LNG运输船:格局变化与船型进化

2024-06-16 18:25 | 中国船检 船舷内外


图源/中国海油

自业界公认的第一艘LNG运输船“Methane Pioneer”投入运营以来,截至2023年底,全球LNG运输船船队数量达753艘,舱容总量约1.13亿立方米。另据克拉克森(Clarksons)预测,2024年或将有89艘LNG运输船(舱容总量约1490万立方米)交付,比2021年创纪录的1010万立方米交付量还高48%。之后几年,交付量依旧巨大。2025年,将有舱容总量约1450万立方米的船舶建成交付,而在2026年和2027年,131艘船舶(舱容总量约2290万立方米)将转交船东。

通过上述数据进行粗略计算,全球LNG船队规模在未来几年将达到1050艘左右。而在LNG运输船出现的这65年时间里,全球天然气海上贸易需求增长稳定且迅速,船舶尺度(LNG运输船以舱容<立方米>为单位计量)大型化逐渐成为主流。现如今,LNG运输船舱容已突破27万立方米。

自西向东

1959年,由补给船改装而成的“Methane Pioneer”号装载5000立方米LNG从美国莱克查尔斯港(Lake Charles)驶往英国坎维岛(Canvey Island),为LNG海上运输和LNG运输船的发展和之后革新绘上起点。1964年,全球第一艘新造LNG运输船“Methane Princess”服役,从阿尔及利亚阿尔泽港(Arzew)向坎维岛运送了世界上第一批商业用途的LNG,该船装有9个LNG液舱,舱容27400立方米。这两艘姊妹船分别出自英国北爱尔兰贝尔法斯特哈兰与沃尔夫船厂(Harland and Wolff)和英国英格兰坎布里亚郡巴罗因弗内斯的维克斯-阿姆斯特朗船厂(Vickers-Armstrong)。同年,舱容25000立方米的法国第一艘LNG运输船“Jules Veme”下水,并于1965年在勒阿弗尔港完成了具有历史意义的LNG首次交付——这标志着法国LNG工业化的开端,也让法国开始了对更大、更有技术含量的LNG运输船及储罐的设计。

1969年9月23日,当时世界上舱容最大的两艘LNG运输船——“Polar Alaska”和“Arctic Tokyo”在瑞典考库姆船厂(Kockums)命名,一个月后,前者驶往东京湾,向日本运送该国有史以来进口的第一批LNG。1971年,由法国燃气公司(Gaz de France)和日本邮船成立的合资公司Gazocean接收了全球第一艘舱容超过50000立方米的LNG运输船“Descartes”。与此同时,舱容更大的75000立方米LNG运输船正在法国La Ciotat船厂建造。

1972-1975年,3艘舱容87600立方米的LNG运输船陆续由挪威MOSS Rosenberg船厂交付使用,特别值得一提的是,球罐型液货舱概念正是由该船厂于1970年首次提出。

相关资料显示,1980年全球LNG贸易量达313.4亿立方米,是1970年贸易量(26.9亿立方米)的11.65倍。同时,随着卡塔尔拟定影响深远的能源出口基本设想及韩国成为LNG进口国,国际天然气海上运输需求极大地刺激了船东对于LNG运输船经济性的追求。

上世纪80年代,LNG运输船的最大舱容已近13万立方米,而在此期间,有能力建造LNG运输船的船厂也已不限于英国、法国、瑞典和挪威。1981年,川崎重工引进MOSS Rosenberg船厂的球罐型液货舱概念,建成交付亚洲第一艘LNG运输船“Golar Spirit”,该船船长289米、型宽44.6米,5个储罐总舱容为12.9万立方米。川崎重工“Kawasaki Panel”设计系统将日本带入LNG运输船建造市场。1984年,三井造船(Mitsui Engineering&Shipbuilding)建造的12.5万立方米LNG运输船“泉州丸”(Senshu Maru)交付。这艘LNG运输船为日本邮船、商船三井和川崎汽船共有,商船三井营运,其服役37年间,航行总计近200万海里,733次航行共运载LNG约900万吨。

上世纪90年代,韩国成为亚洲第二个有能力建造LNG运输船的国家。1994年6月,韩国建造的首艘LNG运输船“现代乌托邦”(Hyundai Utopia)在现代重工蔚山船厂交付,该船舱容12.5万立方米,是韩国天然气公司为长期进口LNG而打造的3艘船中的第一艘。1996年,三星重工接获首艘13万立方米LNG运输船订单。似乎也正在此时,欧洲船厂缓缓步出LNG运输船建造领域。

进入21世纪,LNG运输船尺度在国际贸易需求与船厂制造工艺双重影响下越来越大。2001年,三星重工成功开发新一代电力辅助推进LNG运输船,舱容14.7万立方米,2005年,舱容达到15.3万立方米的船型出现。2008年则是一个更重要的时间节点——全球第一艘为卡塔尔当年提出的能源出口基本设想而打造的Q-Max型LNG运输船“Mozah”投入使用。这一年,中国船厂更是完成历史性突破,沪东中华造船(集团)有限公司(以下简称沪东中华)成功交付首艘我国自主设计、建造的LNG运输船“大鹏昊”号。

厚积而薄发。2015年,江南造船(集团)有限责任公司(以下简称江南造船)为中国海洋石油总公司建造的国内首艘30000立方米LNG运输船“海洋石油301”顺利交付。同年,沪东中华交付巴布亚新几内亚政府其自主设计建造的舱容17.2万立方米的“巴布亚”(Papua),标志着中国大型LNG运输船进入国际市场。2016年,沪东中华获得亚马尔(Yamal)项目4艘17.4万立方米LNG运输船订单,2017年,又与商船三井签订4艘17.4万立方米LNG运输船建造合同……2022年,江南造船、大连船舶重工集团有限公司、江苏扬子江船业集团公司分别获得首笔大型LNG运输船订单,招商局工业集团有限公司正式与欧洲船东签订4+2+2艘18万立方米LNG运输船建造合同,成为中国船舶工业第五家获得大型LNG运输船实船订单的船厂。

2022年,沪东中华获得卡塔尔能源公司(QatarEnergy)“百船计划”第一批60艘17.4万立方米LNG运输船订单中的12艘。2024年4月29日,中国船舶集团有限公司与卡塔尔能源公司就第二批18艘全球最大27.1万立方米Q-Max型LNG运输船建造项目签约,标志着中国LNG运输船研发设计建造从大型一举跨入超大型领域,高端船舶研发设计能力向世界领先目标迈进。

领域之最

上述18艘Q-Max型LNG运输船将由沪东中华自主设计、建造,是目前全球舱容最大的LNG运输船。这型27.1万立方米超大型LNG运输船总长344米、型宽53.6米、型深27.2米,设计吃水12米,采用双燃料低速机推进和NO96 Super+围护系统。该型船具有五大技术特点:舱容方面,采用5舱方案,尺度紧凑,较17.4万立方米大型LNG运输船的运载能力提升57%;性能方面,采用多目标优化的双艉鳍线型,具有优异的快速性,蒸发率更低,吨海里货物运输能耗比17.4万立方米LNG运输船降低9.9%;安全性方面,液舱采用增强型绝缘模块,配置实时晃荡监测系统、船体配置应力监测和防碰撞系统,有多重保障之下,安全可靠性高;操控性方面,配备再液化系统和轴发反向助推系统,操控灵活,碳强度指标(CII)比17.4万立方米LNG运输船低23%,可以灵活匹配不同航线的各种运营区间;兼容性方面,多元化优化吃水和配载设计,覆盖各大主流航线。

这也是中国船厂拿下的全球最大单笔造船订单。据悉,每艘新船造价高达3.05亿-3.1亿美元,18艘船舶总金额将达55.8亿美元(约合人民币404.37亿元),不仅是中国造船业承接的最大LNG运输船订单,也创下全球最大单笔造船订单新纪录。

沪东中华是我国首家具备LNG运输船建造能力的船厂,“大鹏昊”是其开篇之作。LNG船运输船作为天然气供应链中的关键一环和重大装备,直接关系到我国能源规划的顺利实施。经过多年艰苦付出,2008年4月,中国建造的第一艘LNG运输船“大鹏昊”交付。“大鹏昊”船长292米、型宽43.35米、型深26.25米,舱容14.7万立方米,是当时全球最大的薄膜型LNG运输船,填补我国在LNG运输船设计、建造领域的空白,并从此进入这一之前很长一段时期由韩国船企主导的市场。此后,沪东中华相继推出“长健”“长安”“长兴”“长恒”系列LNG运输船。

图源/沪东中华

全球同级别舱容LNG运输船中设计吃水最浅的“大鹏公主”则更好地满足了我国国内LNG运输需求。“大鹏公主”总长239米、型宽36.6米,液舱型式为GTT NO96 L03+,独特的设计使其吃水低于8.5米,通江达海,具有卓越的适航性,尤其在枯水季节也能进入长江、珠江流域,服务区域广;采用独特的双艉鳍线型,快速性能优,航向稳定性好,安全可靠性高;双主机双螺旋桨推进、双舵系操纵,在全球同级别LNG运输船中航行、操纵能力最强;具有高度灵活的转运兼容性,可实现从30000立方米小型LNG运输船到17.4万立方米大型LNG运输船广泛船型范围之间的液货转运,为客户提供灵活的多元化的二程转运方案。

沪东中华为卡塔尔能源公司建造的Q-Max型LNG运输船将于2028年开始陆续交付,而现役用于卡塔尔能源出口的两型最大舱容运力均建于韩国船厂。

2007年9月10日和11日,HD现代蔚山船厂和三星重工巨济船厂先后命名全球首批Q-Flex型LNG运输船“Al Gattara”和“Tembek”。Q-Flex型LNG运输船船长约315米、型宽约50米,舱容21.6万立方米,是全球首个使用船载再液化装置的船型。

一年后,三星重工交付全球首艘Q-Max型LNG运输船“Mozah”,该船船长345米、型宽53.8米,配备5个LNG液舱,舱容26.6万立方米,用于卡塔尔向欧洲,以及美国向远东运输LNG。由于规模经济效益和发动机使用效率提升,与传统舱容为14万立方米左右的LNG运输船相比,Q-Max型船的载货量增加了近90%,单位货物耗能却减少约40%。相关资料显示,“Mozah”配备当时最大的薄膜型密封舱,以及最新的船体防污保护和消防系统,船载再液化装置则将运输过程中蒸发的天然气重新液化,将其作为液体重新注入液舱,而不是将其作为蒸发气体用于为船舶本身提供动力,尽可能保证货物完全运输。这对从卡塔尔到欧洲或美洲的长途航行非常有利。“Mozah”配备两台柴油发动机驱动双螺旋桨和方向舵,使船舶更加节能、可靠且易于操纵,从而减少多达1/3的燃料消耗。

全球首次大型船舶应用自主技术控制完成跨洋航行的主角也是一艘LNG运输船。2022年5月,舱容18万立方米的“Prism Courage”搭载由HD现代子公司、专攻船舶自主导航技术的Avikus研发的“HiNAS 2.0”从美国墨西哥湾自由港出发驶往韩国保宁LNG接收码头,在这段跨太平洋航行中,该船有约一半航程通过自主航行完成。“Prism Courage”于2021年建造完成,采用双燃料发动机和Mark III Flex薄膜密封系统。

2017年6月,大宇造船为俄罗斯船东建造的17.4万立方米LNG运输船“Christophe de Margerie”命名。这是全球首艘北极专用(ARC7冰级)破冰型LNG运输船,船长299米、型宽50米,船首和船尾均覆盖70毫米厚钢板,可承受零下52摄氏度低温,能在冰厚2.1米的冰区航行。2014年,大宇造船接获亚马尔项目15艘破冰型LNG运输船建造合同,每艘船舶造价约3.2亿美元,甚至比沪东中华新接获的Q-Max型船还要贵1000万-1500万美元,可谓全球单船造价最高的LNG运输船。

日本是除欧洲以外第一个拥有LNG货物围护系统专利的国家。上世纪60年代开始,石川岛播磨重工(IHI)开始研究自持式棱柱型液舱,最初主要为液化石油气(LPG)运输船和支线油船设计。之后,IHI建造了许多专门为这些产品设计的船只,这些船只都采用了这种类型的油轮。1980年,IHI意识到先进液舱技术开发的重要性,并于1985年完成了自持式棱柱型设计。1993年6月,全球第一艘支持式棱柱型LNG运输船“Polar Eagle”及其姊妹船“Arctic Sun”在爱知船厂交付,两船舱容均为87500立方米。

明星船型

2023年1月,“Seri Damai”和“Seri Daya”加入马来西亚国际航运集团(MISC)船队,这两艘17.4万立方米LNG运输船由三星重工建造,采用GTT Mark III Flex PLUS货物围护系统,液舱隔热性能的增强使其蒸发率降至0.07%。船舶由WinGD X-DF推进系统提供动力,因此无需任何外部废气后处理系统即可符合国际海事组织(IMO)Tier III排放要求,并符合现有船舶能效指数(EEXI)标准。

“Seri Damai”与“Seri Daya”均配备三星重工研发的智能故障诊断系统SVESSEL,应用数字孪生技术在虚拟空间远程监测船舶的主要设备数据,对设备运行状态及故障进行诊断,并制定维修保养计划,提高设备运行效率。SVESSEL智能船舶解决方案已开发六大主要功能模块:船舶实时能耗、状态监测,经济性航行导航解决方案,航行安全管理,环保评估报告,网络安全数据平台,以及远程岸基监测。

当年,上述两船入选由国际知名船舶媒体“Maritime Reporter&Engineering News”评出的“年度名船”榜。

在海事界具有崇高知名度的英国皇家造船工程师学会(RINA)每年夏季都会发布“年度杰出船型名船录”(Significant Ships),过去4年,共有9艘LNG运输船入选。

“Coral Nordic”是江南造船为荷兰船东Anthony Veder设计建造的30000立方米LNG运输船,该船总长176.8米、型宽28.8米、型深19米,配备双燃料主机、双燃料发电机和双燃料热油锅炉,满足最新排放要求及相关船级社冰区1A要求,全船低温防寒设计可在北欧地区运行。

“Coral Nordic”机舱主要是由瓦锡兰四冲程双燃料主机及遥控系统、齿轮箱、调距桨、两台双燃料发电机、一台双燃料热油锅炉、7大模式的轴带发电机和相关电站管理系统构成,另配备两台有缘滤波器以改善电网质量。这套机舱系统动力响应迅速、经济性好、智能化程度高,在目前主流民船中鲜有配置,为未来机舱设计提供了一个参考模板。该船机舱系统内的报警点有5335个,加上燃气系统相关1600个报警点,整船报警点约8000个,是普通液化气船的4倍,而每个报警点之间还存在部分关联。

“Coral Nordic”配有两个双耳液罐,单罐舱容16000立方米,单罐重量约1600吨,是目前世界上舱容最大的C型双耳LNG液罐,超低蒸发率≤0.15%,设计建造难度均远超常规液罐,液罐最厚处钢板超50毫米,这对江南造船的焊接工艺和焊接质量提出了非常高要求。

“Avenir Aspiration”由南通中集太平洋海洋工程有限公司建造,这艘7500立方米LNG运输加注船总长115.8米、型宽19米、型深11.8米,配置两个C型储罐。该船采用双燃料电力推进系统,具有现代、安全、节能和环保等特点,技术指标先进。配置两套全回转主推进器和一套艏侧推,低速操纵性和自力靠泊能力强,能在港口和锚地灵活机动地完成LNG加注作业。经济性方面,使用货物蒸发气作为主能源,既节能环保,又能有效利用货损热量。

“Avenir Aspiration”还具备1B级冰区加强符号,能在有严重冰况的港口开展工作,液舱、油舱和含油水舱具有双层船壳保护,能防止局部破损下的燃料泄漏。

HD现代集团旗下造船子公司HD现代三湖于2022年交付挪威船东Knutsen LNG的“Santander Knutsen”是一艘17.4万立方米LNG运输船,该船总长299.6米、型宽46.4米、型深26.3米,采用GTT Mark III货物围护系统,配备双燃料发动机、蒸发气体管理装置、Hi-ALS空气润滑系统、辅助动力轴带发动机及优化的船体和航速设计。

具体而言,船体和机械设计的改进,以及数字性能管理系统的引入使“Santander Knutsen”在碳减排方面有更优秀的表现,其中空气润滑系统预计将减少6%的燃料消耗。为了最大限度地提高推进力和能效,该船配备WinGD二冲程双燃料X-DF发动机,经济运行解决方案通过轴带发电机为船供电,从而允许停止辅助发电机以减少燃料消耗。瓦锡兰为“Santander Knutsen”提供的运营性能解决方案包括运营绩效改进和监控系统,通过实时数据使管理和控制能够实现成本节约和更高效的运营。

“Ravenna Knutsen”是全球首批小型双燃料LNG运输船之一,该船总长180米、型宽28.4米、航速可达15节,采用三储罐设计,可全部或部分加压,舱容33000立方米,于2021年由HD现代尾浦交付。HD现代尾浦也因此成为韩国首家建造此类船舶的船厂。

“Ravenna Knutsen”配备的双燃料发动机最大输出功率7710kW,驱动瓦锡兰提供的可调距螺旋桨。燃气模式运行时,发动机符合IMO Tier III标准。为了实现机动性,“Ravenna Knutsen”配备了康士伯TTC 65管道式侧推系统。瓦锡兰提供了货物装卸解决方案,包括燃料供应、货物控制系统和再液化装置,该方案监测和控制低温货物,结合开发的混合制冷剂再液化装置,确保对液舱压力和温度的全天候控制。

与“Ravenna Knutsen”同时入选“2021年度杰出船型名船录”的另一艘LNG运输船,则是前文提到应用自主技术控制完成跨洋航行的“Prism Courage”。

2020年,丹麦船东Celsius Shipping旗下子公司Celsius Tankers接收其订造的首批4艘18万立方米LNG船中的首制船“Celsius Copenhagen”,该船Mark III Flex薄膜密封系统,由三星重工按照当时行业内最严格的能效和排放标准建造,通过优化船体和使用空气润滑系统来减少船舶在水中的摩擦,从而最大限度地减少二氧化碳排放。当年第二季度末投入运营的“Flex Aurora”舱容17.4万立方米,由HD现代三湖建造,采用Mark III Flex货物围护系统,配备WinGD低压X-DF二冲程发动机和选择性催化还原系统,以符合IMO Tier III在气体和液体两种模式下的监管要求。“Global Energy”舱容17.4万立方米,由大宇造船建造,并于2020年交付给卡塔尔天然气运输公司(Nakilat),该船配备MAN Energy Solutions推出的ME-GI发动机,并通过现代船体结构设计和其他先进节能技术实现了在同类型船中的竞争力。同年在榜的另一艘LNG运输船名为“CNTIC VPower Globe”,该船舱容30000立方米,服务用于缅甸LNG贸易运输业务。

2024年4月19日,三星重工巨济船厂为摩根大通(JP Morgan)建造的LNG运输船“Orion Spirit”命名,该船船长290米、型宽45.8米,舱容17.4万立方米。从某种意义上讲,“Orion Spirit”也为一艘自带光环的明星船——她是韩国自1994年开始建造LNG运输船以来,该国船企建造的第500艘出口LNG运输船。相关统计数据显示,目前全球营运LNG运输船约680艘,其中四分之三由韩国建造,韩国船企在建LNG运输船及手持订单约256艘。如此成就,韩国仅用30年。

但从另一个角度来看,中国自主设计、建造的第一艘LNG运输船交付于2008年,如今则实现多个全球之最,短短15年,屡次在LNG运输船制造领域取得重大突破。相信随着我国造船工业技术创新和国际影响力的提升,以及优质资源的合理运用,未来几年,破局将是必然。

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关键词: LNG运输船


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