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广东船企试水LNG海洋船舶

来源:中国船舶网浏览数:51 

    我国早在2013年就通过交通运输部发布的《交通运输部关于推进水运行业应用液化天然气的指导意见》(以下简称《指导意见》)阐明了在水运行业推广天然气的决心和思路,先内河、再近海、后远洋,逐步推动清洁能源应用、调整用能结构、促进水运业减排。此后,一系列配套文件相继出台,江苏、浙江、广西、山东、安徽、广东等地的示范项目纷纷取得不同阶段的成果,天然气-柴油双燃料动力、纯天然气动力船舶正不断涌现。

   除此之外,一些天然气动力海洋船舶建造项目也在实施当中,浙江华祥海运投资的双燃料动力LNG运输船、扬州国裕船舶制造有限公司在建的1400TEU双燃料集装箱船等,都是我国造船业在天然气应用领域迈出坚定步伐的具体体现。作为三大造船基地之一,珠江口造船基地以及其辐射区,无论出于遵循国家政策方向,还是行业发展的必需,在天然气技术研发、推广和应用方面责无旁贷。

   土壤:行业需求+国家政策

   近几年国际海事组织(IMO)环保新规对航运和船舶行业的压力已经是老生常谈,如果说《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL)附则Ⅵ修正案关于2020年船舶燃油含硫量必须低于0.5%的要求离我们还有5年的话,那么2016年进入排放控制区(ECA)的船舶全部实施氮氧化物(NOX)第三阶段标准(Tier Ⅲ)就是达克摩利斯之剑,2015年进入ECA燃油含硫量必须低于0.1%更已成套在脖子上的绳索。

   在传统柴油机技术对此要求无能为力的情况下,燃料转换、安装废气后处理装置、使用天然气,是行业在对比多种技术后选择的三个较为有效的方案。而这三种方案从可持续性来说,似乎天然气这个选择更长远一些。其储量充足、价格有优势,而且与传统燃料相比,充分燃烧的天然气可减少NOX排放20%以上,没有硫氧化物(SOX)和颗粒物排放,环保指标十分优异。于是,曼恩、瓦锡兰、罗·罗等国际知名船舶主机品牌纷纷推出各种规格的天然气-柴油双燃料主机或纯天然气主机,以满足不同船东的需求。

   而天然气在我国水运行业的推广也正逐步展开。在《指导意见》出台后,去年,交通运输部相继发布了《水运行业应用液化天然气试点示范工作实施方案》《水运行业应用液化天然气首批试点、示范、示范区项目名单》等文件,批准了16个较大规模的试点项目。今年4月27日,广东清洁能源(LNG)动力船产业联盟成立,由广州航运交易所、华南LNG动力船舶应用研究中心、中海油气电集团有限公司、南车玉柴四川发动机股份有限公司、国家水运安全工程技术研究中心、广州市新怡船舶修造有限公司、清远市恒辉新能源船务设备有限公司、广州市番禺珠江船舶货运有限公司等涵盖航运、造船、船配、船舶交易、设计院所等8家单位共同成立的产业联盟,拉开了广东内河水运行业推广天然气应用的序幕。为打造“大宗货物绿色运输北江示范项目”,广东将首批建造5艘LNG动力船,并计划年内落实50艘LNG动力船建造计划。

   广东某大型造船企业产品开发负责人认为,无论是从行业发展角度,还是国家政策角度,天然气动力的应用都是造船业不可避开的发展方向。作为船企,应主动适应这一发展趋势,越早研发、技术储备越成熟,越早推出、越能占领市场制高点。

   谋划:工作船、客滚船先行

   基于此认识,广东造船企业及设计院所早在“十一五”时期就开始介入天然气动力船舶的研究。广州船舶及海洋工程设计研究院在2009年开展了小型LNG运输船的可行性预研究,并形成了研究报告及多型LNG运输船的技术方案,随后又完成了珠江380客位LNG单燃料游船的研发。

   近两年,广东造船企业开始陆续获得LNG动力海洋船舶的订单。2013年底,当时的广州中船黄埔造船有限公司(现中船黄埔文冲船舶有限公司)精心打造的两艘全球首制6500马力多功能全回转液化天然气(LNG)和轻柴油双燃料港作拖船“海洋石油521”号和“海洋石油522”号完工交付。这是我国首次自主研发的使用LNG燃料和船用轻柴油双燃料的多功能环保型拖船,为双燃料发动机推进、双机双舵桨中机舱型拖船,其主机以船用0号轻柴油和LNG为燃料,在使用LNG动力燃料模式下,该型船与采用柴油机的常规船舶相比,二氧化碳减排25.51%,二氧化硫减排88.52%,氮氧化物减排84.96%,燃料费用节省约30%。

   2014年11月,当时的广州广船国际股份有限公司与国际著名客滚船营运公司瑞典Gotland航运公司签署的1+1艘大型豪华客滚船建造合同正式生效。该船的推进系统将采用国际最先进的“天然气/燃油”双燃料主机配可调距螺旋桨推进,总长199.99米,宽25.2米,服务航速达28.5节,载客量超过1600人,是目前世界上速度最快、性能最优、最节能环保的大型豪华客滚船。据悉,广船国际从2009年开始跟踪洽谈,反复与丹麦设计公司、主推进系统厂商、电气设备厂商、内装供货厂商等就本项目进行沟通,研讨技术难点,分析成本结构,最终以诚意和专业夺得了这份订单。据悉,这是广船国际第一艘双燃料动力船舶,该公司将负责船舶详细设计和生产设计,在抢占先机的同时,更是一次技术的新挑战。

   占位:以创新设计赢市场

   相比起来,工作船、客滚船等船型在所有船型中属于比例较小的部分。在船舶家族中,运输船才是大头,特别是三大主力船型,是我国船舶企业的主要利润来源。根据DNV GL2015年3月的统计数据,全球在运营的LNG动力海洋船舶59艘、新建订单80艘,投入运营及在建的LNG动力船以车客渡船、平台供应船(PSV)及集装箱船为主。也就是说,即便在全球市场上,LNG动力海洋运输船也还是个“小鲜肉”。面对这块还没被太多竞争者“下口”的“蛋糕”,广东船企有抢占市场的“野心”和机遇。

   作为新生事物,LNG动力海洋运输船舶依然存在不少问题。在使用上,LNG作为船用燃料,加气难一直是困扰船东的难题——目前LNG燃料补给需到特定的港口或区域,整个补给过程涉及天然气的液化、运输、储存等诸多环节。没有成规模的LNG基础设施,船东不愿建造LNG动力船;而由于LNG动力船数量少,加气站等基础设施建造得不到足够的持续性资金投入,难以形成规模。在运营上,无论是新建还是改装,LNG动力船舶的成本费用都比传统燃料动力船舶高,而加装圆筒型LNG储罐会占用船舶空间,减少货物装载量,拉长投资回报时间。同时,LNG的使用和设备的维护都要求船东在船员培训方面加大投入。

   针对LNG动力海洋船舶的一些实用性问题,广东船企力图以创新性的设计赢取船东的青睐。黄埔文冲公司从2012年开始进行双燃料船舶的预研工作,对比了不同的储气罐技术、双燃料主机设计技术后,逐渐明确设计思路。该公司在成熟产品1700TEU集装箱船的基础上进行设计,以瓦锡兰低压双燃料低速机技术为动力基础,首创采用了相当于集装箱大小的、可吊装移动的储气罐。

   这个创新性做法,对船企来说,设计和生产均更简单,不需要按照圆筒型储气罐的形状进行单独设计、施工,减少对设计和生产的要求,降低了对生产周期的影响。对船东来说,由于该储气罐尺寸与标准集装箱相当,船东可根据航线的实际情况灵活调整LNG储罐和载货集装箱的比例,便于控制运营成本。同时,在加气时,只需要将空的储气罐吊走,再吊装加满的储气罐即可,如有需要,甚至可在海上进行吊装。储罐的加气过程可以在陆上、异地完成,不仅可以降低加气的安全风险,还能节约加气时间,减少加气站布局的影响。在当前加气站还没有形成网络的阶段,该型船舶也可以实现全球航行。

   值得一提的是,广东船企抢占LNG运输船还有一个便利条件——主机可实现当地配套。位于珠海的玉柴船舶动力股份有限公司具备双燃料低速机生产能力,该公司目前手持8台玉柴-瓦锡兰5RT-flex50DF低压双燃料船用低速机订单,首台该型机将于近期交付。

   遇阻:低迷之下练内功

   要想打开LNG动力船舶市场,现在是最好的时候,也是最坏的时候。IMO的环保新规确实迫使航运公司对新技术进行投入,但航运市场迟迟未到的复苏却又阻碍了他们对投资回报期较长的技术进行投资。很多船东选择燃料转换、加装废气后处理装置或者绕行ECA等方法,暂时规避新规,对LNG动力等投入较大的技术采取观望态度。

   业界人士认为,随着双燃料主机技术不断成熟,各种新型LNG储气罐将不断出现,远洋船舶使用LNG动力已经有了相对成熟的技术手段,而市场景气度则成为影响LNG动力海洋运输船舶开发的最主要因素。据介绍,广船国际也以11万吨油船为基础,分别针对高压供气、常压供气两种不同的主机技术进行了双燃料方案设计,设计方案基本成熟。但由于航运市场低迷而未能在市场上亮相,近期油价暴跌更进一步拖累了油船市场,相关计划也被搁置。

   对船企来说,开发和生产LNG动力船舶还需要考虑多方面风险。相比传统柴油动力船舶,LNG动力船舶设计工作更复杂。这类船舶需要增加储气系统、混燃系统、安全与消防系统等设备装置,船舶结构和配套设备的复杂性增加,在设计上要对管路布置、机舱布局等进行调整,更充分、科学地利用船舱空间。此外,尽管燃料变化对船舶线型不会造成影响,但机舱设备有了局部调整,也要重新进行船舶稳性计算,以保证船舶航行安全。安全性问题更是关键,LNG的安全要求比柴油要高,在其储存和使用过程中要注意防止泄露、防止低温危害。因此,双燃料船的安全设计规格也比常规船高,对防爆区、危险区、应急通道等区域的布置需要按更高的要求进行设计。

   在生产方面,因为增加了储气系统、混燃系统,因此船舶设备、管子数量大为增加,造成生产难度更大、生产周期更长、设备调试工作量更多。同时,要达到较高的舾装完整性,就对生产过程中的工序安排、托盘管理水平、预舾装等提出了更高要求。

   业内专家认为,船企如想勇闯LNG动力船舶市场,首先要结合自身实际情况进行详细的市场调研,了解市场需求;其次,在选择产品类型时,要以成熟产品为基础进行开发,在擅长的领域进行开拓,双燃料技术在全球范围内都属于起步的技术,不确定因素很多,在成熟产品上进行研发可以减少和控制风险;同时,还要针对不同品牌的双燃料主机技术进行方案设计和成本核算,这是由于不同的主机需要配套的设备存在相当大的差异,如采用高压供气主机,就要增加加压系统、后处理系统等,机舱布局、管路设计也会随之变化,船企需要仔细核算生产成本,才能作出准确报价。