中遠海運能源運輸股份有限公司 倪藝丹
面對日趨嚴峻的船舶排放控制要求,雖然未來幾年時間航運業選擇低硫燃料與洗滌塔會較多,但目前看來,采用LNG動力則是遠期趨勢。

國際船舶排放控制要求日趨嚴格。根據國際海事組織《國際防止船舶造成污染公約》附則VI的要求,從2020年1月1日起,國際船舶使用的燃油硫含量降到0.5%。歐盟要求自2010年1月1日起在歐盟港口停泊超過2小時的船舶不得使用硫含量超過0.1%的燃油。美國和加拿大則在兩國主要海岸線外370千米范圍內設置污染氣體排放控制區。我國也于2015年12月出臺了《珠三角、長三角、環渤海(京津冀)水域船舶排放控制區實施方案》(簡稱《實施方案》),設立了珠三角、長三角、環渤海(京津冀)水域3個船舶大氣污染物(硫氧化物、顆粒物和氮氧化物)排放控制區。
LNG以其綠色、環保和節能等優勢而作為船用燃料受到越來越多的航運大國和航運企業的關注。從本質上來說,LNG作為船用燃料取決于三個因素:國際和國家層面對船舶排放限制的規定及標準;必要的基礎設施及技術的可行性;以及LNG作為船用燃料的價格競爭力。
盡管使用LNG作為船用燃料的初始投資成本較高,但能夠一勞永逸地滿足IMO以及EU現行的以及可見的未來所有相關方面的法規所提出的要求。雖然未來幾年時間,航運業選擇低硫燃料油與廢氣洗滌塔的會較多,但采用LNG動力則是遠期趨勢。
LNG燃料早在1964年就開始應用于LNG運輸船,但出于安全和技術等方面的考慮,直到2000年LNG才開始應用于其他類型的船舶。
2000年,挪威建造了世界上第一艘LNG燃料動力船,即“GLUTRA”號客滾渡船。隨后,北歐、美國、日本和韓國逐步掀起了建造LNG燃料船舶的浪潮,船型主要以客滾渡船和供應船等為主。
截至2018年年底,共有117艘船舶已經開始使用LNG燃料,而這其中大約三分之二的船舶是航行在對排放要求比較嚴格的歐洲區域內。此外,從2018年年底的新船訂單來看,有111艘船舶即將加入以LNG為動力的船隊行列。此外,還有114艘船舶在建造時為LNG動力設施預留了空間(LNG-ready),以便根據未來市場形勢決定是否改造為LNG動力船。LNG動力船新造訂單主要呈現以下特點:
相比于早期島嶼間客渡船、平臺供應船及沿海貨運船舶,2016年以來在建的LNG動力船舶大型化更加明顯。如嘉年華集團的4艘LNG動力豪華郵輪配有5000個鋪位,可為6600名乘客提供住宿,是目前世界范圍內載客能力最大的郵輪。法國達飛集團在建的9艘22000TEU超大型LNG動力集裝箱船也是目前全球最大的集裝箱船。
國外LNG動力船早期主要在歐洲沿海及內河航行,2016年之后全球航線應用LNG燃料的趨勢更加明顯。如法國達飛在建的9艘LNG動力集裝箱船將投入到亞歐航線運營、德國大眾汽車將于2019年向Siem Car Carriers租賃2艘LNG動力汽車船來代替其在歐洲和北美之間運營的船隊、日本豐田汽車也計劃投資建造20艘7000車位的LNG動力汽車船投放到北美航線運營。
早期遠洋船舶船東傾向于選擇“LNG-ready”, 如 阿 拉 伯 輪船(UASC)訂造的9艘集裝箱船、Maran Tankers公司訂造的4艘超大型油輪、Dorian LPG訂造的超大液化氣船均被設計為易改裝成LNG動力船的“LNG-ready”形式。而2016年之后,船東決策開始轉變,以法國達飛、嘉年華集團、法國郵輪、日本豐田等為代表的船東更愿意直接建造LNG動力船舶。
DNV GL在2012年 時 表 示,到2020年世界船隊中約有1000艘船舶使用LNG作為燃料,但由于油價大幅下滑加上LNG加注基礎設施的建設并未達到預期,因此,DNV GL在2015年的時候將這一數據下調至了400~600艘。在2035年,天然氣將成為全球能源消費結構中的主要能源,且這一地位將延續至2050年以后,而LNG將在船舶燃料供應中占據32%的份額,主要終端客戶為集裝箱船、散雜貨船、油輪、渡輪和海工支持船,其中尤以歐洲往返亞太地區的集裝箱船為消費主力。
可以預見,越來越多的船東在訂造大型船舶時將選用可使用LNG作為燃料的雙燃料動力系統,以打造清潔、環保、合規的船隊。多家咨詢機構(如Research Beam,Stratistics MRC,Transparency Market Research等)均預測,至2023年船用LNG市場年均復合增長率在60%左右,市場總價值將由2016年的兩億美元左右增長至2023年的近百億美元。至2025年,LNG作為船用燃料的年均用量可達到2254萬噸的規模。但是,LNG作為船舶動力依然存在幾大挑戰。
對于新建的LNG動力船而言,以集裝箱船為例,LNG動力集裝箱船比普通集裝箱船的價格高出20%左右,這對于航運企業而言將是不小的初始投資。對于現有的船舶而言,在使用LNG燃料作為動力前,需要對船舶的相關設備進行改裝,在這一改裝過程中所花費的成本也較高,例如改裝一艘干散貨船大約需要600萬美元,Drewry認為,對船齡超過15年的船舶進行改裝是不經濟的。
目前,LNG加注站主要集中在北歐、北美和東北亞地區,根據Drewry的數據,全球大約有60個港口能夠實現LNG加注;新加坡、中東、加勒比海以及歐洲等地港口也將新建LNG加注設施。隨著LNG動力船的規模逐漸擴大,需要更多的LNG加注設施。
除了低溫、爆炸和液體氣化帶來的風險以外,LNG燃料發動機技術、船舶LNG儲存供應技術、船舶LNG補給方式、船舶LNG燃料系統安全保障等尚存在一定的風險和不足,LNG作為船舶燃料,相關規范法規體系尚不完善。
由于LNG能量密度比燃油低,對于相同的能量輸出條件下,LNG需要1.6倍的燃油艙容積,造成較大的貨艙艙容損失。對于以LNG為燃料的集裝箱船而言,還將犧牲約500TEU的貨位,以便容納燃料箱。

區域 已有加注設施 計劃建設階段 研究論證階段 合計亞洲 2 4 5 11歐洲 26 20 12 58中東 0 2 1 3北美 3 7 0 10大西洋 2 0 0 2南美 1 0 0 1

獲得MPA首批資金補貼的LNG燃料動力船
根據IHS提供的數據顯示,目前85個港口已經具備或承諾將建設LNG加注設施。
據DNV GL的LNGi智能門戶網站的數據顯示,至2018年底,全球已有60個已投入運營的船用LNG加注點,主要集中在歐洲,少數分布在加勒比海地區、東南亞和中東。另外,有28個加注設施已做出建造決定,還有至少36個加注設施正在處于研究論證階段。
在LNG作為船用燃料方面,全球范圍內已經形成了氣體海洋燃料協會(the Society for Gas as a Marine Fuel,簡稱SGMF)和SEALNG這兩個國際性組織,以促進液化天然氣作為海運業的首選燃料和進一步開發船用LNG加注市場。以下是亞洲幾個國家的LNG加注業務的開展情況。

新加坡海事及港務管理局(MPA)為國際LNG加注中心的建設制定了完善的計劃,其中主要采取了以下措施:
(1)建立門檻,實施許可加注制度。為避免無序競爭,新加坡從一開始就建立LNG加注許可(LNG bunkering license)制度。目前,有且僅有兩家企業獲得了MPA頒發的LNG加注許可證,即2016年1月獲批的新加坡蘭亭燃氣(Pavilion Gas)和殼牌(Shell)與吉寶(Keppel)的合資公司FueLNG公司;
(2)資金支持,鼓勵當地新造LNG燃料動力船和LNG加注船(LBV)。截止目前,MPA共推出了兩批補貼資金,每批1200萬新幣。第一批資金用于資助6艘LNG動力船,每艘200萬(參見表2-2獲得MPA首批資金補貼的LNG燃料動力船);第二批資助金中600萬資助之前的LNG動力船和新的LNG動力船,另外600萬用于資助兩艘LNG加注船,每艘300萬。
(3)稅費優惠,實施港口費用減免有關措施。對新加坡當地采用LNG作燃料的新建港作船,減免其5年的港口稅費;對于滿足MPA“綠色港口計劃”的船舶,如果其在港口內使用LNG動力港作船提供的服務,則其港口稅費在“綠色港口計劃”原有優惠基礎上,再度減免10%。
(4)標準引導,制定了LNG加注的技術導則(TR 56)。2017年,MPA正式發布了TR 56《LNG加注導則》,作為各方實施船舶LNG加注的技術依據和根本遵循,涵蓋LNG加注計劃制定、審批、實施、管理等各個方面。
(5)國際合作,建立國際LNG加注港口網。新加坡MPA和寧波港、釜山港、鹿特丹港等國際港口簽訂了合作備忘錄,致力于建設國際LNG加注港口網絡。
在上述政策和措施的推動下,新加坡國際LNG加注中心建設效果初顯。2018年4月25日,受MPA補貼資金資助的第一艘雙燃料拖輪“KST Liberty”號正式交付;到2018年底,還有多艘LNG動力船要交付或開工建造;兩家具有LNG加注資質的公司,正在制定其LNG加注船的建造計劃或租賃方案。
2016年6月,日本政府在橫濱港推出了LNG加注可行性研究,這是日本關于LNG加注設施發展研究的第一個項目。該項目由日本國土資源部門、基礎設施部門、交通運輸部門和旅游觀光部門合作研發,意為協調該地區其他環保先進港口,將橫濱港建設成為日本LNG加注樞紐。2018年,日本政府下撥財政補貼,支持東京灣的LNG加注建設項目。
此外,日本三大航運企業(NYK/K Line/MOL)先后宣布將投資LNG船舶燃料加注領域。2017年初,ENGIE集團、三菱商事與NYK合作成立的Gas4Sea公司接受了其在韓進重工訂造的全球第一艘特制LNG燃料加注船——“ENGIE Zeebrugge”號,隨后將該船部署到了比利時澤布呂赫港。
K Line、NYK、東京電力公司以及豐田通商公司于2018年5月聯合發布聲明正式宣布成立兩家合資公司,在日本中部地區開啟LNG加注業務。新成立的兩家合資公司分別名為Central LNG Marine Fuel Japan Corporation以及Central LNG Shipping Japan Corporation(CLS),其中,第一家公司負責LNG燃料業務;CLS則將擁有、運營和管理LNG燃料加注船舶。2018年7月,川崎重工已同CLS簽訂了LNG加注船造船合同,這艘LNG加注船計劃將于2020年交付。
2018年8月,NYK與九州電力、Saibu Gas以及日本中國電力公司簽署了諒解備忘錄,共同探討將LNG加注業務引入日本西部的瀨戶內和九州地區市場。
MOL也宣布與日本神奈川造船廠簽署合約建造LNG驅動的拖輪并將其長租給Nihon Tug-Boat,這些LNG驅動拖輪的LNG燃料初步定為將由大阪燃氣(Osaka Gas)通過卡車加注的方式進行。此外,MOL還將和Osaka Gas在大阪灣建立第一套LNG加注系統。2018年2月,MOL與道達爾船用燃料全球方案公司(TMFGS)達成長期租約協議,合同標的為1艘18600立方米的LNG加注船。
韓國已將LNG加注船和相關設備產業列為新產業。2012年5月,由韓國天然氣公社主導的LNG加注組織成立;2015年7月,為搶占并穩固LNG加注市場,韓國產業資源通商部會同韓國造船、海運和能源三大領域里的主要企業聯手創立“韓國LNG Bunkering產業協會”,協會會員企業包括三大造船企業,即現代重工、三星重工和大宇造船。
2018年5月, 韓 國 海 洋 漁業 部(Ministry of Oceans and Fisheries, MOF)啟動LNG加注設施項目,預計2018年將投資30億韓元。該項目將研究開發適應韓國海岸港口,如蔚山、釜山等港區的LNG加注系統。此外,韓國計劃在Tongyeong LNG接收站投資建設相應的船舶加注設施。對老舊船舶改裝成LNG動力船的,韓國將給予10%的資金補貼,并對LNG動力船實行港口費優惠政策。
2018年8月,韓國天然氣公司(Kogas)和釜山港務公司(BPC)攜手推出了一項計劃,將在韓國最主要的港口提供LNG加注服務。根據新的正式業務協議條款,兩家公司將對釜山進行LNG加注方案的可行性研究,并計劃在2019年中期完成。其中考慮的方法之一是采用浮式LNG加注設施。
中國的LNG加注碼頭主要是岸船式(LNG儲罐位于碼頭陸域)和躉船式(LNG儲罐位于躉船)兩種形式,截至2017年9月,基本建成的內河LNG加注碼頭16個,其中岸船式9個,躉船式7個,主要分布于長江干線和京杭運河沿線。
在沿海地區,中海油、中石油等大型油氣企業有計劃以其沿海LNG接收站為基礎打造在天然氣管道之外的LNG供應;民營企業新奧集團在浙江舟山建造LNG接收站,該項目也是國內首個可到公海為國際航運船舶加注LNG的供應基地。此外,新奧集團已選定大連船廠建造一艘8500立方米的LNG加注船,為進出附近港口的沿海和遠洋船舶提供LNG加注服務。
中國從2010年開始推廣內河流域雙燃料動力船舶的改造和試點運行,并出臺了一系列鼓勵節能減排和采用LNG作為動力的優惠政策。
2011年,交通部針對“十二五”期間水運行業節能減排面臨的實際問題,發布了《“十二五”水運節能減排總體推進實施方案》,提到鼓勵使用非化石能源、液化天然氣、低硫燃油和燃油添加劑等內容,試點應用內河柴油和LNG混合動力船舶技術。
2013年11月,交通部曾發布過一則《交通運輸部關于推進水運行業應用液化天然氣的指導意見》文件,要求完善標準規范體系,開展試點示范,統籌加注站點布局規劃與建設,加強應用研究,強化科技支撐,加強監督管理,堅持制度創新,力爭到2020年,水運行業應用LNG的標準體系基本完善,加注設施基本適應水運發展需要。
2017年8月,交通運輸部發布《長江干線京杭運河西江航運干線液化天然氣加注碼頭布局方案》(簡稱“方案”),提出到2025年前,基本建成長江干線、京杭運河、西江航運干線LNG加注碼頭體系,分別在這三大內河水域建設45處、19處、10處液化天然氣(LNG)加注碼頭。
2018年8月10日,交通部發布《關于深入推進水運行業應用液化天然氣的意見(征求意見稿)》,目標是到2020年,基本形成完備的水運行業應用LNG標準規范體系,水運裝備LNG清潔能源應用穩步推進,加注網絡初步形成,LNG水路運輸系統建設有序開展。到2025年,基本形成覆蓋全面、技術先進的水運裝備LNG清潔能源應用體系,初步建成集約高效、功能完備的LNG水路運輸系統,基本建成完善的加注服務網絡,為國家能源結構調整和水運綠色發展提供重要支撐。力求實現躉船式、岸船式、移動式和槽車式等各種加注方式有序發展,初步形成1~2個有競爭力的國際LNG加注中心,基本建成便捷高效、布局合理、適度超前的船用LNG加注服務系統。
2014年9月,交通運輸部海事局聯合國家能源局下發了《中華人民共和國海事局、國家能源局關于印發液化天然氣燃料動力船舶應用推進工作方案的通知》(海船檢〔2014〕569號),該通知中明確要求加強移動加注船的研究,中國船級社(CCS)承擔了該項目。與此同時,CCS于2014亦針對LNG加注船進行立項,開展了加注船關鍵技術研究。
CCS發布的《液化天然氣燃料加注船舶規范》(簡稱“規范”)適用于內河、沿海及國際航行的LNG加注船,于2015年12月1日生效。規范從通則、船舶布置、貨物圍護系統、加注系統、動力系統、監控、報警及安全系統、電氣設備和消防8個章節展開,對LNG加注船進行了明確要求。
2016年12月,交通運輸部海事局公布關于《液化天然氣燃料加注船舶法定檢驗暫行規則》,自2017年3月1日起實施。該規則采用風險分析的理論,基于目標型標準的理念,開展法規編制工作。該法規共分7章,主要包含檢驗與發證、船舶布置、貨物圍護系統、加注系統、監控、報警及安全系統、電氣設備及消防等內容。
基于《天然氣燃料動力船舶規范》《液化天然氣燃料加注躉船規范》《液化天然氣燃料加注船舶規范》和國際相關標準、中國船級社發布《液化天然氣燃料加注作業指南(2017)》, 并 于2017年1月1日生效。加注指南共7章和3個附錄,內容包括通則、加注模式、設備操作、安全保護、風險評估、操作程序和應急響應,主要針對船舶LNG燃料加注作業不同加注模式的特點,給出了操作建議、風險評估方法及應急響應措施。