國(guó)內(nèi)首艘25000立方米氨雙燃料LPG/氨運(yùn)輸船效果圖/CCS

作為下一代清潔能源，氨和甲醇的全球需求正在增長(zhǎng)，為滿足市場(chǎng)明顯的增長(zhǎng)需求，可運(yùn)輸液化氨和甲醇的氣體運(yùn)輸船為業(yè)界熱情所在。與此同時(shí)，為順應(yīng)全行業(yè)減排大勢(shì)，航運(yùn)企業(yè)和船廠一方面開(kāi)發(fā)能讓船舶利用率得到提升的可兼運(yùn)二氧化碳的氣體運(yùn)輸船，另一方面入局液化氫海運(yùn)市場(chǎng)，極力成為全球脫碳及氫能運(yùn)輸?shù)耐苿?dòng)者。

從小到大，皆為首例

2025年7月底，HD現(xiàn)代尾浦為比利時(shí)船東EXMAR建造的全球首艘可使用氨燃料的氣體運(yùn)輸船下水。這是全球首批由氨雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的遠(yuǎn)洋船舶。

EXMAR于2023年3月與HD韓國(guó)造船海洋(HD KSOE)簽署首批2艘46000立方米液化石油氣(LPG)/氨運(yùn)輸船建造合同，同年10月，這2艘船的發(fā)動(dòng)機(jī)由LPG雙燃料變更為氨雙燃料。此次下水船舶為EXMAR在建系列4艘可完全使用氨燃料的46000立方米LPG/氨運(yùn)輸船的首制船，總長(zhǎng)190米、型寬30.4米、型深18.8米，配備3個(gè)液貨艙。船舶搭載由HD現(xiàn)代重工發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)械事業(yè)部(HHI-EMD)與溫特圖爾(WinGD)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的X52DF-A氨燃料二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，該型船還應(yīng)用軸帶發(fā)電機(jī)和選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)等環(huán)保技術(shù)，以及HD KSOE自主研發(fā)的一體化氨氣洗滌裝置，進(jìn)一步提高能源使用效率，減少有害排放。安全性方面，船舶配備實(shí)時(shí)氨氣泄漏檢測(cè)傳感器、控制泄漏噴水系統(tǒng)及氨氣釋放緩解系統(tǒng)等。

國(guó)內(nèi)首艘也在近期開(kāi)工。

6月13日，國(guó)內(nèi)首艘25000立方米氨雙燃料LPG/氨運(yùn)輸船舉行開(kāi)工儀式。該船由上海船舶研究設(shè)計(jì)院自主研發(fā)設(shè)計(jì)、中船黃埔文沖船舶有限公司為天津西南海運(yùn)有限公司建造，是首艘入級(jí)中國(guó)船級(jí)社(CCS)的氨燃料氣體運(yùn)輸船，標(biāo)志著我國(guó)在清潔能源船舶領(lǐng)域新的突破。船舶采用領(lǐng)先的氨雙燃料推進(jìn)系統(tǒng)，配備新型氨燃料主機(jī)，可裝載LPG、液氨及氯乙烯單體(VCM)等多種貨物，設(shè)計(jì)滿足-50℃低溫要求及CCS Ice Class B級(jí)冰區(qū)航行標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)兼具液氨加注就緒功能，其能效指標(biāo)超前滿足船舶設(shè)計(jì)能效指數(shù)(EEDI)第三階段要求，能顯著降低溫室氣體與污染物排放。

全球最大的氨燃料中型氣體運(yùn)輸船(MGC)同樣落地中國(guó)。

7月，南通中集太平洋海洋工程有限公司發(fā)布公告稱(chēng)，與挪威航運(yùn)企業(yè)Amon Maritime于去年6月在獲得挪威商業(yè)發(fā)展機(jī)構(gòu)Enova注入1.8億挪威克朗后設(shè)立的新公司Amon Gas簽訂了2+2艘51000立方米氨雙燃料LPG/氨運(yùn)輸船建造合同。51000立方米LPG/氨運(yùn)輸船是目前全球最大的MGC，同時(shí)還是全球首款采用氨燃料、容積達(dá)到51000立方米的MGC，且與目前市場(chǎng)上僅配備氨燃料主機(jī)、未配置氨燃料發(fā)電機(jī)組的MGC不同，新船將首次實(shí)現(xiàn)氨燃料主機(jī)與氨燃料發(fā)電機(jī)組的同步配置，樹(shù)立了氨燃料MGC新標(biāo)桿。

同樣作為此前未有的典型，商船三井與三菱造船及名村造船聯(lián)合研發(fā)的LPG/氨運(yùn)輸船則是對(duì)超大型的再定義。這三家日本企業(yè)于2021年啟動(dòng)超大型氣體運(yùn)輸船(VLGC)聯(lián)合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，以應(yīng)對(duì)未來(lái)氨作為零碳燃料和氫載體的廣泛應(yīng)用。已公開(kāi)的效果圖顯示，該船將搭載氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，且船艏位置還布置1桅風(fēng)力輔助推進(jìn)裝置。特別值得一提的是，這艘氨燃料VLGC將采用容積比傳統(tǒng)VLGC和超大型液氨運(yùn)輸船(VLAC)更大的貨艙，而目前市場(chǎng)中尺度最大的VLGC/VLAC艙容為93000立方米，這意味著新船運(yùn)力將超過(guò)當(dāng)前全球最大的VLGC/VLAC。

兼用設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“混搭”

商船三井與三菱重工旗下三菱造船聯(lián)合開(kāi)發(fā)的液態(tài)二氧化碳(LCO2)/甲醇運(yùn)輸船日前獲得船級(jí)社頒發(fā)的原則性認(rèn)可(AIP)證書(shū)。同船型中，這是全球首例。

本次獲得認(rèn)證的LCO2/甲醇運(yùn)輸船可實(shí)現(xiàn)去程運(yùn)輸二氧化碳原料、回程運(yùn)輸合成甲醇的雙向物流模式。目前，使用LCO2運(yùn)輸船或甲醇運(yùn)輸船運(yùn)輸二氧化碳和甲醇，回程時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)空載狀態(tài)。將二氧化碳與氫氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)合成甲醇是碳捕集、利用與封存應(yīng)用的方式之一，而合成甲醇則有望作為航運(yùn)脫碳過(guò)程中的重要船用燃料。如果實(shí)現(xiàn)船舶的兼用設(shè)計(jì)，則可避免空載航行，使整體運(yùn)輸效率得到大幅提升。

2024年9月，商船三井便參股專(zhuān)注于在北美、南美及澳大利亞開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和運(yùn)輸合成燃料/合成甲醇的合成燃料制造商HIF Global LLC，積極推進(jìn)合成燃料/合成甲醇及二氧化碳供應(yīng)鏈建設(shè)。如今，商船三井?dāng)y手三菱造船繼續(xù)推進(jìn)LCO2/甲醇運(yùn)輸船開(kāi)發(fā)，并與供應(yīng)鏈相關(guān)企業(yè)及其他合作伙伴展開(kāi)協(xié)作，以盡早實(shí)現(xiàn)LCO2/甲醇運(yùn)輸船的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。三菱重工正在實(shí)施能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，作為其中一環(huán)，三菱造船除傳統(tǒng)造船業(yè)務(wù)外，還致力于運(yùn)用以造船為基礎(chǔ)的船舶海洋工程技術(shù)推動(dòng)日本及全球海事產(chǎn)業(yè)發(fā)展，本次與商船三井合作開(kāi)發(fā)的LCO2/甲醇運(yùn)輸船即為其中一例。

隨著碳捕集、利用與封存技術(shù)的作用越來(lái)越重要，LCO2運(yùn)輸船成為較管道運(yùn)輸更有優(yōu)勢(shì)的二氧化碳運(yùn)輸載體。而氨作為一種零碳燃料，其發(fā)展前景和應(yīng)用空間也越來(lái)越廣。或許正因如此，LCO2和氨的兼用運(yùn)輸設(shè)計(jì)被提出。

三菱造船和日本郵船共同研發(fā)的LCO2/氨運(yùn)輸船已獲得船級(jí)社頒發(fā)的AIP證書(shū)。根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)初衷，這型船去程將氨運(yùn)至火力發(fā)電廠，返程再將發(fā)電廠排放的二氧化碳運(yùn)送到指定存儲(chǔ)地點(diǎn)。相較于常規(guī)單一特定液體貨物運(yùn)輸船在某一程空載情況，LCO2/氨運(yùn)輸船不僅在運(yùn)輸效率方面優(yōu)勢(shì)明顯，而且滿足市場(chǎng)對(duì)氨和液態(tài)二氧化碳運(yùn)輸增長(zhǎng)的需求。三菱造船通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)(CFD)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值分析和數(shù)值模擬，確保貨物密封系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)負(fù)責(zé)貨艙和甲板艙的優(yōu)化設(shè)計(jì)，組織發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)機(jī)械系統(tǒng)配置，包括燃料供應(yīng)系統(tǒng)，以及貨物裝卸設(shè)備、氨運(yùn)輸專(zhuān)用設(shè)備和船上安全設(shè)備的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。除了與日本郵船合作外，三菱造船還與商船三井就一型LCO2/氨運(yùn)輸船進(jìn)行合作研發(fā)。根據(jù)設(shè)計(jì)原型，這艘LCO2/氨運(yùn)輸船的貨艙容積為50000立方米左右，能夠靈活地滿足未來(lái)船舶燃料市場(chǎng)對(duì)氨的預(yù)期需求增長(zhǎng)。

作為德國(guó)綜合物流集團(tuán)HGK旗下航運(yùn)企業(yè)，HGK Shipping推出的一型氣體運(yùn)輸船設(shè)計(jì)可以更好地滿足歐洲能源轉(zhuǎn)型時(shí)期所要的運(yùn)力需求。項(xiàng)目船舶“VANGUARD”輪船長(zhǎng)125米、型寬17.5米，不僅可用于內(nèi)河運(yùn)輸，還能在沿海水域及更廣區(qū)域運(yùn)營(yíng)，這將是歐洲首艘用于運(yùn)輸液態(tài)二氧化碳和液氨的“江海直達(dá)”氣體運(yùn)輸船。由于可以運(yùn)輸兩種液化氣體，這種新設(shè)計(jì)可以帶來(lái)更大的附加價(jià)值，既適用于自西班牙和葡萄牙等國(guó)輸送氨，也可應(yīng)用于將捕獲的二氧化碳運(yùn)輸?shù)轿挥诒焙５暮Ｉ戏獯纥c(diǎn)。為進(jìn)一步提升綠色可持續(xù)性和營(yíng)運(yùn)期間的資源利用效率，該項(xiàng)目船舶還將配備風(fēng)力輔助推進(jìn)系統(tǒng)，并采用低碳燃料預(yù)留設(shè)計(jì)。

極低溫，為未來(lái)

不久前，韓國(guó)貿(mào)易、工業(yè)和能源部(MOTIE)宣布成立由來(lái)自MOTIE、HD現(xiàn)代重工、韓華海洋、三星重工，以及院校和研究機(jī)構(gòu)專(zhuān)家組成的公私合作促進(jìn)小組，并計(jì)劃建造超大型液化氫(LH2)運(yùn)輸船。

根據(jù)計(jì)劃，韓國(guó)將在2027年之前建造1艘LH2運(yùn)輸船示范船；2030年完成大型LH2運(yùn)輸船技術(shù)開(kāi)發(fā)，并在2032年推出一型40000立方米LH2運(yùn)輸船；呼吁到2040年，實(shí)現(xiàn)16萬(wàn)立方米超大型LH2運(yùn)輸船的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。作為開(kāi)發(fā)LH2運(yùn)輸船細(xì)分市場(chǎng)的關(guān)鍵一步，擬建的LH2運(yùn)輸船示范船全長(zhǎng)92.8米，2300立方米的貨艙容積約為當(dāng)前全球唯一的LH2運(yùn)輸船“SUISO FRONTIER”輪的兩倍。

盡管當(dāng)前全球只有1艘LH2運(yùn)輸船在役，但完全有能力作為氫經(jīng)濟(jì)推動(dòng)者的航運(yùn)界正在加速推出更多此類(lèi)船型，并且能明顯感覺(jué)到設(shè)計(jì)的大型化趨勢(shì)，以及對(duì)綠色動(dòng)力的追求。

HD現(xiàn)代重工已獲20000立方米LH2運(yùn)輸船AIP證書(shū)。韓華海洋則重點(diǎn)尋求零碳燃料應(yīng)用于LH2運(yùn)輸船的設(shè)計(jì)方案。不久前，韓華海洋開(kāi)發(fā)的8萬(wàn)立方米電力推進(jìn)LH2運(yùn)輸船獲得船級(jí)社頒發(fā)的AIP證書(shū)，該型船利用零碳發(fā)電源——液貨艙中自然氣化的氫氣生產(chǎn)電力——在航行過(guò)程中完全不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳排放，標(biāo)志著韓華海洋向可完全實(shí)現(xiàn)零碳排放的LH2運(yùn)輸船商用化應(yīng)用又邁進(jìn)了關(guān)鍵一步。此外，三星重工開(kāi)發(fā)的薄膜型液氫儲(chǔ)罐及16萬(wàn)立方米LH2運(yùn)輸船概念設(shè)計(jì)也已獲頒AIP證書(shū)。

而16萬(wàn)立方米的艙容還不是最大。

中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七〇八研究所去年發(fā)布了兩型LH2運(yùn)輸船設(shè)計(jì)方案。18萬(wàn)立方米LH2運(yùn)輸船擁有目前全球最大艙容，該型船總長(zhǎng)約315米、型寬54米，設(shè)計(jì)吃水10米、壓載吃水不小于9米，采用“V”型船體，單個(gè)球罐容積45000立方米。為盡可能減少熱交換，該船采用表面積體積比最小的雙層球罐方案，兩層球殼之間真空并進(jìn)行絕緣填充，蒸發(fā)率不超過(guò)0.1%。船舶主燃料為船用輕柴油(MGO)，燃油艙布置在船艏區(qū)域，同時(shí)也可應(yīng)需求選擇液化天然氣(LNG)作為燃料。該型船機(jī)艙內(nèi)配置燃料電池，可利用蒸發(fā)氫發(fā)電，貨物機(jī)械處所布置在機(jī)艙上方，內(nèi)部布置再液化和壓縮機(jī)等液貨設(shè)備，廢氣燃燒處理裝置(GCU)布置在煙囪區(qū)域。為滿足視線要求，該型船生活樓布置在船首，并在船首布置風(fēng)流導(dǎo)板來(lái)降低航行風(fēng)阻，從而減少惡劣工況中砰擊上浪對(duì)生活區(qū)域的影響。另一型LH2運(yùn)輸船艙容20000立方米，總長(zhǎng)約160米、型寬26.4米，設(shè)計(jì)吃水6.5米，采用雙層真空單圓筒“C”型罐，兩層球殼之間真空并進(jìn)行絕緣填充，蒸發(fā)率不大于0.2%。該型船燃料艙布置在船體舯部，同樣可根據(jù)需求選擇LNG作為燃料，且優(yōu)化了再液化設(shè)備、壓縮機(jī)布置及GCU布置。

川崎重工也在研究制定LH2運(yùn)輸船建造計(jì)劃。川崎重工正與今治造船和日本造船聯(lián)合(JMU)就構(gòu)建LH2運(yùn)輸船建造體系進(jìn)行合作，重點(diǎn)圍繞川崎重工設(shè)計(jì)建造的LH2運(yùn)輸船及后續(xù)船型生產(chǎn)展開(kāi)專(zhuān)項(xiàng)研究，推進(jìn)此類(lèi)船的商業(yè)化量產(chǎn)。川崎重工設(shè)計(jì)的16萬(wàn)立方米LH2運(yùn)輸船已獲AIP證書(shū)，該船全長(zhǎng)約346米、型寬約57米，配備4個(gè)容積為40000立方米的液化氫儲(chǔ)罐。為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模液化氫海上運(yùn)輸，確保儲(chǔ)罐長(zhǎng)期穩(wěn)定低溫保存，川崎重工自主研發(fā)了CC61H型貨物圍護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)外部面積遠(yuǎn)小于內(nèi)部面積，通過(guò)內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)大幅降低外部熱量的侵入，從而實(shí)現(xiàn)高絕熱性能。不過(guò)由于早期階段市場(chǎng)對(duì)中型船舶的需求大于大型船舶，川崎重工有可能將該設(shè)計(jì)艙容從16萬(wàn)立方米改為40000立方米。

在歐洲，海洋設(shè)計(jì)和工程服務(wù)提供商Moss Maritime與合作伙伴聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一型9000立方米氫燃料加注船可為遠(yuǎn)洋商船提供燃料加注服務(wù)的同時(shí)，也能用于遠(yuǎn)洋LH2運(yùn)輸。McDermott旗下全資子公司西比埃(CB&I)設(shè)計(jì)的LH2圍護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于船舶設(shè)計(jì)公司Houlder開(kāi)發(fā)的20000立方米LH2運(yùn)輸船。船舶設(shè)計(jì)公司LMG Marin聯(lián)合道達(dá)爾能源(TotalEnergies)和GTT開(kāi)發(fā)一型LH2運(yùn)輸船總長(zhǎng)約290米，艙容達(dá)15萬(wàn)立方米。今年6月，挪威船東EDGE Navigation披露其將與選定船廠將聯(lián)合開(kāi)發(fā)一型專(zhuān)為歐洲近海液化氫運(yùn)輸航線而設(shè)計(jì)，采用氫作為推進(jìn)系統(tǒng)燃料的LH2運(yùn)輸船，以滿足可再生能源供應(yīng)鏈對(duì)清潔運(yùn)輸?shù)钠惹行枨蟆＿@型設(shè)計(jì)旨在釋放液化氫的海運(yùn)潛力，加速氫能零排放推進(jìn)系統(tǒng)的商業(yè)化應(yīng)用，同時(shí)助力將用于替代灰氫的綠色氫能輸送至歐洲及全球市場(chǎng)，EDGE Navigation負(fù)責(zé)提供船舶運(yùn)營(yíng)需求和技術(shù)方案，主導(dǎo)概念設(shè)計(jì)與基本開(kāi)發(fā)。