全新一代LNG加注船如何重塑海上燃料输送格局

LNG用作燃料可显著减少空气污染物排放，而且碳含量比重质燃料油(HFO)低30%，已被普遍视为一种合适且可行的过渡燃料，可为各类商船提供动力。尤其是在过去十年中，LNG加注基础设施发展迅速，相关专业知识经验大量积累，使用LNG作为燃料的商船数量也在逐年增长。尽管LNG并不能为航运业实现零排放提供灵丹妙药，但是随着船东和运营商致力于满足国际海事组织(IMO)温室气体(GHG)减排初步战略的要求，加注LNG燃料将带来巨大的益处。其价值在降低“最后一公里”交付成本方面体现得尤为明显。

△ 贝仕集团下一代LNG加注船配备了获得专利的舷外托架护舷系统  图源/贝仕集团

超越燃料即时成本

随着LNG加注需求不断上涨(无论是在地理上还是在船队能力方面)，所需的基础设施也将随之增长、演变。虽然往后LNG“槽车对船”加注活动仍将继续存在，但通过LNG加注船(LBV)进行的LNG海上交付方式最终将主导LNG动力商船的燃料供应。LNG加注领域的开拓者已经为目前正在服役的LNG加注和服务船舶做好了技术设计，鉴于这些船舶的安全记录和运营能力，她们在可预见的未来仍将继续运营。

然而，使用LNG槽车或当前这一代LNG加注船为船舶供应燃料会增加一种附加费用，即“最后一公里”交付成本，它们也必须被计入LNG燃料的“最终价格”。

这就是贝仕集团(以下简称贝仕)作为一家LNG燃料船船东和运营商利用其在该领域的专业经验来设计下一代LNG加注船的原因，此类LNG加注船将满足当前和未来的需求并降低“最后一公里”的成本。

为了开发下一代LNG加注船，贝仕从头开始设计绘图，定义了理想的LNG加注船应满足的操作要求和相应规范，摒弃了一切额外或不必要的装置和繁琐的操作。

在后续的开发过程中，贝仕又设计了多种方案，其主要设计特点包括：可与各类型船舶兼容使用的舷外托架系统，为LNG动力船进入干船坞做准备的除气和驱气设备，以及便于LNG加注船根据要求进行定制的灵活设计选项。同时，该船也可由人数较少的船员团队操作，并仍可保证很高的安全水平。

以上所有设计旨在降低船东和运营商的资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)，并最终为LNG燃料行业(包括LNG动力船)降低“最后一公里”成本。其中，“可适用于任何船型的创新舷外托架系统”便是降低运营支出的良好范例。

通常，在远洋LNG加注船上安装护舷会花费一到两个小时，而且需要有大量的甲板船员参与。而贝仕的LNG加注船摒弃了隔板浮筒的使用，无需手动转移、部署和系泊一般比较重的充气护舷。您只需轻松按下按钮，大约五分钟即可安装完毕。此外，由于船舶之间的距离增加，系泊缆绳与干舷较高的客户船舶之间会形成更加有利、不太陡峭的角度，从而实现更安全、轻松的系泊。

为各类船舶提供灵活性和把控力

贝仕的下一代LNG加注船旨在最大限度地提高与现有和已知的未来LNG动力船的兼容性，包括：

▣ 船体上有突出结构的船舶，例如在配备了突出的救生艇、甲板结构和阳台的邮轮上常见的那类结构。舷外托架和护舷系统就是一种解决方案，部署起来既安全又快速。

▣ 具有短且可用的平行主体的船舶，例如大型、高速、细长的集装箱船，其加油口位于船舶前部或尾部。对于这种类型的船舶，贝仕的LNG加注船前部管汇将能够进入或伸至加油站。

▣ 干舷较高的船舶，例如VLCC、大型散货船、大型集装箱船、用作半潜式起重船的大型重吊船。贝仕LNG加注船配备长距离伸缩式起重机，可在水面上伸展超过40米，与所有已知和即将推出的LNG动力船都可兼容。

▣ 加油站位于低处的船舶，例如某些邮轮、滚装船和某些集装箱船。这类船舶加油口的位置可能低至水线以上三米处。这种情况会给具有大型、固定伸长的起重机的LNG加注船带来挑战。大型起重机依然可以兼容，但在将LNG输送系统安全转移到客户的船上时，使用大型起重机通常会降低操作速度。而在贝仕的LNG加注船上，伸缩式起重机可以调整到所需的任何范围。因此，LNG输送系统(软管、释放接头、快速接头和释放系统)的操纵可以更快速、更顺利、更准确以及更安全地进行。

▣ 燃料管汇位于船舶最前端或最后端的船舶。贝仕的LNG加注船的前部管汇将确保与这类船舶兼容，同时仍可保持安全的系泊模式。

▣ 装卸臂通常位于水面以上14至16米处的大型LNG接收站。贝仕的LNG加注船可以配备高管汇结构，使船舶与大型装卸臂兼容。这在运营商属于“先行者”的区域是相当有优势的，这些区域中没有其他装载LNG加注船的方法可用。无论如何，即使LNG加注船一开始并没有安装高管汇，该船也已按照类似的要求准备就绪，例如，船材尺寸、稳性、管道布线、贯穿件等都已纳入设计当中。稍后可以在有限的改装和随之而来的停租时间内安装高管汇。

此外，贝仕还为新一代LNG加注船设计了一系列可选方案，因此可以根据不同的要求进行定制。运营商可从以下选项中进行选择：

1.舷外托架VS普通横滨型护舷系统；

2.有过冷器VS无过冷器；

3.有高管汇VS无高管汇；

4.有前部管汇VS无前部管汇；

5.有电池混动VS无电池混动；

6.304L货舱(氨燃料就绪)VS 9%镍钢货舱(仅限LNG)。

△ 贝仕集团的下一代LNG加注船配备了获得专利的舷外托架护舷系统(已部署)  图源/贝仕集团

降低总体运营支出和“最后一公里”成本

贝仕的新型LNG加注船在设计和制造时充分考虑了全体船员、工作空间和人机界面。例如，这适用于覆盖了货物管线、电缆和器械的箱舱甲板，不仅通过减少维护降低了运营成本，而且还能用作LNG输送系统准备和维护的工作甲板。此外，贝仕还推出了设计简洁的系泊站，运行安全且易于维护。

应用这种简单明了的常识性设计可以减少操作和维护船舶所需的船员数量，进而降低了运营支出和LNG燃料的“最后一公里”附加费。

贝仕在开发这款LNG加注船时还仔细地考虑了LNG动力船的干船坞要求。未来几年预计将有更多LNG动力船舶进入市场，而这反过来又会促进需要维修和例行干船坞的LNG动力船舶数量的增长。

在大多数情况下，燃料气罐在进入维修现场或造船厂之前需要去除液体(具体情况视LNG动力船燃料气罐的类型和/或所需的维修而定)，如果没有进行曝气(除气)，至少需要惰化处理。在某些情况下，LNG动力船还需要进行计划外的维修，通常是出于紧急的商业考虑，目的是避免停租。典型的例子就是被拖船造成硬钢框架压痕，或者是发生了停泊事故，需要开展小型到半大型高温作业。

目前，LNG动力船和LNG加注船依赖于外部服务提供商来支持所有操作以调节冷却、气化的LNG储罐，使之成为可以安全进入维修现场或干船坞的温暖、除过气的储罐。

此外，除紧急情况外，将CH4(甲烷)排放到大气中的做法是不可接受的，并且将越来越不可接受，而且LNG动力船几乎从未配备过船上装置在除气操作期间处理和燃烧CH4。不仅如此，LNG动力船也没有配备大容量惰性气体装置来处理自身油箱或曝气风扇的惰化以进行曝气(最终的除气)。

因此，如今的除气作业非常繁琐且耗时。LNG动力船或LNG加注船需要找到一个允许和可能进行此类操作的泊位或码头。之后，如果这项操作使用的装置完全由岸上提供，则需要大量不同的装置，以及便携式热风/GCU(气体燃烧装置)、丙烷罐、液氮罐和/或卡车、蒸发器、加热器和低温软管。不要忘了，协调、授权许可和规划还需要耗费大量时间。

正是在这种背景下，贝仕开始着手开发LNG储罐调节系统，并将其纳入贝仕的下一代LNG加注船设计当中。

为干船坞提供智能调节解决方案

针对以上挑战，贝仕提出了自己的解决方案，其关键特点包括 ：

▣ 通过高温CH4在LNG加注船与LNG动力船之间循环实现高升温能力。也就是说，从LNG动力船返回的冷蒸汽将被重新加热并送回船上的储罐。当储罐升温和气体膨胀时，它会在LNG加注船的高容量GCU中燃烧。

▣ 当储罐升温时，LNG加注船会产生干燥的N2(氮气)惰性气体并将其输送到LNG动力船的储罐，然后返回N2含量越来越高的蒸汽。无论氮含量如何，这种蒸汽回流都能在LNG加注船的GCU中高效、可持续地燃烧。

▣ 当储罐充分惰化时，LNG加注船将通过向储罐提供清洁干燥的空气来进行曝气。

所有容量和操作流程均被设计成可达到高于环境的温度，以实现最佳技术实践和曝气完成时储罐的安全进入。

对6700m3储罐的最佳计算表明，贝仕的新型LNG加注船可在5到8天内执行这一套完整操作——从冷罐装载CH4到储罐除完气、随时可进入或者获得除气证书可进入维修现场的整个流程。

如果没有LNG加注船调节系统的支持，同一储罐的升温操作通常需要20天。再加上惰化和曝气，全面运营估计需要25至30天，如果偏离了合适的泊位，寻求岸上支持开展类似操作所需的时间会更长。

贝仕的调节系统减少了LNG动力船的停租期，并且避免了寻找合适的LNG接收站或泊位(在这些处所可以环保、安全地进行上述操作)所耗费的时间和成本。

集成熟理念与全新功能于一体

LNG加注船每天都将开展多次系泊作业。为此，贝仕特别对高效安全的系泊站的设计进行了投资，并将100多项Optimoor研究的经验和知识融入到了贝仕新船舶系泊站的设计之中。

因此，下一代LNG加注船配备了足够多的系泊站和系泊卷筒，这些都不含其他可能会干扰安全和高效操作的甲板装置和设备。

船首系泊站是半封闭的，绞盘位于另一块甲板上，因此能够免受恶劣天气的影响，干净且宽敞。

此外，系泊甲板和系泊站还融入了合理又贴心的设计特点，例如在操作期间系泊缆绳不会出现在视线内。这样既保障了操作安全，同时又将人员配备减少到最低限度而 不会有危险。

这些因素综合起来使得贝仕的LNG加注船能够与任何LNG动力船兼容，从而促进了快速、安全和高效的系泊操作，这意味着每天可以交付更多燃料。

适应未来的LNG燃料供应船

贝仕的LNG加注船是根据《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则》(IGF)规则和其他IMO法规开发的。同时还需遵守新的和未来脱碳激励规则及法规，包括IMO的CII(碳强度指标)和欧盟的Fit-For-55计划。

船舶在应对脱碳要求方面准备得越充分，就越有可能维持其剩余价值。

设计中包含的可在未来进行升级的措施包括：

▣ 电池混合动力解决方案可节省能源并减少碳排放，从而提供良好的初始EEDI和CII评级。

▣ 电池混合动力解决方案允许仅使用零碳排放的电池动力进行常规LNG加注操作。此外，还可降低噪音污染，这在噪音可能影响燃料许可证申请的情况下非常重要。

▣ 船体的设计旨在提高吨英里效率。即使远洋航行通常不需要用到LNG加注船，该船也采用了细长而高效的船体设计，可以实现良好的EEDI和CII评级。

▣ 该船具有连接岸电的能力。电池混合动力解决方案与“绿色”岸电相结合，视操作模式而定，该船可以在很大程度上实现无碳排放。

▣ 该船基本设计甚至考虑了未来的氢动力改装。如果所有操作都使用氢气进行，操作范围将受到限制，但是加注一次H2运行两到三天还是可行的。

总体而言，贝仕的下一代LNG加注船具有安全性、兼容性、生态可持续性、易于惰化和升温以进行维修和维护、资本支出和运营成本低等优势，是一种可扩展且面向未来的船舶设计，能够满足蓬勃发展的LNG动力船队的需求。

作者：贝仕集团全球LNG中心气体解决方案专家  Johan Lillieskold