在一個(gè)聯(lián)合工業(yè)項(xiàng)目中，韓國(guó)現(xiàn)代尾浦造船 (HMD)、現(xiàn)代全球服務(wù) (HGS) 和DNV研究了HMD的第七代50000 載重噸“綠色”MR型成品油船設(shè)計(jì)，研發(fā)制訂滿足IMO 2050年脫碳目標(biāo)的可行性設(shè)計(jì)方案。

(相關(guān)資料圖)

為了2050年能實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的目標(biāo)，項(xiàng)目合作伙伴研究了歐盟排放交易系統(tǒng) (ETS) 和FuelEU Maritime 倡議的影響。隨后對(duì)各種燃料價(jià)格和監(jiān)管場(chǎng)景進(jìn)行建模分析，來(lái)制訂運(yùn)營(yíng)船舶全生命周期內(nèi)，不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)下滿足碳排放要求的最具成本效益的方案，并確定了不同設(shè)計(jì)方案在何時(shí)必須引入混合綠色燃料。概念設(shè)計(jì)中涵蓋了碳排放對(duì)各項(xiàng)主要設(shè)計(jì)指標(biāo)以及建造運(yùn)營(yíng)總成本的影響。

HMD的高效第七代50000載重噸MR型油船設(shè)計(jì)在未來(lái)幾年會(huì)有廣泛的市場(chǎng)需求，聯(lián)合研究項(xiàng)目以該設(shè)計(jì)為藍(lán)本，考慮了兩種燃料替代方案：甲醇和LNG。

兩種不同燃料選擇方案的船舶設(shè)計(jì)航速均為14.5節(jié)，可通過(guò)配備各種節(jié)能裝置，將性能提高約 2%。聯(lián)合研究項(xiàng)目同時(shí)采用了Smartship 解決方案以優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，其中包括：通過(guò)船隊(duì)監(jiān)控、分析和診斷報(bào)告進(jìn)行 CII 管理；提供航程規(guī)劃指導(dǎo)；優(yōu)化船體和螺旋槳維護(hù)等。

在甲醇燃料的方案中，燃料艙布置在甲板室前面的甲板下，氮?dú)獍l(fā)生器放置在船尾的上層甲板上。而在LNG燃料方案中，由于C型罐安裝在甲板上，使得該方案占用的甲板下方空間略小從而保證了貨艙艙容。

兩種燃料方案都需要布置傳統(tǒng)燃油艙以提供足夠的點(diǎn)火油。由于存在火災(zāi)隱患，岸電連接會(huì)妨礙裝卸作業(yè)，以及目前法規(guī)尚不全面等原因，岸電的應(yīng)用都具有很高的挑戰(zhàn)性。相反，使用旋翼帆等技術(shù)的風(fēng)力推進(jìn)系統(tǒng)，可以進(jìn)一步改善油耗。因此，船舶可以在新造階段為以后安裝旋翼帆做好必要準(zhǔn)備。

2022年12月，歐洲議會(huì)、歐盟理事會(huì)和委員會(huì)就修訂歐盟排放交易體系 (ETS) 達(dá)成了跨機(jī)構(gòu)協(xié)議，這是歐盟Fit For 55一攬子計(jì)劃的核心要素。ETS計(jì)劃將于2024年生效，過(guò)渡期到2026年。由于ETS將逐步提高船舶二氧化碳排放的價(jià)格，這將導(dǎo)致航運(yùn)成本顯著提高。因此，最大限度地降低碳排放預(yù)期成本對(duì)優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)至關(guān)重要。此外，LNG和甲醇最終可能會(huì)與綠色替代燃料混合，或用化工制備的綠色燃料取代，前提是能夠以合理的成本提高產(chǎn)能。

在所有展示的情景中，生物燃料或綠色燃料必須逐步添加到化石燃料中，并通過(guò)提高占用比例以能達(dá)到滿足排放控制目標(biāo)。

該項(xiàng)目研究了各種燃料價(jià)格以及典型運(yùn)營(yíng)情況的模擬情景。值得一提的是該研究同時(shí)研究了兩種不同的法規(guī)發(fā)展場(chǎng)景：一是船舶滿足當(dāng)前 IMO 碳排放控制目標(biāo)的“最低合規(guī)性要求”，從C級(jí)過(guò)渡到D級(jí)的保守方案；二是加速碳減排從而在2050年實(shí)現(xiàn)完全脫碳的目標(biāo)激進(jìn)方案。

聯(lián)合研究項(xiàng)目使用DNV FuelPath模型，對(duì)這些情景對(duì)與船舶生命周期的燃料消耗相關(guān)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性能評(píng)估。研究表明，最終實(shí)施法規(guī)的嚴(yán)苛性，將決定必須采取哪些措施來(lái)確保合規(guī)。

該聯(lián)合研究項(xiàng)目考慮了多種可應(yīng)用于船舶的燃料方案，并對(duì)此進(jìn)行了研究。研究成果表明，基于不同的選定方案，船舶將不可避免地需要從傳統(tǒng)燃料轉(zhuǎn)向替代燃料，以滿足排放控制的“最低合規(guī)”要求。值得一提的是，在整個(gè)生命周期內(nèi)，船舶將并不需要完全轉(zhuǎn)換為綠色燃料。

如果目前的IMO脫碳目標(biāo)保持不變，本聯(lián)合研究項(xiàng)目所選船舶設(shè)計(jì)在2045年之前，均可通過(guò)使用傳統(tǒng)化石燃料滿足最低排放要求。但如果IMO決定到2050年實(shí)現(xiàn)完全脫碳目標(biāo)，則必須在2030年代后期引入綠色燃料。

選擇傳統(tǒng)低硫油燃料的船舶將在2037年率先開始使用綠色燃料；以甲醇（化石燃料）為燃料的船舶僅具有一年的微弱優(yōu)勢(shì)，而以LNG為燃料的船舶可以運(yùn)行到2040年才添加綠色燃料。由于綠色燃料的高昂價(jià)格，何時(shí)必須添加綠色燃料將成為一個(gè)主要的成本因素。

根據(jù)當(dāng)前的IMO碳減排要求，本研究對(duì)象MR型成品油船（其他船舶不一定適用）如果使用VLSFO可以運(yùn)行到 2045年，如果使用液化天然氣則可以運(yùn)行到2050年，而化石甲醇燃料船則可以在沒(méi)有替代燃料的情況下運(yùn)營(yíng)到 2047年。

如果國(guó)際海事組織決定支持更嚴(yán)格的脫碳時(shí)間表，即到2050年完全脫碳，那么該船舶將在2037年之前使用VLSFO，在2040年之前使用液化天然氣，在2038年之前使用化石甲醇。

該圖顯示了化石燃料與綠色燃料成本的大致發(fā)展情況。據(jù)聯(lián)合項(xiàng)目分析，如果實(shí)施歐盟排放交易計(jì)劃，到2025 年，碳減排的要求將使燃料成本增加30%。到2050年，該百分比會(huì)增加到50%。綠色燃料價(jià)格預(yù)計(jì)會(huì)隨著基礎(chǔ)設(shè)施和可用性的改善而下降?？紤]到碳排放成本，預(yù)計(jì)到2040年代初，綠色燃料的價(jià)格可能會(huì)降到與化石燃料有可競(jìng)爭(zhēng)力的水平。

模擬分析的結(jié)果顯示，在建造成本方面，由于更簡(jiǎn)單的燃料儲(chǔ)存艙技術(shù)，甲醇燃料船的建造成本比LNG低；而在燃料成本方面，LNG預(yù)計(jì)將在2025年之后再次具有競(jìng)爭(zhēng)力。

在所有假設(shè)環(huán)境下，EU ETS和可能的未來(lái)IMO法規(guī)都會(huì)對(duì)營(yíng)運(yùn)船舶產(chǎn)生額外的碳排放成本；甲醇對(duì)化學(xué)品/甲醇運(yùn)輸船具有特殊的吸引力。

項(xiàng)目合作伙伴得出結(jié)論，根據(jù)當(dāng)前的IMO目標(biāo)，HMD第七代MR型成品油船可以使用VLSFO運(yùn)行到2040年代初。LNG和甲醇兩種燃料選擇方案都可以在未來(lái)靈活地選擇成本較低的替代燃料。碳價(jià)格將對(duì)燃料支出產(chǎn)生重大影響。但是，如果IMO要求變得更加嚴(yán)格，LNG和甲醇燃料將在未來(lái)提供更多符合法規(guī)要求的選擇。最佳解決方案將在很大程度上取決于營(yíng)運(yùn)區(qū)域、燃料可用性和預(yù)期成本。

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