莆田、宁波、上海和天津等LNG接收站。但是受限于大型接收站的燃料加注各方面因素的影响，LNG燃料动力船舶对多样化的加注需求日益凸显。

1 LNG燃料动力船舶燃料加注方式

1.1 槽车对船舶加注

通过槽车的液罐向停泊在港口的LNG燃料动力船舶充装LNG，称为TTS(Tank truck-to-ship bunkering)。通常在危险品码头将槽车从LNG站运来的LNG采用挠性连接臂或低温软管来加注，也可通过连接移动式 LNG加注撬进行加注。1辆LNG槽车液罐通常装载约49m3的LNG，约1h可以完成全部LNG的加注。根据目标船舶配置LNG储罐的情况，通常需要采用多辆槽车同时进行加注。槽车加注方式具有很大的灵活性，为船东、管理公司和加注方提供了便利。

槽车加注以其诸多优点，如LNG便于操作、方案投入低、作业灵活，几乎可以在任何危险品码头从事LNG加注，地址选择范围广，目前该加注方式应用比较广泛，相对其他方案具有优势。

槽车加注对小舱容船舶的加注具有较大优势，但是对大舱容需求的加注有其自身不足，其充装速度有限，同时对于大型舱容船舶加注能力具有局限性。槽车加注通常采用槽车自身储罐自增压或移动式加注撬。LNG槽车储罐本身属于危险品且槽车安全阀起跳压力约为0.75MPag，如操作不当会存在安全风险，相比岸站对船和船对船加注方式，此加注方式对公众的风险更大。对比其他方案，槽车加注可以作为初始的解决方案，便于在进行大规模LNG加注设施投资前详细地了解市场状况[3]。

1.2 岸站对船加注

LNG岸基加注站主要是将LNG的装卸、储存及配套的供电、消防、控制设施设在岸上的LNG站区内，配套设置LNG加注臂或软管等加注设施，实现岸上储气、靠岸加气的功能。岸站对船加注(LNG intermediary terminal-to-ship via pipeline，简称TPS)如图1所示，其作业方案是在岸上的站场进行LNG的卸车与储罐储存，对外加注LNG时，储罐内的LNG经LNG低温泵加压后通过LNG加注臂或软管向船舶加注LNG燃料，同时将船舶LNG储罐产生的蒸发气BOG返回到岸上。

图1 码头式固定LNG加气站 Fig.1 Dock-type fixed LNG bunkering station

LNG岸站加注不仅能进行大容量的充装，也可对便携式液罐进行充装。岸站加注方式的加注速度比槽车加注快很多，在传输速度和容量的设计上也很灵活，能满足特定客户或普通客户的需求，但是从地理条件上看仍然存在约束，因为岸站加注需要有位于码头附近的固定设施，船舶与岸站需要系泊等各系统的兼容[4]。

岸站加注相对来说建站方案投资较小，储气罐布置于岸上，目前陆上LNG储存和运输技术比较成熟、安全可靠性强，且即将有国家规范作为依据，便于接收陆上槽车运输的LNG气源，在岸上LNG卸气的同时可以进行船上LNG加气作业，也可以实现功能的扩充，建立水陆两用的LNG加注站。

但是，由于LNG加注站为危化品码头，岸站要求加注口周边25m半径范围内不应布置和作业无关的设施，所需岸上的地面积较大，在报批报建的审核方面需要通过住建部门和海事部门的共同批复，前期审批较为复杂[5]。另外，其固定设备的投入和站址的建设使本方案的灵活性较差，需要相对稳定的加注 市场来满足经营，投资与收益方面均不如槽车加注 灵活。

1.3 便携式液罐替换加注

便携式液罐传输与槽车、岸站加注存在本质差别，便携式液罐传送方案并非现场对LNG船舶的加注，而是通过更换LNG标准燃料罐实现。便携式液罐可直接上船用作燃料储存，这种方式下的LNG加注量是很灵活的，可以根据便携式液罐的数量而定。

1.2.1 起搏器综合征 起搏器综合征是指单腔心室起搏过程中，因心房收缩时恰逢心室起搏收缩、房室瓣关闭，心房血向静脉返流并激活心房压力感受器，引起反射性血压下降等血流动力障碍。发生率为5%～10%。

便携式液罐替换加注十分方便，可在低峰期通过槽车完成便携式液罐的加注，待LNG船舶用户到港后提供LNG便携式储罐替换。便携式液罐传送方案的优点是操作便捷，加注船舶频率高，方案投资成本低，码头条件约束低。

便携式液罐传送加注方案的不足是要求船舶必须使用便携式液罐且液罐和船舶设计必须兼容，另外，便携式液罐需要更多的连接管路，这会增加泄漏的概率及便携式液罐操作风险。

1.4 趸船加注

趸船加注(Pontoon-to-ship bunkering，简称PTS)，是通过一艘LNG加注趸船为LNG燃料动力船舶提供安全、可靠、高效的LNG燃料加注。效果图如图2所示。

图2 LNG加注趸船效果图 Fig.2 Effect diagram of LGN bunkering pontoon

LNG加注趸船主要由趸船的船体、轮机、电气和加注系统等部分组成。趸船加注系统主要由LNG低温储罐、加注臂或软管、工艺管路和控制系统等部分组成。

LNG加注趸船是将LNG的储存、加气设施及配套的供电、消防设施均设在位于河道的LNG趸船上，岸上设置地中衡、LNG槽车回车场、缆车绞车房、生产辅助用房等设施，在LNG加注趸船上储气、加气，其平面布置图如图3所示。

图3 LNG趸船加注方案总平面布置图 Fig.3 General layout of LNG pontoon bunkering scheme

LNG趸船加注的优点是LNG加注趸船作业时加气受水位变化的影响小，适应性强，加气操作方便；LNG输送管道短，管道LNG损耗小；另外，岸上占地面积较小，所涉及的报批、报建手续单位相对比较单一，目前相关的规范《液化天然气燃料水上加注趸船入级与建造规范》已颁布实施。

缺点是LNG储存于趸船上，不便于接收陆域LNG气源，利用槽车补充量局限性较大，小型船舶补充还未发展健全；另外，颁布的趸船相关规范中限定了加气与卸气不可同时进行，这样限制了加气规模；同时，趸船的建造需要一定时间，所选设备需得到船级社的认证，最主要的是其建站投资比较高[6]。

依据《液化天然气燃料水上加注趸船入级与建造规范》中的等级划分，加注趸船能布置的最大罐容为600m3，比较适用于小罐容天然气燃料动力船补给LNG。在市场比较成熟的港口适合采用趸船+码头式的建站方案，这样可以锁定用户，操作和维护也比较简单[7]。

1.5 移动加注船加注

LNG移动加注船加注(Ship-to-ship bunkering，简称STS)，是LNG加注趸船加注功能的延伸，不仅可以为停靠在码头的船舶进行加注，而且能为出海的船舶在作业地点进行加注，增强船舶的续航能力，如图4所示。目前移动加注船的相关规范《液化天然气燃料加注船舶规范》也已颁布实施。

图4 移动加注船效果图 Fig.4 Effect diagram of moving bunkering pontoon

移动加注船可以在码头进行LNG加注，也可在船舶运行时在锚地或海上进行LNG动力船的补给；船对船加注具有高度灵活性，可以在码头和海上对各种类型的船舶进行加注，而且船对船加注LNG的装载率高、加注容量大。LNG移动加注船具备机动、灵活等特点，服务范围广，比较适用于沿海水域或者锚地对外加注LNG[8]。

移动加注船的最大特点是配置高，造价比较昂贵，投资大。该方案不适合在大风、大浪、能见度低、暴风雪、急流和强海潮等恶劣天气下进行作业，停泊时须把握好停泊时机，还应配置适当的护舷材和充足、牢靠的锚绳/锚索等。

1.6 接收站LNG返输加注

LNG接收站通常也可提供2种船舶补给方式，一是利用现有LNG船舶的大码头，二是利用现有接收站的工作船码头。前者可为大型LNG燃料船进行加注，后者可为中小型船舶进行加注。接收站返输流程为LNG经由返输管线从储罐通过输送泵将LNG输送至船上的LNG燃料罐。其优点是对于大型船舶比较适宜，可进行快速、大量LNG加注作业，其操作类似于LNG外输作业；缺点是LNG接收站设计都较大，从加注量、码头靠泊、靠泊窗口等方面都适宜大舱容船舶的加注，对于小型LNG燃料动力船舶则无法加注，作业覆盖面比较窄。

2 结 语

近年来LNG燃料加注产业在法律法规、技术等方面都取得了快速发展，从最初的槽车到多样化加注模式，技术上都比较成熟，也各有优缺点。通过深入分析以上6种加注方式，在船舶实际加注设计中针对既定的目标船舶加注。如果采用固定码头加注方式，选用在接收站直接加注或者在危险品码头采用多辆槽车进行加注，LNG供给侧的投资成本可大幅度降低，但会增加受注船舶港口使用费用和其进港与燃料补充航程的时间；同样，内河航道船舶航线相对较为固定，在燃料加注中可以考虑使用趸船和便携式液罐传输等方式；对于LNG燃料舱大舱容船舶的加注，在LNG燃料动力船舶设计阶段需要考虑后期的加注方式，常规往往采用移动加注船或岸站返输等方式，如果停泊在锚地可选用移动加注船舶方式进行加注，以减少受注船舶的相关费用及船舶使用时间。本文通过分析各种LNG加注方式，为LNG燃料动力船舶在LNG燃料加注方面的选择提供参考。■