馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運(yùn)中心首席技術(shù)官Claus Winter Graugaard

繼北歐綠色氨動(dòng)力船舶（NoGAPS）項(xiàng)目取得積極進(jìn)展之后，馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運(yùn)中心（Mærsk Mc-Kinney Møller Center for Zero Carbon Shipping，MMMCZCS）又在推動(dòng)氨燃料船舶應(yīng)用方面邁出了新的重要一步。近日，在與本刊記者的對(duì)話(huà)中，馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運(yùn)中心首席技術(shù)官Claus Winter Graugaard將這艘15000TEU氨燃料集裝箱船如何從設(shè)計(jì)上確保能效和安全向我們娓娓道來(lái)，并通過(guò)氨燃料集裝箱船設(shè)計(jì)項(xiàng)目與新加坡氨燃料加注可行性研究項(xiàng)目（SABRE）在構(gòu)建氨供應(yīng)鏈方面的內(nèi)在聯(lián)系以及馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運(yùn)中心的深度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作如何促成新的概念設(shè)計(jì)、解決關(guān)鍵難題，展示了中心在與知識(shí)淵博的行業(yè)利益相關(guān)方攜手開(kāi)展各類(lèi)項(xiàng)目時(shí)的合作理念。

問(wèn)：相比“NoGAPS”號(hào)氨動(dòng)力氣體運(yùn)輸船，最新推出的15,000 TEU氨燃料集裝箱船在設(shè)計(jì)有哪些新的因素需要考慮？

答：我們通過(guò)NoGAPS概念設(shè)計(jì)積累了大量經(jīng)驗(yàn)，許多解決方案可以在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中得到借鑒。在研究大型集裝箱船如何應(yīng)用氨氣雙燃料解決方案時(shí)，我認(rèn)為，首先應(yīng)當(dāng)考慮15,000TEU大型集裝箱船的特性，這為此類(lèi)船舶的航程和續(xù)航力設(shè)定了預(yù)期。因此，我們首先需要解決的一大關(guān)鍵難題就是確定這類(lèi)船舶會(huì)部署在哪種典型貿(mào)易航線(xiàn)上，然后確定其續(xù)航里程和航速，進(jìn)而了解這些因素對(duì)大型船舶上的氨氣儲(chǔ)存有何影響，以及船舶儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存大量氨氣時(shí)的靈活性。這是我們從技術(shù)和商業(yè)靈活性相結(jié)合的角度進(jìn)行研究的第一步。在我們最近發(fā)布的報(bào)告中，大家可以看到，我們?cè)O(shè)定了幾種標(biāo)準(zhǔn)或情景來(lái)確定船舶在不同貿(mào)易模式以及18000海里全航程與12000海里續(xù)航選項(xiàng)對(duì)比之下的貿(mào)易靈活性表現(xiàn)。我們得出的結(jié)論是，對(duì)于這艘集裝箱船而言，12000海里的續(xù)航效果非常好，對(duì)貨物裝載能力的影響也有限，而選擇18000海里全航程續(xù)航則可將氨氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)在住宿區(qū)下方，從而盡可能減少集裝箱貨位損失。

其次，如何將氨燃料加注上船也是一個(gè)非常具有考驗(yàn)性的問(wèn)題，這與NoGAPS 項(xiàng)目中的LPG運(yùn)輸船情況大為不同。在燃料加注站的位置與船上集裝箱貨物裝卸活動(dòng)的協(xié)調(diào)上，我們也花了大量時(shí)間來(lái)討論和研究，力求將其設(shè)置在安全、合適的位置。我們將其放置在船上相對(duì)靠前的位置，靠近氨氣儲(chǔ)罐，以便最大限度地減少?gòu)募幼⒄镜絻?chǔ)罐之間燃料及供應(yīng)管線(xiàn)的暴露，使管線(xiàn)盡可能簡(jiǎn)單、短距，同時(shí)將加注站設(shè)計(jì)成一個(gè)封閉的空間，周?chē)�有各�?lèi)安全機(jī)制和保障措施。我們找到了一種可行的解決方案，即盡可能減少對(duì)集裝箱運(yùn)力的影響，同時(shí)簡(jiǎn)化儲(chǔ)罐連接空間（TCS）和儲(chǔ)罐的安全設(shè)計(jì)。

另一個(gè)考慮因素是儲(chǔ)罐的位置。在這種雙島式（twin-island）設(shè)計(jì)概念中，將儲(chǔ)罐置于住宿區(qū)下方，遠(yuǎn)離機(jī)艙，就意味著氨燃料的主要消耗者（主機(jī)和輔機(jī)）與儲(chǔ)罐隔著相對(duì)較長(zhǎng)的距離。我們也開(kāi)展了大量討論，探索如何從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的角度以安全的方式確定從儲(chǔ)罐到機(jī)艙之間的燃料輸送管路的最佳路線(xiàn)，機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)和輔機(jī)將放置在靠近燃料準(zhǔn)備室的處所。我們實(shí)際上是將燃料準(zhǔn)備室與機(jī)艙連接了起來(lái)。如此，所有的氨處理系統(tǒng)，包括大量的閥門(mén)、法蘭連接、管線(xiàn)和其他設(shè)備，都被放置在距離住宿區(qū)相當(dāng)遠(yuǎn)的機(jī)艙處所內(nèi)。我們通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作和氨燃料安全研究項(xiàng)目了解到這些設(shè)備對(duì)船員來(lái)說(shuō)存在很大風(fēng)險(xiǎn)，因此我們將這些設(shè)備放置在人員較少的空間附近。

此外，氨燃料供應(yīng)管路的布局也是我們重點(diǎn)考慮的因素。我們發(fā)現(xiàn)在龍骨內(nèi)的管道（keel duct）中鋪設(shè)供應(yīng)管路將氨燃料輸送到燃料準(zhǔn)備室是一種相當(dāng)安全的方案。我們也研究了將供應(yīng)管路設(shè)置在主甲板下方管道的可行性，但集裝箱裝卸作業(yè)也在此空間進(jìn)行，有受到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)影響的潛在風(fēng)險(xiǎn)。最終，我們確定可將燃料供應(yīng)管路放置在龍骨內(nèi)的管道中。從擱淺等事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，龍骨內(nèi)的管道發(fā)生破裂的可能性非常小。因此，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估證明這是氨燃料供應(yīng)管路布局的可行路線(xiàn)。

最后，在通風(fēng)桅桿（vent mast）的布置上，每艘船都面臨著獨(dú)有的挑戰(zhàn)。通風(fēng)桅桿可以讓船舶排出潛在的未處理蒸發(fā)氣體或其他特定情形（如緊急情況）中可能需要釋放的氣體。因此，我們對(duì)該船通風(fēng)桅桿的位置進(jìn)行了研究，氣體擴(kuò)散研究證明，將通風(fēng)桅桿放置在船舶最前端實(shí)際上是一種比較可行的解決方案。如果船舶高度合適，從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的角度來(lái)看，這樣的布置有利于控制氣體釋放，方便其向大氣中擴(kuò)散，同時(shí)能夠保持通風(fēng)桅桿不受貨物操作的影響。替代燃料船舶通風(fēng)桅桿的位置設(shè)計(jì)比較敏感，需要避免物體掉落和起重機(jī)之類(lèi)的操作帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

問(wèn)：根據(jù)報(bào)告，項(xiàng)目組選擇將該船的氨燃料儲(chǔ)罐放置在住宿區(qū)下，這種設(shè)計(jì)是如何確保船員安全的？

答：有這樣的疑慮很正常，我們也會(huì)問(wèn)自己，讓氨燃料儲(chǔ)罐遠(yuǎn)離船員和住宿區(qū)會(huì)不會(huì)更好？但在最終采用的設(shè)計(jì)中，以冷藏狀態(tài)儲(chǔ)存氨燃料的B型儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)也考慮到了B/5標(biāo)準(zhǔn)（即燃料艙與船殼外板的距離不少于B/5）以及國(guó)際海事組織有關(guān)如何布置此類(lèi)儲(chǔ)罐的典型規(guī)范要求。如果大家了解一下針對(duì)這類(lèi)儲(chǔ)罐破裂風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)本身發(fā)生破裂的可能性非常非常有限。而且，該船的儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)還設(shè)有兩級(jí)屏蔽，這意味著，如果一級(jí)屏蔽發(fā)生泄漏，儲(chǔ)罐仍然有一層圍護(hù)系統(tǒng)，可以處理系統(tǒng)內(nèi)的任何氨蒸氣泄漏，同時(shí)，船上還配備蒸發(fā)氣體再液化裝置。另外，還能通過(guò)透氣系統(tǒng)來(lái)加強(qiáng)安全屏蔽。

其實(shí)，當(dāng)儲(chǔ)罐被放置在距離船殼外板相當(dāng)遠(yuǎn)的處所時(shí)，儲(chǔ)罐因撞擊而破裂的風(fēng)險(xiǎn)是非常有限的。我們認(rèn)為最大的風(fēng)險(xiǎn)更多地存在于燃料準(zhǔn)備室或機(jī)艙，定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究也證明了這一點(diǎn)。因?yàn)檫@些處所每天都要處理氨燃料，有大量設(shè)備在各類(lèi)燃料系統(tǒng)周?chē)鷤鬏�、加壓泵送氨燃料。而�?chǔ)罐中則沒(méi)有這些活動(dòng)，儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)系統(tǒng)，內(nèi)置了相當(dāng)多的安全屏障。

問(wèn)：從船東角度來(lái)說(shuō)，您認(rèn)為在開(kāi)發(fā)氨動(dòng)力船舶的過(guò)程中，他們最關(guān)注和想要解決哪些方面的問(wèn)題？

答：在討論這類(lèi)概念設(shè)計(jì)時(shí)，我們著重強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是要從安全設(shè)計(jì)的理念出發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)船舶，建立我們稱(chēng)之為本質(zhì)安全的解決方案。我們?cè)诖�舶設(shè)計(jì)過(guò)程和安全項(xiàng)目中，建立了定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，深入研究具體設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并結(jié)合船舶運(yùn)營(yíng)狀況，了解各種設(shè)計(jì)特點(diǎn)如何幫助我們降低風(fēng)險(xiǎn)水平，因此既有定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，也有定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。這使我們能夠真正確定最合適的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)方案，這種方案能夠最大程度地確保船舶設(shè)計(jì)不會(huì)給船員帶來(lái)任何危險(xiǎn)。當(dāng)然，這也是船東非常關(guān)心的問(wèn)題，他們需要考慮如何在合理可行的情況下確保船舶本質(zhì)安全（即最低合理可行），讓船員在開(kāi)始接受針對(duì)各類(lèi)緊急情況（例如發(fā)生泄漏）的培訓(xùn)之前，就能對(duì)船舶安全非常放心，因?yàn)檫@些系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初衷是為了保護(hù)他們。

其次，未來(lái)的海員們需要在這類(lèi)雙燃料船舶上工作，不僅僅是氨燃料，還有甲醇或甲烷（LNG）等等，他們需要接受適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，確保能力得到提升，船上的安全管理系統(tǒng)以及技術(shù)管理人員駕駛船舶的方式都要隨著新的標(biāo)準(zhǔn)而更新。海員需要知道如何處理新的燃料系統(tǒng)，因?yàn)樗麄兊牟僮鲿?huì)涉及到氨、甲醇或甲烷，這些與他們熟悉的、過(guò)去幾十年來(lái)船舶慣用的燃料油又有區(qū)別。順便一提，燃料油也并非毫無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。這一點(diǎn)很值得注意，大家如今所熟知的單燃料船并不是完全沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)的船舶，但是人們可以通過(guò)適當(dāng)?shù)陌踩�管理機(jī)制來(lái)管理風(fēng)險(xiǎn)，這也正是我們?cè)诖隧?xiàng)目中所做的事。我們面臨的是一種不同類(lèi)型的風(fēng)險(xiǎn)，以氨燃料為例，氨分子的性質(zhì)與燃料油不同，而我們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)中構(gòu)建了能夠保護(hù)船上工作人員的本質(zhì)安全解決方案，并采用正確的方式開(kāi)展工作。除此之外，當(dāng)然還需要對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，讓他們了解需要具備什么技能，在這類(lèi)船舶的日常操作中如何反應(yīng)和行事，以及如何進(jìn)行燃料加注等等。另外，還有一個(gè)問(wèn)題是，萬(wàn)一發(fā)生事故，應(yīng)該采取怎樣的緊急響應(yīng)措施和應(yīng)急計(jì)劃？如今所有船東和運(yùn)營(yíng)商都需要制定燃油泄漏或溢油應(yīng)急計(jì)劃。因此，對(duì)于這類(lèi)新型船舶設(shè)計(jì)而言，應(yīng)急計(jì)劃也需要成為安全管理系統(tǒng)的一部分。

問(wèn)：報(bào)告分析得出該船足以滿(mǎn)足EEDI第三階段要求，且CII評(píng)級(jí)可達(dá)到A級(jí)別，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中若要保持這樣的合規(guī)表現(xiàn)，船舶使用的氨燃料應(yīng)符合什么樣的要求？氨燃料的生產(chǎn)和供應(yīng)是否能夠滿(mǎn)足需求？

答：首先，當(dāng)我們考慮未來(lái)船舶能效時(shí)，船上任何程度的能耗節(jié)約，只要可以實(shí)現(xiàn)，就都具有重要意義，這是實(shí)現(xiàn)船舶脫碳的第一步，也是最有效的一步。因此，現(xiàn)有船舶和新造船必須盡可能地提高能效。在相關(guān)法規(guī)即將出臺(tái)、替代燃料價(jià)格預(yù)期上漲的情況下，對(duì)船舶節(jié)能進(jìn)行投資絕對(duì)不會(huì)讓人后悔。當(dāng)船舶選擇使用替代燃料實(shí)現(xiàn)合規(guī)時(shí)，這些投資將在非常短的時(shí)間內(nèi)得到豐厚的回報(bào)。我們的設(shè)計(jì)也在EEDI方面進(jìn)行了優(yōu)化。在項(xiàng)目第一階段，我們主要聚焦的是實(shí)現(xiàn)氨雙燃料解決方案，等項(xiàng)目進(jìn)行到下一階段，進(jìn)入船廠(chǎng)建造流程時(shí)，就將在最大程度上通過(guò)CFD對(duì)船體設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，并將評(píng)估空氣潤(rùn)滑系統(tǒng)、軸帶發(fā)電機(jī)和其他節(jié)能裝置或者風(fēng)力輔助方案等各類(lèi)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。我們很清楚，在技術(shù)方面，市場(chǎng)上已經(jīng)有很多工具可用，但它們需要成為一個(gè)系統(tǒng)，以最佳可行的方式集成到這種特定類(lèi)型的船舶上，這一點(diǎn)非常重要。滿(mǎn)足EEDI第三階段要求對(duì)我們來(lái)說(shuō)并不成問(wèn)題，即使這艘新造船使用燃料油我們也無(wú)需擔(dān)心其EEDI合規(guī)性。而且，船舶可以從使用氨這種無(wú)碳替代燃料中獲益。如果使用的是經(jīng)過(guò)認(rèn)證的綠氨，或者是符合適當(dāng)?shù)娜�生命周期（LCA）資格標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)制造證書(shū)可以證明為零碳/低碳能源載體的藍(lán)氨，并且在法規(guī)中納入了相應(yīng)燃料標(biāo)準(zhǔn)的情況下，這樣的雙燃料船在CII或EEDI等機(jī)制下就可以降低碳排放懲罰，鑒于其采用零排放燃料而獲得合理的碳強(qiáng)度退款。

因此，我認(rèn)為需要從兩個(gè)方面來(lái)看待這個(gè)問(wèn)題。無(wú)論實(shí)際燃燒的是氨、甲醇還是燃料油，船舶都需要持續(xù)優(yōu)化。尤其是在未來(lái)，船舶優(yōu)化的重要性會(huì)愈加凸顯，CII法規(guī)將逐年提高現(xiàn)有船隊(duì)的合規(guī)要求，2026年及以后的標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)更高。這意味著船舶運(yùn)營(yíng)商從現(xiàn)在起每次干船塢都需要對(duì)船舶資產(chǎn)進(jìn)行投資，以減少船舶運(yùn)營(yíng)中的能源消耗。而這實(shí)際上有助于整個(gè)航運(yùn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，如果所有人都盡最大努力，采取最佳能效措施，全球船隊(duì)的能耗就有可能從當(dāng)下3億噸燃油當(dāng)量減少20%量級(jí)。這至少會(huì)讓我們朝著正確的方向邁出一大步。

那么，我們應(yīng)該如何進(jìn)一步削減能耗比例呢？這就是低排放或零排放替代能源（例如氨）的用武之地。在這方面，替代能源發(fā)揮著極其重要的作用，能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)凈零排放。當(dāng)然，如果船舶使用的是獲得全生命周期認(rèn)可的燃料類(lèi)型，那么法規(guī)應(yīng)該支持其在分類(lèi)體系（如EU ETS）中獲得明顯的優(yōu)惠。

問(wèn)：請(qǐng)您介紹一下這艘氨動(dòng)力集裝箱船與SABRE項(xiàng)目具體有著怎樣的聯(lián)系？

答：SABRE項(xiàng)目由日本住友商事株式會(huì)社（Sumitomo Corporation）牽頭，重點(diǎn)聚焦在新加坡開(kāi)展氨燃料加注的可行性。我們通過(guò)該項(xiàng)目與馬士基、Fleet Management船舶管理公司、ABS、吉寶（Keppel）等其他合作伙伴進(jìn)行了合作。項(xiàng)目第一階段主要研究如何建立將氨燃料輸送到新加坡的商業(yè)供應(yīng)鏈。此外，我們還與吉寶共同開(kāi)發(fā)了氨燃料加注船概念，探索如何開(kāi)展大型氨燃料加注，以便在新加坡周邊地區(qū)實(shí)現(xiàn)氨燃料交付。項(xiàng)目第二階段是開(kāi)發(fā)氨燃料接收船概念，即一艘經(jīng)常�？啃录悠�、有氨燃料需求的典型船舶。正因?yàn)榇�，馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運(yùn)中心才決定開(kāi)展15000 TEU氨動(dòng)力集裝箱船設(shè)計(jì)項(xiàng)目，為與之獨(dú)立的SABRE項(xiàng)目提供支持，將新加坡氨燃料加注的整個(gè)物流鏈（涵蓋燃料加注以及從儲(chǔ)存設(shè)施到加注船和接收船的岸基供應(yīng)等環(huán)節(jié)）連接了起來(lái)。

還有一些風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作也是圍繞著這些項(xiàng)目開(kāi)展的，而且這樣的合作模式也帶來(lái)了其他優(yōu)勢(shì)。例如，我們可以通過(guò)一個(gè)非常具體的案例來(lái)展示如何在新加坡構(gòu)建氨燃料供應(yīng)和接收的供應(yīng)鏈，以及如何與當(dāng)?shù)睾献骰锇橐黄痱?yàn)證概念的實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在新加坡港務(wù)管理局（MPA）也加入了SABRE項(xiàng)目。這正是我們零碳航運(yùn)中心項(xiàng)真正推崇的項(xiàng)目合作方式，我們?cè)陂_(kāi)展業(yè)務(wù)組合中各種各樣的項(xiàng)目時(shí)積累了大量模塊化的知識(shí)，而通過(guò)各項(xiàng)研究活動(dòng)我們又得以將這些點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，融合進(jìn)更多現(xiàn)實(shí)應(yīng)用案例中。我們將一片片模塊化的知識(shí)緊密聯(lián)系起來(lái)，發(fā)展成更成熟完備、從商業(yè)層面能夠啟動(dòng)投資的概念設(shè)計(jì)，并讓供應(yīng)鏈和接收端利益相關(guān)方能夠應(yīng)用這些解決方案，為他們制定投資決策提供支持。

問(wèn)：報(bào)告提到還有一些重要問(wèn)題需要在下一階段的項(xiàng)目中繼續(xù)研究，請(qǐng)您談?wù)勏乱徊皆O(shè)計(jì)工作將如何開(kāi)展。

答：有一點(diǎn)前面已經(jīng)提到過(guò)。我們現(xiàn)在正在討論如何優(yōu)化該船能效，如何應(yīng)用我們所了解的技術(shù)方面的所有最佳實(shí)踐，再結(jié)合商業(yè)靈活性來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，這將是對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行全面能效優(yōu)化的一個(gè)過(guò)程。然后，是對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)的審批。目前，我們已經(jīng)與美國(guó)船級(jí)社（ABS）共同開(kāi)發(fā)了船舶設(shè)計(jì)的安全解決方案，并在儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)、燃料輸送系統(tǒng)、燃料加注站位置、燃料準(zhǔn)備室和發(fā)動(dòng)機(jī)解決方案等細(xì)節(jié)方面獲得了原則性認(rèn)可（AIP）。當(dāng)然，下一步這還需要從細(xì)節(jié)上進(jìn)行更加全面地設(shè)計(jì)，以便獲得船級(jí)社入級(jí)和船旗國(guó)認(rèn)可。因此，接下來(lái)非常重要的一步是進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，并與船級(jí)社和選定的船旗國(guó)合作，通過(guò)基于風(fēng)險(xiǎn)的方法確保這種本質(zhì)安全原則得到充分驗(yàn)證。

還有一點(diǎn)也是我們?cè)趫?bào)告里列出的建議事項(xiàng)，其實(shí)在之前的NoGAPS 項(xiàng)目中已經(jīng)在推進(jìn)，不過(guò)還有待在本次設(shè)計(jì)中繼續(xù)探索，那就是應(yīng)用氣體擴(kuò)散模擬來(lái)進(jìn)一步研究如何驗(yàn)證潛在源頭的氨泄漏情景，模擬潛在氨氣泄露的擴(kuò)散表現(xiàn)，無(wú)論泄漏是源自燃料準(zhǔn)備室，還是燃料加注站，又或是通風(fēng)桅桿。我們可以在氣體擴(kuò)散研究中模擬氨氣的擴(kuò)散行為，至少可以非常清楚地了解這對(duì)于設(shè)計(jì)的影響，從而進(jìn)行微調(diào)并再次驗(yàn)證，讓船上的工作和生活盡可能的本質(zhì)安全，確保船員在正常操作條件下不會(huì)受到傷害。