處于全球新時代變革下的航運產業

文/ 中遠集裝箱運輸有限公司 張榮忠

處于全球新時代變革下的航運產業

文/ 中遠集裝箱運輸有限公司 張榮忠

從全球低碳節能形勢促使航運業變革入手，探討航運產業處于全球貿易大變革的中心問題，介紹無壓艙水船舶的三種設計方案：V形船身、單一結構船身、貫通流系統船身，指出航運產業作為全球供應鏈的一個重要環節，應該率先進行創新改革。

航運業；低碳；節能；無壓載水船舶

世界上一切事物均會發生變革，不過其規模、速度、量變和質變分別不同。全球貿易大變革也是理所當然的事情，而航運產業正處于全球貿易大變革中心。

就在不久前，全球遠洋承運人中的一些人士還在鼓吹設計建造更大運力船舶、加快船速、弘揚規模經濟，從而獲得航運產業更佳績效，而現在卻談論起集裝箱航線班輪慢速航行優勢如何顯著、中小型集裝箱船舶與超級貨船相比經營成本更低廉而績效更高等。航運產業權威人物的理念在變，企業經營理念和操作方式在變，技術要求和績效衡量標準也在變，這一切足以讓人感覺到當前全球貿易基本條件在變，國際供應鏈格局在變，航運產業正處于新一輪變革中。

目前航運產業討論的熱點問題不再是其船隊規模世界排名幾強，而是如何讓其船隊節能減排績效更上一層樓，如何把集裝箱和其他貨運成本降低到盡可能低的水平。還有一些人在全球經濟衰退和國際金融海峽肆虐之時，甚至大膽地想到進一步投資開發船舶動力能源技術，如風能、太陽能、燃料電池、納米技術和核能動力等，以部分或全部替代驅動船舶的石油產品。總而言之，作為全球供應鏈中重要環節之一的航運產業，正隨著全球經濟大變革而率先在船舶設計建造、船舶動力能源、節能減排和船舶環保技術創新等方面實施變革。正如航運產業在過去200多年內經歷過的船舶動力依靠風帆、蒸汽輪機、蒸汽渦輪發動機、柴油機和核動力等大改革和大創新階段一樣，現在的改革和創新也都是為了滿足全球貿易格局大變革的需求。

一、低碳節能形勢促使航運業變革

航運產業過去幾年依靠全球貿易全球化的變革潮流，包括全球外包產業不斷擴大，供應鏈越拉越長，進出口貿易量不斷增長，礦砂和煤炭等散雜貨和集裝箱船運量迅速上升。遠洋承運人順時而行，擴大投資和組建更大規模的集裝箱船隊、油船液化天然氣船隊、干散貨船隊、滾裝船隊等，貿易主干航線和支線延伸到天涯海角，從而取得航運經濟規模與日俱增、航線運量迅速上升的業績。問題是目前正在進入的全球貿易大改革時代正史無前例地與碳足跡掛鉤，低碳節能港口、低碳節能船舶、低碳節能倉庫、低碳節能供應鏈、低碳節能建筑、低碳節能社區、低碳節能城市和低碳節能集裝箱運輸等技術頗受人關注。國際清潔運輸委員會提供的報告稱，全球遠洋貨船排放的二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳分別相當于全球交通運輸排放總量的14%、5%、2%。該報告稱，全球遠洋貨船排放的二氧化硫量超過全世界汽車、卡車和公共汽車的排放總量。有不少船公司為了節省成本拒絕使用價格比較昂貴的船用清潔燃料，故意避開清潔空氣執法嚴厲的美國和歐洲港口，掛靠到環保法律執行相對松弛的發展中國家和地區港口，逃避法律監管，其船舶動力機械的廢氣排放無法被實際控制。如果再不采取嚴厲措施，預計到2020年遠洋船舶廢氣排放量將在目前基礎上擴大2倍。

不少國家和地區要求航運船舶節能減排、降低溫室氣體排放量的法律法規越來越嚴峻，迫使航運船舶不得不使用優質價高、溫室氣體排放量相對較低的燃油，于是船舶航運成本大幅度飆升。例如美國西海岸加利福尼亞州長灘港環保法律規定，凡是進出長灘港的遠洋和近洋集裝箱班輪和其他貨船在掛靠該港碼頭期間均必須遵守相關環保法規，在距離港區40 n mile范圍內必須使用所謂的清潔燃料，也就是價格昂貴的凈化燃料油，船舶進出港口航速不得超過12 kn，船舶在停靠碼頭期間必須改用岸電，停用船用內燃機發電。實施港口清潔空氣法案，尤其是大幅度降低集裝箱港口碼頭空氣污染程度其實是一項投資巨大的綜合工程。根據美國交通運輸部門提供的報告，到2020年美國各地港口實施清潔空氣法案大約需要200億美元，也就是說年均花費15億美元，這些資金中的一部分來自美國聯邦和州政府，其余大多來自航運產業和托運人。可以斷定，與生態環境保護、降低地球溫室氣體排放量和市場價格高位震蕩燃料油等重大因素密切掛鉤的全球貿易大變革和航運產業再度進入另外一個創新時代的結果是，航運產業前進步履將變得更加沉重艱難。目前美國一些環境保護組織積極主張通過國際海事組織制定和實施達到全球港口環保標準的相關港口清潔法案，具體規定遠洋貨船使用的燃料油標準是國際港口清潔法案的當務之急，因為目前還有大批遠洋貨船在航行途中使用價格低廉、品質惡劣、排放廢氣中的有毒物質含量居高不下的燃料油。至少在國際港口清潔法案立法過程中的第一步，必須想方設法監督和促進世界各國和地區遠洋貨船使用標準燃料油，初步控制廢氣排放中的有毒和有害物質含量，降低遠洋貨船對地球空氣的環境污染。從長遠來看，應通過技術革新改造想方設法促進遠洋貨船使用清潔燃料。

加拿大帝國商業銀行（CIBC）首席經濟學家杰夫-魯賓認為，現在不少人還沒有看到航運產業前面還有更加艱辛崎嶇的道路要走。全球化經濟離不開航運產業支撐，那么想方設法控制和降低航運產業經營管理成本已經成為業內外人士迫在眉睫的任務，其中最重要的一項就是設計、建造低碳環保貨船和船用發動機。人們現在把改革航運產業的重點集中到船舶和船用發動機設計建造上是無可非議的，但是這還不夠，更為重要的是要通過船舶慢速航行、優化船舶發動機設計建造質量和使用高級燃料油等方式，達到低碳減排目標，不斷降低航運船舶發動機使用每升燃油排放的二氧化碳溫室氣體總量，從而促使航運產業大改革，尤其是要從全球物流整體服務成本方面衡量整體績效。

二、船舶壓艙水的問題

除了低碳減排外，航運產業當前需要應付的另外一個棘手問題就是船舶壓艙水。據國際海事組織統計，全球地區之間來往航運的船舶壓艙水轉運總量年均超過40億 t。僅僅是為了保持船舶航運安全穩性而不得不在船艙中打進如此巨量的壓艙水，不僅耗費大量海洋運輸的能源、人力和物力，而且壓艙水已經成為當前世界海洋的四大污染源之一，壓艙水中大量污染源隨著航運船舶被帶到世界各地。正因為船舶壓艙水造成了種種弊端，人們又把目光集中到設計制造船舶的專家們的身上，既然這些船舶專家年復一年地設計制造種類那么多的帶壓艙水的船舶，那么是否能夠設計制造出無壓艙水的現代化船舶，從而從根本上消除船舶壓艙水跨越海洋運輸的可能性?初步答案出來了，美國密歇根大學米希爾-帕森斯博士在美國造船與輪機工程師協會所發表的論文專門談到無壓艙水船舶的項目設計課題，并且專門就三種項目的設計方案進行了討論。

（1）V形船身。無壓艙水超大型油船船體項目設想最初是由安德斯-烏爾瓦森教授在瑞典哥德堡的渣爾墨斯大學提出的，美國造船專家和輪機工程師在其無壓艙水船舶項目設想的基礎上，于2003下半年逐步發展成無壓艙水船舶項目設計構想，其最大的特點是船體下半部分更加細長，船底呈現明顯向下突出的V形，促使船舶水尺深度足夠配合空載時的重量。首先，通過電子計算機對造船專家們初步推選出來的兩種無壓艙水船型設計方案進一步修改后，再在電腦上進行穩性、阻力、載貨量和其他經濟參數方面的測評，其結果是：代號為“最佳”的第一種無壓艙水船體設計方案的主要目的是設計建造在無水深限度航道上航運的無壓艙水船舶，其船體型深為35 ft，滿載吃水27 ft，船身最大寬度為56 ft，載貨量超過300 000 t。代號為“馬六甲型”的第二種無壓艙水船體設計方案的發展方向就是建造適合于從波斯灣經過馬六甲海峽，至遠東地區中國、日本、韓國的航運船舶，其船身最大寬度可以達到79 ft，型深為30 ft，滿載吃水為21 ft，載貨量為280 000 t。通過電腦模擬反復測試初步證實，“最佳”型無壓艙水油船可以十分順利地在風浪不大的海洋上航行，而“馬六甲型”無壓艙水油船的航行情況較差，原因是其船體加寬后造成船底部分在水中深度不足。如果遇到海洋惡劣天氣和狂風惡劣，這兩種類型的無壓艙水油船的備用壓水艙內必須分別打進15 000 t和35 000 t壓艙水，以便增加其航行穩性，確保船舶安全。在同樣條件下的傳統特大油船則必須載有至少80 000 t壓艙水才能達到國際船舶防污染公約所規定的船中吃水不少于8.4 ft的標準，由此可見無壓艙水油船的優勢還是十分明顯的，尤其其設計理念并沒有被所謂“無壓艙水”所約束，在船體內還是安排了備用壓水艙，可以在航行途中根據天氣和海面風浪情況靈活機動地決定在備用壓水艙中打進多少壓艙水，增強其船體的安全穩性。因此V形船身無壓艙水船舶并非絕對排斥壓艙水的，而是在最大限度內讓船體瘦身，減少船身在海洋航行中的阻力，其中“最佳”型無壓艙水油船減少33%的阻力，“馬六甲型”無壓艙水油船減少25%的阻力，從而節約航行動力所必需的燃料。總而言之，V形船身設計盡管在大海上遇到狂風惡浪時還是需要打進壓艙水，以確保其穩性和安全，但還是在相當大的程度上解決了由于減少壓艙水所帶來的種種問題。米希爾-帕森斯博士在其報告中指出，通過擴大污水溝的高度和適當增加船底平面寬度等技術革新措施，可以安全航行的V形船身油船肯定可以成功地被建造出來。

（2）貫通流系統船身。就是用來替代貨艙四周、位于壓水線以下縱向結構的傳統型壓水艙，其最大的特點是把原來的封閉式改為前后開放式，在船頭壓水線下設置進水口，在船尾有排水口，海水不斷地從船首壓水線下進口處涌入，再迅速地從船尾壓水線下排水口排出，既可以起到原來的壓水艙作用，又可以減少船舶的負荷。利用船首和船尾進出口水流的不同壓力，控制貫通適壓水艙內的水流速度，同時又能夠確保貫通流系統壓水艙不會把其他地方的海水帶到另外的地方，而且在貫通流壓水艙內穿越而過的海水始終是當地海域中的海水，從而達到國際海事組織有關海洋環境保護的種種規定。

毫無疑問，所謂貫通流系統船身中的壓水艙是迄今為止革新意義最大的造船理念，其最大的特點是保留事實上的壓水艙，只不過把壓水艙內的死水變成前進后排的縱向貫流的活水，從而從根本上解決壓艙水把微生物、污染物等在全球海洋帶來帶去的擴散問題。其最大缺點就是盡管改成貫通流系統的壓水艙仍然占有船舶相當大的空間，而且由于船舶結構的需要，除了縱向壓水艙外，還得保留部分無法改為貫通流系統的橫向結構的壓水艙，而這些與傳統船舶壓水艙毫無兩樣的壓水艙內的水仍然會傳播污染物、沉淀物和微生物等。目前造船專家們正在集中力量攻克這個難關，把主要精力放在盡量壓縮橫向結構壓水艙的容積上，也就是盡量減少船舶所載運的封閉壓艙水量，盡量增加貫通流壓艙水的功能。這種貫通流系統船身中的壓水艙的最大缺點就是增加航行船舶的阻力，從而增加船舶動力所必需的燃料的消耗量，降低船舶推動力效率，米希爾-帕森斯博士在其報告中指出，通過進一步改進流體動力設計，這些問題中的大部分可以得到解決。

（3）單一結構船身。其設計方案的最大優勢是通過在船底部位設置一個向后開放的內凹，其船底形狀猶如一只倒置的前封后開的拖鞋，這種船型可以促使船舶輕載時產生較大的水尺。但是這種單一結構船型設計方案的缺點是與傳統船型相比，其船身接觸海水的面積大幅度擴大，船舶的船舷和衡量的長度增加。不過米希爾-帕森斯博士認為，通過船底兩側向下“蟬翼”所產生的空氣潤滑的應用，這些不足之處可以被降到最低。設計者將空氣潤滑作用與發動機廢氣排放結合在一起，也就是說船舶發動機的廢氣不是向上排到空氣中，而是向下通過船體內凹處向船尾方向排放，一方面發揮其空氣潤滑功能，另一方面也讓廢氣中的二氧化碳、一氧化碳、各種顆粒污染物和硫化物溶解在海水中，從而減少航行船舶對海洋空氣和港口碼頭環境衛生所造成的威脅。目前這種單一結構船身型船舶已經在荷蘭代爾夫特大學試造成功，其載重量為4000 t，船速為14 kn，沒有壓水艙，從試航檢測的各種設計參數來看，其效果基本上達到了真正無壓艙水船舶的標準。

英國勞埃德船級社的高級專家格蘭漢-格林思密斯船長在談到形形色色的無壓艙水船舶設計方案時說，迄今為止還沒有一種完全可以實際使用和在海運市場富有競爭力的船舶設計方案可以從根本上消除壓艙水，目前不少所謂無壓艙水系列船舶其實還是有壓艙水的，例如所謂持續流通的壓艙水在船底縱向穿流而過，從理論上講，其壓水艙中的水是當地海域的原水而不是從其他地方港口和海域帶過來的，但是在實際使用時，這些所謂縱向貫流壓水艙內壁還是會有海生物、微生物和沉淀物產生，到一定時候還會被從一地帶到另外一地。而有些其實還是有備用壓水艙的船舶會被人誤解和對其壓艙水污染環境的威脅放松警惕，因為這些船舶壓水艙內的水還是有可能在其他地方排放，從而造成海洋污染的。萬事開頭難，在造船科學技術、國際海事組織法規標準和設備設施的應用方面本身就十分復雜的無壓艙水船舶的問世更不例外。從上述三種無壓艙水系統船舶設計理念和方案的介紹來看，人們似乎已經看到從根本上解決壓艙水問題的光明前景。

三、結 語

英國倫敦《勞埃德新聞報》（Lloyd’s List）于2010年4月30日發表評論：當前航運產業必須適應一個新世界秩序，低碳減排航運產業新時代正在形成，一開始是演變，接著就是大變革。盡管有關地球氣候變暖起因的大辯論并沒有結束，有人甚至認為地球氣溫升高與二氧化碳排放量增大無關，但是當前節能減排、降低和限制航運船舶溫室氣體排放運動已經達到勢如破竹、不可阻擋的地步。現在不少國家和地區甚至國際組織已經或者正在制定法律法規，要求全球船隊在2005年的基礎上到2020年減少二氧化碳等地球溫室氣體排放總量的20% ~ 30%，到2050年將降低50%。這個標準似乎特別苛刻，但是根據現有船舶和動力系統設計建造技術，尤其是航運產業一向堅持改革創新傳統，航運船隊低碳減排的偉大目標是完全可以達到的。航運產業從業人員必須清楚地看到，他們的首要任務是提高船隊績效、優化船舶能源使用率、想方設法做到低碳節能。千萬要記住，航運產業并不是全球供應鏈的領頭羊，而僅僅是全球供應鏈的一個重要環節，但是航運產業正處于全球貿易大變革的中心，因此應該率先進行創新改革。

Shipping industry being at heart of global trade revolution

ZHANG Rong-zhong