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替代燃料加注船按下“快进键”

甲醇作为船用燃料的前景到底如何,从相关订单可以有所判断。克拉克森公布的数据显示,截至今年上半年,全球船厂手持甲醇双燃料船订单242艘。氨作为船用燃料的发展虽处于起步阶段,但随着发动机技术愈加成熟,其在航运业的优势日趋凸显。而最先成为船用清洁能源的液化天然气(LNG)自然也会在很长一段时期内被广泛应用。

克拉克森推断,到2030年,全球船队总吨位的五分之一将使用更加清洁的替代燃料。顺理成章,这将直接带动清洁燃料加注船的发展。

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甲醇,我国首艘服务全球最大

据悉,该系列甲醇预留型7999载重吨IMO II类化学品加注船由上海欧得利船舶工程有限公司(ODELY MARINE)设计,总长约115米、型宽19米、型深10米,设计吃水7.2米,双机双桨配备艏侧推,可适装甲醇、脂肪酸甲酯、生物柴油等船舶燃料。

◎ “Marta Cosulich”轮/COSULICH

绿色甲醇作为一种未来可行的船用燃料而受到更多重视,很多航运企业已将甲醇纳入公司脱碳战略,甲醇燃料船订单因此增加。作为全球重要加注港,新加坡港正进行规划与升级,以确保绿色航运时代到来时的甲醇稳定供应,从而满足相应船舶燃料需求。

“Marta Cosulich”轮将被部署在新加坡港为船用燃料供应商TFG Marine提供服务,而该公司为托克集团(Trafigura)、Frontline和Golden Ocean成立的合资企业,“Marta Cosulich”轮的固定费率定期租船合同签订方正是Fratelli Cosulich与托克集团。

新加坡港是全球率先提供甲醇加注服务的港口之一,很多项目船因此也与新加坡有关。环球能源集团(Global Energy Group)旗下全资子公司环球能源贸易(Global Energy Trading)在佐佐木造船(Sasaki)建造的4000载重吨IMO II类化学品加注船是新加坡第一艘专用甲醇加注船。

而我国国内首艘营运的甲醇加注船“海港致远”轮则于今年4月10日在上海洋山港三期码头顺利向全球第二艘大型甲醇燃料集装箱船“Astrid Maersk”轮加注504.68吨保税绿色甲醇。这是我国首单国际航行干线船舶“船到船”绿色甲醇同步加注作业。“海港致远”轮于2023年9月22日实施改造,增配国际先进的甲醇加注设施,是目前全球已投运的最大甲醇加注船,该船总长135.06米、型深11.2米、型宽20.2米,12个货舱总舱容16000立方米,货舱采用Marineline特种涂料,具有安全、低蒸发率和环保等特点,是甲醇船舶运输和加注技术的创新集成,可为甲醇燃料国际航行船舶提供“船对船”加注服务并支持集装箱同步装卸。

浙江欣海船舶设计研究院于2023年7月获中国船级社(CCS)颁发的国内首张7500载重吨甲醇加注船原则性认可(AIP)证书,该船兼备加注燃料油和甲醇功能,配备加注软管、紧急脱离装置、干式拉断阀、紧急切断(ESD)系统等措施,充分考虑了甲醇加注风险和舟山地区作为东北亚保税船舶燃料加注中心的未来发展需求,可为目前最大型甲醇燃料船进行加注,且航速、载重量、经济性和船型适配度等技术指标均达到国际同类船型先进水平。

今年5月,浙江欣海船舶设计研究院为浙江协海集团有限公司研发设计的8000载重吨甲醇加注船图纸设计全面完成,即将进入建造阶段。该船采用曼太柯(MannTek)生产的带有气动紧急释放接头(PERC)的甲醇加注系统,液货舱应用对施工条件和质量控制标准要求严苛的Marineline784特殊涂层。随着甲醇双燃料新造船陆续投入运营,这型8000载重吨甲醇加注船的成功研发对赋能航运业可替代燃料的应用意义深远,船型设计完全满足船东和市场主流甲醇燃料船舶加注需求,主要用于向甲醇燃料船加注绿色甲醇,同时兼顾国际绿色甲醇等化学/油品运输功能。

英国海洋、离岸设计与工程公司Houlder日前披露其新推出的10000立方米甲醇加注船设计,该船配备半自动起重系统,用于向包括邮轮和大型集装箱船在内的多类型船舶供应甲醇。为实现空间最优利用,Houlder优化了船舶布局,同时确保安全性和船舶性能不受影响。为优化船舶效率,Houlder利用最新的数字孪生技术用来分析船舶运营,新设计还融合了电动动力系统架构,未来可升级为燃料电池技术,并在降低噪音方面提供环境效益。设计过程中,Houlder通过计算流体动力学(CFD)考虑各种解决方案,如双螺旋桨配置和球形艏设计,评估最小压载理念对设计的影响,如螺旋桨尺寸和推进功率要求。

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氨,亚洲三国均有独特设计

虽然当前可使用氨作为燃料的新造船项目没有甲醇燃料船多,但到本世纪中后期,氨燃料将成为海上能源转型的重要组成部分是业界基本共识,开发氨加注船,不断探索更加灵活的氨燃料船对船加注方案,对于促进船东及运营商全面采用氨燃料至关重要。

关于氨加注船的盘点,也可从Fratelli Cosulic和新加坡开始。

2023年4月,新加坡船舶设计公司SeaTech和这家意大利船东旗下企业Fratelli Cosulich Bunkers Singapore联合开发的21000立方米氨加注船设计获AIP证书。该船建造方为南通中集太平洋海洋工程有限公司,是中国船厂建造的首制氨燃料加注船。同年举行的新加坡国际气体技术展览会期间,SeaTech又与Consort Bunkers、大发柴油机(Daihatsu)和Daikai Engineering签署谅解备忘录,联合研发一型氨动力氨加注船概念设计。

◎ SeaTech和Fratelli Cosulich Bunkers Singapore联合开发的氨加注船/SEATECH SOLUTIONS

2022年6月,吉宝海工(Keppel Offshore&Marine)一型氨加注船获AIP证书,这艘船的氨储罐舱容33000立方米,是目前已获AIP证书的最大型氨加注船,可为各种氨燃料船舶进行及时的燃料补给。同年8月,新加坡造船企业PaxOcean与燃料加注船运营商Hong Lam Marine签署谅解备忘录,共同进行一型氨加注船原型设计,在支持使用绿色氨作为可持续燃料来帮助全球航运实现脱碳的同时,该谅解备忘录还将促进智能和自主船舶技术创新。

商船三井一直致力于氨加注船的研究设计,2022年1月,该 公司与伊藤忠商事和胜科海事共同开发的一型氨加注船获AIP证书。这是日本国内首艘获得船级社型式认可的氨加注船,合作方参考瓦锡兰气体解决方案部门和相关公司对货物密封系统和加注系统的设计意见后,创建了一种新型氨燃料处理系统。与此同时,这艘船是新加坡氨燃料供应链联合开发的一部分。2021年,商船三井与其合作伙伴签署了共同在新加坡开发氨燃料船的燃料供应网络协议。今年初,商船三井委托佐佐木造船设计的一型12000立方米氨加注船也获得船级社颁发的AIP证书。

中船重工船舶设计研究中心有限公司(CSDC)近些年在氨燃料船型领域深耕细作,船型研发处于国际领先水平,世界首艘16000立方米氨加注/运输船被认为是船对船加注向前迈出的重要一步。这艘船总长144.7米、型宽24.5米,由四台氨燃料发动机作为船舶电站,设有高低集管区,加注速率约2400立方米/小时,可适应不同尺度船舶的船对船加注服务。

HD韩国造船海洋(HD KSOE)旗下现代尾浦造船(现名HD现代尾浦)研发的10000立方米氨加注船也于2023年获得船级社颁发的AIP证书,该型船配备两个圆柱形“C”型储罐、一套气体再液化装置,另可基于运营商需求采用单/双螺旋桨推进设计方案。现代尾浦造船称,之后还将不断改进该型船的设计以适应市场所向。这型氨加注船设计目前处于关键的可行性研究阶段,适配场景以未来停靠在西澳大利亚皮尔巴拉地区港口的氨燃料船为主。

挪威氨燃料加注公司Azane Fuel Solutions也已推出氨加注船设计,并为其配备了完整的氨货物处理系统,该公司去年与Amogy达成协议,探讨在氨加注船上使用Amogy研发的氨发电系统的技术和商业可行性。双方合作后,这型氨加注船将配备氨燃料零排放动力系统以实现远洋航运脱碳。

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LNG,第一款,第一艘,第一家

近期,液化天然气(LNG)加注船市场焦点都出现在中国。

2024年7月19日,由中国船舶集团有限公司旗下沪东中华造船(集团)有限公司(简称沪东中华)自主研发、设计和建造的全球首款、中国首制江海直达型14000立方米LNG加注运输船“淮河能源启航”轮交付。

“淮河能源启航”轮总长130米、型宽23.6米、型深15米,具有安全性高、智能化程度高、机动性高等特点,入级CCS。安全性方面,该船基于长江航道水文、通航、规范等条件的设计可使其全年通过南京长江大桥,同时依靠智能航行、岸基支持及辅助避碰和电子瞭望功能保障安全航行;智能化方面,可通过智能集成平台获取船舶设备和航行状态信息,同时在线监测耗能状况;机动性方面,可实现6级风自离自靠、船对船靠泊、原地回转、平移等操作。

“淮河能源启航”轮/沪东中华造船

需重点说明的是,“淮河能源启航”轮货舱采用沪东中华自主研发的B型舱LNG围护系统,配备2台全回转推进器,电推由2台马达驱动,4台四冲程双燃料发电机向推进马达供电。独特的浅吃水设计既满足远洋无限航区设计要求,又能实现长江航道极值低水位情况的适航性,具备“江海一站式”LNG加注和运输双功能。该船设备国产化率达85%以上,包括B型液货围护系统、LNG深冷式再液化装置、低负荷天然气压缩机、天然气燃烧装置、超低温阀门等。

4月28日, 南通中集太平洋海洋工程有限公司(简称中集太平洋海工)建造的我国首艘江海全域LNG运输加注船“海洋石油302”轮交付,该船总长132.9米、型宽22米、型深11.8米,舱容12000立方米,加注速度为2000立方米/小时,具备满足远洋无限航区要求,又适航于长江极值低水位航道,装备拉式桨全回转推进器。两个6000立方米舱容的液货舱为马鞍式底座,承压能力强,具备单层绝缘防护、聚氨酯泡沫喷涂等结构特点。与“海洋石油301”轮不同,“海洋石油302”轮自设计建造之初就兼具运输和加注功能。

7月10日,汽车运输船(PCTC)“辽河口”轮首航LNG加注完成,为该船实施加注的是“海港未来”轮。

20000立方米LNG运输加注船“海港未来”轮由中集太平洋海工建造,总长159.79米、型宽24米,配备先进的LNG双燃料主机和发电机,主货罐为C型双瓣罐,具有安全、低蒸发率和节能环保等特点,既能运输LNG,又能为其他船舶及终端加注。

除上述4艘可实施LNG加注的船舶外,我国还有一艘专用LNG加注船。“新奥普陀号”轮总长119.3米、型宽19.8米、型深11米、设计吃水5.9米,结构吃水6.5米,配备双燃料主机、双燃料发电机和轴带发电机,为无限航区半压全冷式LNG加注船。两个4100立方米独立式C型液货罐最低设计温度-164℃,设计蒸汽压力3.75bar,两个甲板罐最低设计温度-196℃,设计蒸汽压力9.0bar,总加注能力约8500立方米。该船安装襟翼舵和可调螺距螺旋桨,艏部布置有可伸缩式侧向/360度全方位推进器,艉部设有尾侧推,船舶操纵性极佳。

“新奥普陀号”/ 中国船级社官网

中集太平洋海工是中小型液化气运输船及加注船市场的领军企业之一,多家知名船东与其合作颇多。“海港未来”轮姊妹船“Avenir Achievement”轮由中集太平洋海工于2022年5月交付Avenir LNG,配置艏艉侧推、可调距螺旋桨和一人封闭式驾驶室,布置多个货物操作集管区和折臂式货油管吊。除可通过货罐蓄压保存和机器消耗外,气体燃烧装置进一步增强了对蒸发气体和接受回气的处理能力。双方此前合作还包括2艘7500立方米LNG运输加注船。

中集太平洋海工为塞斯潘建造的7600立方米LNG加注船也已下水,该系列船总长112.8米、型宽18.6米、设计吃水5米,设计航速13节。

4月,中集太平洋海工再与Avenir LNG签订2艘20000立方米LNG运输加注船订单。该订单船型总长约160米、型宽约25米、设计航速15.5节,搭载温特图尔(WinGD)双燃料主机,并应用智能废气再循环(iCER)技术,在燃油和LNG燃料模式下均能满足IMO Tier III要求。7月,中集太平洋海工又与Vitol International Shipping签订1艘12500立方米LNG运输加注船和1艘20000立方米LNG运输加注船订单。去年底,中集太平洋海工还与西班牙船东Scale Gas签订1艘12500立方米LNG加注船建造合同。

日本首个船对船LNG加注项目启动于2020年。当年10月,日本第一艘LNG加注船“Kaguya”轮完成对日本邮船旗下一艘PCTC的加注作业。“Kaguya”轮船长81.7米、型宽18米,舱容3500立方米,由川崎重工坂出工场建造。

今年3月,三菱造船建造的日本首艘双燃料LNG加注船“KEYS Azalea”轮交付,负责为九州/濑户内海地区港口停靠的远洋船舶提供LNG加注服务。该船船长82.4米、型宽18.2米,LNG储罐舱容3500立方米。

全球第一艘专用LNG加注船“Engie Zeebrugge”轮也与日本有关。ENGIE、三菱商事与日本邮船于2016合资创立“Gas4Sea”,计划在全球范围内提供LNG船对船加注服务。2017年初,原韩进重工影岛船厂向Gas4Sea交付“Engie Zeebrugge”轮。该船船长107.6米、型宽18.4米,舱容5000立方米,以泽布吕赫港为母港,为该港及附近港口停泊的船舶提供LNG加注,全球首批LNG双燃料PCTC“Auto Eco”轮和“Auto Energy”轮均曾为其服务对象。

曾经全球最大的LNG加注船是“Gas Agility”轮也以西北欧地区港口(鹿特丹港)为母港,该船船东为商船三井全资子公 司Emerald Green Maritime。更值得一提的是,“Gas Agility”轮为沪东中华开发的第一艘18600立方米LNG加注船,总长135.9米、型宽24.5米、设计航速12节,采用GTT MARK III FLEX型液货围护系统,舱容18600立方米,日蒸发率低至0.18%。船舶配置大容量加注设施和再液化装置,加注速率最大可达1600立方米/小时,能实现在加注船与受注船低差压环境下大流量加注快速作业,可为LNG双燃料23000TEU集装箱船提供冷舱、惰化、加注、升温、驱气等全流程的专业化服务。2021年,沪东中华向商船三井交付同型船舶“Gas Vitality”轮。

在亚洲,第一艘装有LNG加注设备的LNG运输加注船为大韩海运在三星重工订造的“SM JEJU LNG 2”轮。该船舱容7500立方米,搭载了韩国船企自主研发的KC-1围护系统。在智能化方面,“SM JEJU LNG 2”轮于2022年6月开始搭载三星重工开发的自主航行系统,在统营-济州航线展开自主航行实证测试,去年,该船获得巴拿马自主航行最终许可。这也是韩国首艘获得船旗国自主航行许可的船舶。

2023年5月,HJ重工(原韩进重工)宣布一型7500立方米LNG加注船获得船级社颁发的AIP证书,这是该船企继5100立方米LNG加注船之后推出的新船型,搭载2个独立式LNG储罐。为防止船舶压载水影响海洋生态系统,这型LNG加注船为无压载水船舶(NOBS),无需注入/排出压载水即可航行,是一型设计创新、效率极高的LNG加注船。

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