所有細(xì)分領(lǐng)域都在“綠色航運(yùn)”大勢下呈現(xiàn)出去碳化趨勢,對于替代燃料的選擇則是優(yōu)先考慮事項(xiàng)。新造汽車運(yùn)輸船(PCTC)的設(shè)計(jì)理念和相關(guān)技術(shù)也因此出現(xiàn)較大發(fā)展與更新。
全球首制獲大獎(jiǎng)
2024年1月,中國船舶集團(tuán)有限公司(簡稱中國船舶集團(tuán))旗下江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司(簡稱江南造船)聯(lián)合中國船舶工業(yè)貿(mào)易有限公司為上海汽車集團(tuán)股份有限公司(簡稱上汽集團(tuán))旗下上汽安吉物流股份有限公司(簡稱上汽安吉物流)建造的7600車液化天然氣(LNG)雙燃料PCTC首制船“上汽安吉申誠”輪搭載逾5000輛各類商品車、工程車開啟首航。
“上汽安吉申誠”輪是第一艘由中國船東投資,全球現(xiàn)役裝載量最大的LNG雙燃料PCTC,這艘新一代超巴拿馬型汽車運(yùn)輸船總長199.9米、型寬38米、型深15.5米、結(jié)構(gòu)吃水10.2米,服務(wù)航速19節(jié),艙容4000立方米的C型雙耳罐在16節(jié)經(jīng)濟(jì)航速下可完成19000海里航行。船體采用的WinGD X-DF雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及智能控制廢氣再循環(huán)(iCER)系統(tǒng)、LNG圍護(hù)和供氣系統(tǒng)、滾裝設(shè)備系統(tǒng)均為中國船舶集團(tuán)旗下公司或科研院所產(chǎn)品,供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等主系統(tǒng),以及氮?dú)庀到y(tǒng)、控制空氣系統(tǒng)、可燃?xì)怏w探測系統(tǒng)和LNG加熱系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán),顯著提升了該系列船核心設(shè)備國產(chǎn)自主化率。
“上汽安吉申誠”輪設(shè)置13層載貨甲板可滿足電動(dòng)車裝載,其中4層為活動(dòng)式甲板,第5層甲板可滿足MAFI和工程機(jī)械裝載,11-13層甲板可滿足氫燃料電池汽車和天然氣汽車的裝載,長直坡道流線設(shè)計(jì)將裝卸效率提升20%以上,搭載的智能船舶集成平臺可使全船能效提升10%。
“上汽安吉申誠”輪對我國大型PCTC發(fā)展具有里程碑意義,其首航意味著中國汽車行業(yè)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)“國輪國造、國車國運(yùn)”。而全球第一艘LNG雙燃料PCTC“TBN AUTO ECO”輪也由中國船廠建造。
“TBN AUTO ECO”輪交付于2016年9月,該船由南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司(NACKS,現(xiàn)南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎船舶工程有限公司)為挪威汽車運(yùn)輸船船東UECC建造,船長181米、型寬30米,10層甲板可運(yùn)輸約3800輛汽車,附加芬蘭-瑞典1A Super冰級符號,可常年在波羅的海和其他冰區(qū)執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)。
“TBN AUTO ECO”輪主機(jī)為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)MAN B&W 8S50ME-C8.2-Gl,3臺輔機(jī)由瓦錫蘭提供(2臺型號為W9L20DF,1臺型號為W6L20DF),LNG存儲在艙容約800立方米的C型儲罐中,大致可確保船舶兩周往返航程所用。在業(yè)界看來,該船的成功交付標(biāo)志著PCTC領(lǐng)域開啟潔凈能源船型設(shè)計(jì)新紀(jì)元。
傳統(tǒng)的PCTC燃料為柴油,而在綠色航運(yùn)概念逐漸普及下,目前市場中的新增訂單多為可實(shí)現(xiàn)更低排放的雙燃料或多燃料配置。有競爭力的價(jià)格、充足的供應(yīng)和完善的基礎(chǔ)設(shè)施讓LNG比其他替代燃料更具優(yōu)勢。結(jié)合睿咨得能源管理咨詢公司(Rystad Energy)和現(xiàn)有資料統(tǒng)計(jì),目前全球約有30艘LNG雙燃料PCTC運(yùn)營,2023年,超過75%的PCTC新簽訂單采用LNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
由中國船舶集團(tuán)旗下上海船舶研究設(shè)計(jì)院(簡稱上船院)研發(fā)設(shè)計(jì)、福建船政重工股份有限公司旗下福建省馬尾造船股份有限公司(簡稱馬尾造船)為瑞士船東Sallaum Lines建造的超巴拿馬型7500車LNG雙燃料PCTC已正式開工。該船總長199.9米、型寬38米、型深14.8米,新型直艏設(shè)計(jì)使該型船靜水中性能良好,興波小,同時(shí)兼顧低航速段的快速性。推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)為單機(jī)單槳,配置LNG雙燃料主機(jī)、單艏側(cè)推、電動(dòng)裝卸系統(tǒng),右舷設(shè)置艉門和邊門,13層汽車甲板中的9層為固定式,4層為活動(dòng)式,第11-13層甲板可裝運(yùn)氫燃料汽車和天然氣汽車。
這是Sallaum Lines在中國船廠建造的第一艘船,而該船型全球首制船“SIEM CONFUCIUS”(于2020年交付)曾以優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)和綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念獲渡輪、客滾船和郵輪行業(yè)最具權(quán)威和聲望的Shippax獎(jiǎng)項(xiàng)之“2021年度深海滾裝船最佳環(huán)境獎(jiǎng)”?!癝IEM CONFUCIUS”是全球首艘7500車LNG雙燃料PCTC,也是一艘具備跨大西洋航行能力的LNG雙燃料PCTC,廈門船舶重工股份有限公司在型線設(shè)計(jì)、分艙、結(jié)構(gòu)輕量化、系統(tǒng)推進(jìn)和裝載等方面重點(diǎn)突出綠色、環(huán)保、節(jié)能和安全,兩個(gè)LNG儲罐艙容共計(jì)3600立方米,可全航程使用LNG。
2021年還出現(xiàn)了兩艘PCTC“名船”。在全球知名海事媒體Maritime Reporter&Engineering News評出的“2021年度名船榜”中,業(yè)界熟知的“CENTURY HIGHWAY GREEN”和“Auto Advance”赫然在列。前者為今治造船旗下多度津造船廠(Tadotsu)建造的新一代LNG雙燃料PCTC,該船總長199.98米、型寬37.2米,可搭載7080輛汽車,LNG燃料艙容2439立方米,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)使其符合氮氧化物第三階段排放標(biāo)準(zhǔn)要求,輔助發(fā)動(dòng)機(jī)同樣為雙燃料。后者是全球首艘LNG雙燃料+電池混合動(dòng)力PCTC,為UECC與江南造船及上船院共同開發(fā)的3艘PCTC中的首制船,總長約169米、型寬28米,車輛甲板中的8層為固定式,2層為活動(dòng)式,可裝載3580輛汽車,其主機(jī)、發(fā)電機(jī)和鍋爐均為雙燃料配置。同時(shí),該船還入選英國皇家造船師學(xué)會(RINA)評出的“2021年度世界名船錄”和Shippax評出的“2022年滾裝船技術(shù)與環(huán)境獎(jiǎng)”——當(dāng)年唯一一艘由中國設(shè)計(jì)、中國建造的獲獎(jiǎng)船舶。
中國船舶集團(tuán)旗下廣船國際有限公司(簡稱廣船國際)于2023年交付的7000車LNG雙燃料PCTC“EMDEN”及其姊妹船是我國華南地區(qū)船廠建造的首批雙燃料PCTC。今年1月,廣船國際為挪威船東SFL建造的7000車LNG雙燃料PCTC3號船交付,該船總長200米、型寬38米、設(shè)計(jì)吃水8.6米、設(shè)計(jì)航速19節(jié),13層甲板中的兩層可裝載氫燃料汽車。廣船國際自2021年4月與SFL簽訂PCTC建造合同以來,已成為全球手持PCTC訂單最多的企業(yè)之一,目前手持PCTC實(shí)船訂單接近30艘。
2024年交付的LNG雙燃料PCTC中,兩艘來自日本航運(yùn)企業(yè)的船舶也有特別之處。3月,新來島造船(Shin Kurushima Dockyard)為商船三井建造的7000車LNG雙燃料PCTC“Cerulean Ace”交付,該船為商船三井在日本船廠訂造的11艘“BLUE”系列LNG雙燃料PCTC中的第一艘船,總長約200米、型寬約38米。一個(gè)月后,多度津船廠向日本郵船交付7000車LNG雙燃料PCTC“DAISY LEADER”,該船及其姊妹船總長199.93米、型寬38米、型深22.85米,配備6S60ME-C10.5-GI型主機(jī),通過EGR可減少80%-90%的氮氧化物排放,無隔板結(jié)構(gòu)和呈直線排列的加寬坡道能夠簡化車輛行駛路線,提高安全性和裝卸效率。
首單又是中國造
近年來,隨著全球汽車貿(mào)易快速增長,市場對PCTC的需求高漲。據(jù)克拉克森(Clarksons)統(tǒng)計(jì),2021和2022年,全球新簽PCTC訂單116艘,2023年訂單再增85艘。而2020年及之前5年,全球PCTC年均訂單僅4艘。訂單增長的同時(shí),船東對于PCTC的動(dòng)力選擇也在變化。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全球有約20艘甲醇雙燃料PCTC訂單。
將甲醇預(yù)留設(shè)計(jì)帶入PCTC領(lǐng)域絕對是一種符合時(shí)代發(fā)展的突破。禮諾航運(yùn)(H?egh Autoliners)自2022年初以來已在招商局重工(江蘇)有限公司總共訂購了12艘9100車PCTC。這型“極光級”(Aurora Class)PCTC由芬蘭船舶設(shè)計(jì)公司德他馬林(Deltamarin)設(shè)計(jì),總長199.9米、型寬37.6米,配備1臺低速雙燃料主機(jī)和3臺雙燃料發(fā)電機(jī),同時(shí)獲得相關(guān)船級社授予的甲醇預(yù)留和氨預(yù)留船級符號,未來稍作修改即可使用甲醇或氨燃料。
2023年4月,上汽安吉物流與招商局金陵船舶(江蘇)有限公司(簡稱金陵船廠)簽署4艘9000車甲醇預(yù)留PCTC建造合同,另與江南造船簽訂3艘9000車甲醇預(yù)留PCTC建造合同。
這型9000車甲醇預(yù)留PCTC由上船院自主研發(fā)設(shè)計(jì),在深入調(diào)研國產(chǎn)新能源車的海運(yùn)發(fā)展需求后,尺度根據(jù)上汽集團(tuán)出口主流車型定制,船長228米、型寬37.8米、型深15.4米、結(jié)構(gòu)吃水10.3米、服務(wù)航速18.3米,是一型專門為汽車、卡車和新能源車運(yùn)輸設(shè)計(jì)的符合國際最新排放規(guī)則的新一代超巴拿馬型PCTC。為大幅減少硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等溫室氣體排放,選用甲醇深度預(yù)留+脫硫裝置+SCR+軸帶發(fā)電機(jī)等綠色環(huán)保技術(shù),主輔機(jī)和鍋爐可改裝利用甲醇燃料,此外考慮到為船東提供多種脫碳技術(shù)路徑,對碳捕集系統(tǒng)的船型適配性進(jìn)行深入研究,并得到船級社頒發(fā)的型式認(rèn)可。該型船采用一體化優(yōu)選策略,整合船、槳、舵及其他節(jié)能裝置優(yōu)選優(yōu)配,單機(jī)單槳設(shè)計(jì)并配置一臺艏側(cè)推,統(tǒng)籌兼顧布置合理性、操作性、穩(wěn)性及經(jīng)濟(jì)性,使其具備運(yùn)營靈活度高、綠色節(jié)能性好、環(huán)保理念佳的特點(diǎn),特別是甲醇系統(tǒng)深度預(yù)留設(shè)計(jì)及碳捕集方案為實(shí)現(xiàn)脫碳零碳目標(biāo)提供了清晰路徑。預(yù)計(jì)于2025年開始,上述7艘9000車甲醇預(yù)留PCTC將陸續(xù)交付運(yùn)營。
而直接配備甲醇雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)于PCTC更被視為進(jìn)一步的探索。同為挪威船東,華倫威爾森(Wallenius Wilhelmsen)是甲醇雙燃料PCTC的堅(jiān)定支持者之一。2023年10月,華倫威爾森與金陵船廠簽訂首批9300車甲醇雙燃料“塑造者級”(Shaper Class)PCTC建造合同,其中包括4艘生效訂單和8艘備選訂單。今年2月,華倫威爾森再生效4艘同型船舶備選訂單,使其在該船廠的訂單規(guī)模增至16艘。而對于金陵船廠而言,新增的4艘新船訂單讓該船廠以31艘的手持訂單量重返該指標(biāo)全球第一的位置?!八茉煺呒墶盤CTC由華倫威爾森與德他馬林合作開發(fā),采用單機(jī)單槳設(shè)計(jì),可裝載約9300輛標(biāo)準(zhǔn)車,同時(shí)上貨艙亦可裝載氫燃料電池汽車和CLNG汽車,露天甲板還設(shè)置集裝箱裝載區(qū)。除可使用甲醇燃料運(yùn)營外,該系列船舶還將采用氨預(yù)留設(shè)計(jì),方便當(dāng)氨燃料可以安全可靠地應(yīng)用時(shí)實(shí)現(xiàn)立即改裝。不僅如此,這型具備多燃料配置的PCTC還將通過空氣潤滑系統(tǒng)和太陽能電池板等設(shè)備來實(shí)現(xiàn)船舶的進(jìn)一步節(jié)能減排。
其實(shí),甲醇雙燃料PCTC首份訂單出現(xiàn)在2022年。當(dāng)年12月,招商輪船發(fā)布《招商局能源運(yùn)輸股份有限公司關(guān)于簽署9000車甲醇雙燃料汽車滾裝船建造合作意向書的公告》,與招商局工業(yè)集團(tuán)有限公司(簡稱招商工業(yè))簽署2+4艘9000車甲醇雙燃料PCTC建造合作意向書。該船型由招商工業(yè)自主研發(fā)設(shè)計(jì),可適應(yīng)各種長距離航線(歐洲、美洲和非洲航線等)運(yùn)輸需求,計(jì)劃采用最新型甲醇雙燃料主輔機(jī),同時(shí)配備軸帶發(fā)電機(jī)、中高壓岸電系統(tǒng)等節(jié)能設(shè)備,為進(jìn)一步打造現(xiàn)代化的綠色PCTC船隊(duì)開辟了新路徑。
MAN Energy Solutions為該型船舶提供的采用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的MAN B&W 7S60ME-LGIM發(fā)動(dòng)機(jī)不僅是S60ME-LGIM型發(fā)動(dòng)機(jī)的全球首份訂單,也是首臺用于PCTC的甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī),同時(shí)還是首個(gè)由中國制造(中船發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司在中國制造)的甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。值得一提的是,海德威科技集團(tuán)(青島)有限公司提供的涵蓋甲醇燃料供給模塊、輔助換熱系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)及控制安保系統(tǒng)等核心模塊在內(nèi)的一站式系統(tǒng)解決方案及其配套模塊可覆蓋7S60ME-LGIM等當(dāng)下主流機(jī)型,是國產(chǎn)首個(gè)成功應(yīng)用的甲醇燃料供給系統(tǒng)成熟解決方案。麥基嘉(MacGregor)交付船舶外部和內(nèi)部坡道、蓋板、電動(dòng)門和可升降轎廂甲板組成的關(guān)鍵部件及安裝支持,其創(chuàng)新設(shè)計(jì)包括可降低港口噪音的軟襟翼和坡道位置指示器(船尾坡道著陸監(jiān)視系統(tǒng)),以便讓船員在作業(yè)開始前可以準(zhǔn)確定位坡道著陸位置。
船東看好中國優(yōu)勢
優(yōu)秀的船型設(shè)計(jì)是開拓并擁有市場的不二法寶。上船院是我國船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域規(guī)模最大、船型最豐富的研究設(shè)計(jì)單位之一,且在PCTC領(lǐng)域一枝獨(dú)秀。
2017年,上船院推出全球首型7500車LNG雙燃料PCTC,該船設(shè)計(jì)完勝“日本方案”,并于2020年交付。這即是上文所提獲獎(jiǎng)船舶“SIEM CONFUCIUS”。隨著“中國設(shè)計(jì)”得到國際知名船東認(rèn)可,更多來自挪威、日本和新加坡等國的訂單陸續(xù)而至。2022年,全球新簽PCTC訂單中,有接近59%的訂單采用上船院的設(shè)計(jì)。
就PCTC領(lǐng)域而言,LNG至少在現(xiàn)階段依舊處于主流燃料,這從LNG雙燃料PCTC和甲醇雙燃料PCTC的在役船舶或手持訂單量上得以體現(xiàn)。在LNG雙燃料PCTC研發(fā)方面,上船院采用超巴拿馬型寬體和最少壓載水設(shè)計(jì)以提升船舶運(yùn)輸效率,同時(shí)采用水動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)最優(yōu)化船體線型及多種節(jié)能裝置來實(shí)現(xiàn)船舶能效最大化。另外,上船院還通過軸帶發(fā)電機(jī)+鋰電池的混合動(dòng)力技術(shù)來節(jié)省船舶燃料,顯著降低近岸和港口水域內(nèi)的污染物排放及噪聲水平,并采用高壓岸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)在港期間的零排放。
前文提到的由德他馬林參與設(shè)計(jì)的“塑造者級”PCTC除可使用甲醇燃料運(yùn)營外,還將采用氨預(yù)留設(shè)計(jì)。而上船院也在這種更具標(biāo)志性的綠色船型方面有較大突破。2022年3月,上船院自主研發(fā)設(shè)計(jì)的中國首創(chuàng)首款氨燃料7000車PCTC正式獲得船級社頒發(fā)的原則性認(rèn)可(AiP)證書,從而為該船型的市場推廣及未來訂單承接奠定了良好技術(shù)儲備。
目前,廣船國際手持29艘PCTC實(shí)船訂單,其中又屬全球首次突破10000車的超大型PCTC新造船項(xiàng)目最為亮眼,而該型船設(shè)計(jì)正是上船院的杰作。
2023年12月,廣船國際與韓新海運(yùn)(HMM)簽訂6艘10800車LNG雙燃料PCTC建造合同,交付后由韓國現(xiàn)代汽車集團(tuán)物流子公司Hyundai Glovis租賃運(yùn)營。這批在PCTC船型發(fā)展史上具有里程碑意義的船舶由上船院設(shè)計(jì),設(shè)置14層甲板,其中5層為升降或活動(dòng)式,使該船型具備卓越的超高和超重滾裝貨物裝載能力,多層甲板還適合裝載氫能源汽車、壓縮天然氣(CLNG)汽車和液化石油氣(LPG)汽車,部分甲板適合載運(yùn)包裝類危險(xiǎn)品貨物和冷藏集裝箱,極大地提升了貨物裝載的多元性和靈活性。在運(yùn)輸效率與節(jié)能減排方面,該型船甲板總面積較9000車PCTC增加16%-20%,單車位營運(yùn)燃料成本則較之降低8%以上。另外6艘同型船建造合同由上海外高橋造船有限公司與塞斯潘(Seaspan)簽署。最大型PCTC之余,這型10800車LNG雙燃料PCTC特別值得一提之處還在于是將采用甲醇預(yù)留和氨預(yù)留設(shè)計(jì),從而為未來改造升級奠定技術(shù)可行性。從更高一點(diǎn)的站位來看的話,這款超大型雙燃料PCTC在多配置燃料方面,稱得上是“承上啟下”之作。
而在此演變之前,意大利航運(yùn)巨擘格里馬爾迪曾進(jìn)行過嘗試。格里馬爾迪在2022年10月與招商局重工(江蘇)有限公司簽署10艘PCTC建造合同,當(dāng)時(shí)憑借這份新訂單,后者手持PCTC訂單一度躍居全球第一。格里馬爾迪下單訂造的5+5艘9000車PCTC將在2025年至2026年陸續(xù)交付,作為名副其實(shí)的PCTC領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展先鋒,該公司為此型船留有氨預(yù)留設(shè)計(jì),改裝后可使用氨燃料,同時(shí)還配備鋰電池、太陽能電池板、岸電連接及其他創(chuàng)新技術(shù)如包括空氣潤滑系統(tǒng)等。這批9000車PCTC總長200米、型寬38米,可運(yùn)輸電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)化石燃料汽車及其他重型滾裝貨物。
與此同時(shí),一些PCTC領(lǐng)域新晉船東也選擇中國船廠的設(shè)計(jì)。達(dá)飛海運(yùn)集團(tuán)宣布進(jìn)入PCTC領(lǐng)域后,宣布租用東太平洋航運(yùn)公司(EPS)4艘PCTC,而后者旗下7000車LNG雙燃料PCTC承建方為招商局金陵船舶(威海)有限公司(簡稱威海金陵)。今年初,LNG雙燃料PCTC“CMA CGM INDIANAPOLIS”交付,該船為威海金陵7000車LNG雙燃料PCTC首制船,船長199.9米、型寬38米、設(shè)計(jì)吃水8.6米、航速19節(jié),共設(shè)有12層貨物甲板,動(dòng)力系統(tǒng)秉持綠色節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念,采用高壓雙燃料系統(tǒng),配備兩個(gè)艙容2000立方米的LNG儲氣罐、軸帶發(fā)電機(jī)及鋰電池混合動(dòng)力系統(tǒng),并采用太陽能電池板等多項(xiàng)環(huán)保技術(shù)。
韓新海運(yùn)在訂造6艘10800車PCTC之前,也在廣船國際訂造了3艘8600車LNG雙燃料PCTC,該型船為廣船國際承接的7000車LNG雙燃料PCTC的升級版,總長200米、型寬38米、設(shè)計(jì)吃水9.2米,設(shè)計(jì)航速19節(jié),14層車輛甲板較7000車PCTC裝載量增加23%,以最大程度地滿足船東運(yùn)輸需求。
廣船國際獲得來自韓新海運(yùn)的訂單,也標(biāo)志著后者時(shí)隔數(shù)十年重返PCTC市場。韓新海運(yùn)以集裝箱業(yè)務(wù)聞名,但同時(shí)也參與油船、散貨船和多用途船運(yùn)輸業(yè)務(wù)。上世紀(jì)80年代,當(dāng)時(shí)還名為現(xiàn)代商船的韓新海運(yùn)通過“Hyundai No.1”涉足汽車運(yùn)輸業(yè)務(wù),隨后開通韓國—?dú)W洲、韓國—澳大利亞和韓國—印度航線,與日本三大航運(yùn)公司在汽車運(yùn)輸領(lǐng)域展開一系列競爭。最終囿于日本船企的強(qiáng)勢而于10多年后黯然離場。
如今再入市,當(dāng)然有著船企在理念和經(jīng)營模式方面的改進(jìn),但同時(shí)也不乏看到創(chuàng)新的“中國設(shè)計(jì)”在PCTC領(lǐng)域?qū)鹘y(tǒng)的“日本方案”造成的沖擊。數(shù)據(jù)可以說明一切。2021-2023年,中國船廠新接PCTC訂單29艘、65艘和71艘,占全球PCTC成交量的比例為74.3%、84.4%和83.5%。時(shí)代在變,格局在變。