國內(nèi)首艘25000立方米氨雙燃料LPG/氨運輸船效果圖/CCS

作為下一代清潔能源，氨和甲醇的全球需求正在增長，為滿足市場明顯的增長需求，可運輸液化氨和甲醇的氣體運輸船為業(yè)界熱情所在。與此同時，為順應(yīng)全行業(yè)減排大勢，航運企業(yè)和船廠一方面開發(fā)能讓船舶利用率得到提升的可兼運二氧化碳的氣體運輸船，另一方面入局液化氫海運市場，極力成為全球脫碳及氫能運輸?shù)耐苿诱摺?/p>

從小到大，皆為首例

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

EXMAR于2023年3月與HD韓國造船海洋(HD KSOE)簽署首批2艘46000立方米液化石油氣(LPG)/氨運輸船建造合同，同年10月，這2艘船的發(fā)動機(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/氨運輸船的首制船，總長190米、型寬30.4米、型深18.8米，配備3個液貨艙。船舶搭載由HD現(xiàn)代重工發(fā)動機(jī)與機(jī)械事業(yè)部(HHI-EMD)與溫特圖爾(WinGD)聯(lián)合開發(fā)的X52DF-A氨燃料二沖程發(fā)動機(jī)。同時，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，船舶配備實時氨氣泄漏檢測傳感器、控制泄漏噴水系統(tǒng)及氨氣釋放緩解系統(tǒng)等。

國內(nèi)首艘也在近期開工。

6月13日，國內(nèi)首艘25000立方米氨雙燃料LPG/氨運輸船舉行開工儀式。該船由上海船舶研究設(shè)計院自主研發(fā)設(shè)計、中船黃埔文沖船舶有限公司為天津西南海運有限公司建造，是首艘入級中國船級社(CCS)的氨燃料氣體運輸船，標(biāo)志著我國在清潔能源船舶領(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)計滿足-50℃低溫要求及CCS Ice Class B級冰區(qū)航行標(biāo)準(zhǔn)，同時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輸船(MGC)同樣落地中國。

7月，南通中集太平洋海洋工程有限公司發(fā)布公告稱，與挪威航運企業(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/氨運輸船建造合同。51000立方米LPG/氨運輸船是目前全球最大的MGC，同時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，新船將首次實現(xiàn)氨燃料主機(jī)與氨燃料發(fā)電機(jī)組的同步配置，樹立了氨燃料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/氨運輸船則是對超大型的再定義。這三家日本企業(yè)于2021年啟動超大型氣體運輸船(VLGC)聯(lián)合開發(fā)項目，以應(yīng)對未來氨作為零碳燃料和氫載體的廣泛應(yīng)用。已公開的效果圖顯示，該船將搭載氨燃料發(fā)動機(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和超大型液氨運輸船(VLAC)更大的貨艙，而目前市場中尺度最大的VLGC/VLAC艙容為93000立方米，這意味著新船運力將超過當(dāng)前全球最大的VLGC/VLAC。

兼用設(shè)計實現(xiàn)“混搭”

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

本次獲得認(rèn)證的LCO2/甲醇運輸船可實現(xiàn)去程運輸二氧化碳原料、回程運輸合成甲醇的雙向物流模式。目前，使用LCO2運輸船或甲醇運輸船運輸二氧化碳和甲醇，回程時必然會出現(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脫碳過程中的重要船用燃料。如果實現(xiàn)船舶的兼用設(shè)計，則可避免空載航行，使整體運輸效率得到大幅提升。

2024年9月，商船三井便參股專注于在北美、南美及澳大利亞開發(fā)、生產(chǎn)和運輸合成燃料/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/甲醇運輸船開發(fā)，并與供應(yīng)鏈相關(guān)企業(yè)及其他合作伙伴展開協(xié)作，以盡早實現(xiàn)LCO2/甲醇運輸船的商業(yè)化運營。三菱重工正在實施能源轉(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，還致力于運用以造船為基礎(chǔ)的船舶海洋工程技術(shù)推動日本及全球海事產(chǎn)業(yè)發(fā)展，本次與商船三井合作開發(fā)的LCO2/甲醇運輸船即為其中一例。

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

三菱造船和日本郵船共同研發(fā)的LCO2/氨運輸船已獲得船級社頒發(fā)的AIP證書。根據(jù)項目設(shè)計初衷，這型船去程將氨運至火力發(fā)電廠，返程再將發(fā)電廠排放的二氧化碳運送到指定存儲地點。相較于常規(guī)單一特定液體貨物運輸船在某一程空載情況，LCO2/氨運輸船不僅在運輸效率方面優(yōu)勢明顯，而且滿足市場對氨和液態(tài)二氧化碳運輸增長的需求。三菱造船通過計算流體力學(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，同時負(fù)責(zé)貨艙和甲板艙的優(yōu)化設(shè)計，組織發(fā)動機(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、氨運輸專用設(shè)備和船上安全設(shè)備的開發(fā)和設(shè)計。除了與日本郵船合作外，三菱造船還與商船三井就一型LCO2/氨運輸船進(jìn)行合作研發(fā)。根據(jù)設(shè)計原型，這艘LCO2/氨運輸船的貨艙容積為50000立方米左右，能夠靈活地滿足未來船舶燃料市場對氨的預(yù)期需求增長。

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

極低溫，為未來

不久前，韓國貿(mào)易、工業(yè)和能源部(MOTIE)宣布成立由來自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)專家組成的公私合作促進(jìn)小組，并計劃建造超大型液化氫(LH2)運輸船。

根據(jù)計劃，韓國將在2027年之前建造1艘LH2運輸船示范船；2030年完成大型LH2運輸船技術(shù)開發(fā)，并在2032年推出一型40000立方米LH2運輸船；呼吁到2040年，實現(xiàn)16萬立方米超大型LH2運輸船的商業(yè)化運營。作為開發(fā)LH2運輸船細(xì)分市場的關(guān)鍵一步，擬建的LH2運輸船示范船全長92.8米，2300立方米的貨艙容積約為當(dāng)前全球唯一的LH2運輸船“SUISO FRONTIER”輪的兩倍。

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

HD現(xiàn)代重工已獲20000立方米LH2運輸船AIP證書。韓華海洋則重點尋求零碳燃料應(yīng)用于LH2運輸船的設(shè)計方案。不久前，韓華海洋開發(fā)的8萬立方米電力推進(jìn)LH2運輸船獲得船級社頒發(fā)的AIP證書，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——在航行過程中完全不會產(chǎn)生二氧化碳排放，標(biāo)志著韓華海洋向可完全實現(xiàn)零碳排放的LH2運輸船商用化應(yīng)用又邁進(jìn)了關(guān)鍵一步。此外，三星重工開發(fā)的薄膜型液氫儲罐及16萬立方米LH2運輸船概念設(shè)計也已獲頒AIP證書。

而16萬立方米的艙容還不是最大。

中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇八研究所去年發(fā)布了兩型LH2運輸船設(shè)計方案。18萬立方米LH2運輸船擁有目前全球最大艙容，該型船總長約315米、型寬54米，設(shè)計吃水10米、壓載吃水不小于9米，采用“V”型船體，單個球罐容積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)板來降低航行風(fēng)阻，從而減少惡劣工況中砰擊上浪對生活區(qū)域的影響。另一型LH2運輸船艙容20000立方米，總長約160米、型寬26.4米，設(shè)計吃水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運輸船建造計劃。川崎重工正與今治造船和日本造船聯(lián)合(JMU)就構(gòu)建LH2運輸船建造體系進(jìn)行合作，重點圍繞川崎重工設(shè)計建造的LH2運輸船及后續(xù)船型生產(chǎn)展開專項研究，推進(jìn)此類船的商業(yè)化量產(chǎn)。川崎重工設(shè)計的16萬立方米LH2運輸船已獲AIP證書，該船全長約346米、型寬約57米，配備4個容積為40000立方米的液化氫儲罐。為實現(xiàn)大規(guī)模液化氫海上運輸，確保儲罐長期穩(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，通過內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)大幅降低外部熱量的侵入，從而實現(xiàn)高絕熱性能。不過由于早期階段市場對中型船舶的需求大于大型船舶，川崎重工有可能將該設(shè)計艙容從16萬立方米改為40000立方米。

在歐洲，海洋設(shè)計和工程服務(wù)提供商Moss Maritime與合作伙伴聯(lián)合開發(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，也能用于遠(yuǎn)洋LH2運輸。McDermott旗下全資子公司西比埃(CB&I)設(shè)計的LH2圍護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于船舶設(shè)計公司Houlder開發(fā)的20000立方米LH2運輸船。船舶設(shè)計公司LMG Marin聯(lián)合道達(dá)爾能源(TotalEnergies)和GTT開發(fā)一型LH2運輸船總長約290米，艙容達(dá)15萬立方米。今年6月，挪威船東EDGE Navigation披露其將與選定船廠將聯(lián)合開發(fā)一型專為歐洲近海液化氫運輸航線而設(shè)計，采用氫作為推進(jìn)系統(tǒng)燃料的LH2運輸船，以滿足可再生能源供應(yīng)鏈對清潔運輸?shù)钠惹行枨蟆＿@型設(shè)計旨在釋放液化氫的海運潛力，加速氫能零排放推進(jìn)系統(tǒng)的商業(yè)化應(yīng)用，同時助力將用于替代灰氫的綠色氫能輸送至歐洲及全球市場，EDGE Navigation負(fù)責(zé)提供船舶運營需求和技術(shù)方案，主導(dǎo)概念設(shè)計與基本開發(fā)。