DNV：新LNG船舶設(shè)計的潛在脫碳策略

在一項聯(lián)合工業(yè)項目（JIP）中，TotalEnergies、現(xiàn)代重工，某航運公司和DNV合作研發(fā)新建造的液化天然氣運輸船項目，以確定滿足2050年國際海事組織脫碳軌跡的可行方法。

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1、關(guān)于該聯(lián)合工業(yè)項目（JIP） 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

該JIP 評估了將在現(xiàn)代重工（HHI） 建造的 174, 000 立方米 LNG 運輸船的設(shè)計，以確定其如何滿足 IMO 到 2050 年的二氧化碳排放目標。

目標是繪制一條切實可行的路徑，使船舶能夠遵守碳減排軌跡。尤其，該項目旨在確定最具成本效益的實現(xiàn)合規(guī)的有效方法和實施改造的最佳時間，并了解不確定性。不同的脫碳選項，包括： 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

從船舶生命周期的角度研究了與能源效率、能量收集、船上碳捕捉和存

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儲（CCS）和替代燃料相關(guān)的措施。成本影響和安全性也納入考量。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

2、原型船的規(guī)格

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該原型船是一艘 109, 000dwt的LNG運輸船，能裝載174, 000立方米LNG，配備低壓（XDF）推進系統(tǒng)和再液化裝置。

作為節(jié)能設(shè)備，該船將配備螺旋槳轂蓋鰭和舵球、空氣潤滑系統(tǒng)和軸發(fā)電機。該項目負責(zé)兩個貿(mào)易航線：休斯頓-安特衛(wèi)普和休斯頓-日本，以及兩個運營模式，一個正常的商運速度和一個緩慢的航行速度。兩條路線的典型年度運營數(shù)據(jù)，例如運營碳強度和年度燃料消耗量，均被用作參考。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

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3、與脫碳軌跡的交叉點 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com

圖表中船舶的碳強度（顯示為任一運營模式的水平線）與2050 年和 2040 年的脫碳軌跡相交的點，顯示了改造節(jié)能措施和碳減排技術(shù)和/或開始使用碳中和燃料混合的最晚時間，使船舶能夠繼續(xù)遵守排放限制。

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對于2050 年的軌跡，關(guān)鍵年份將是 2038 年的運營模式 1，而對于更加雄心勃勃的 2040 年軌跡，船舶必須在 2031 年之前進行改裝/融合。假設(shè)該船于2025 年投入使用，在第一種情況下，2035年第二次干塢將是最好的機會。對于慢速運營模式 (OP2)，2040 年進行第三次干塢即可。

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4、降低碳強度的措施

原型船設(shè)計從一開始就包括了幾個提高效率的功能和節(jié)能設(shè)備。當船舶達到需要升級和/或混合碳中和燃料以保持合規(guī)性時，JIP考慮采取五項額外措施：- 三個旋翼帆形式的風(fēng)力輔助推進（ Flettner旋翼） - 使用岸電（“冷熨”） - 船上碳捕獲和儲存 (CCS) - 燃料電池- 廢熱回收 (WHR) 本文@內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com

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5、脫碳策略 本文+內(nèi)-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

JIP 評估了為實現(xiàn) IMO 脫碳目標的四種策略的益處和經(jīng)濟可行性：

策略 A：LNG 船舶在其整個壽命周期內(nèi)按設(shè)計和建造的方式運行，2037 年之后逐漸加入bio/e-LNG以保持合規(guī)。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

策略B：該船從交付之日起額外配備三個旋翼帆（ Flettner旋翼）以及岸電設(shè)備，并于2038年開始加入bio/e-LNG和bio/e-MGO。

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策略C：2035 年將碳捕獲和儲存 (CCS) 系統(tǒng)安裝在船上，以提取廢氣中的二氧化碳排放。假設(shè) 100% 的二氧化碳減排潛力（樂觀），因此無需混合bio/e-fuel。

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策略 D：2035 年安裝模塊化燃料電池系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)。到 2037 年，bio/e-LNG 和 bio/e-MGO 逐步加入，以實現(xiàn)目標碳強度。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

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6、不同改造措施的技術(shù)影響 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

旋翼帆是一種久經(jīng)考驗的風(fēng)力輔助推進技術(shù)。根據(jù)歷史交易模式和風(fēng)力條件，據(jù)估計三個旋翼帆每年可減少近 6% 的燃料消耗和二氧化碳排放。天氣定航將進一步提高效益。此外，有必要對船員進行培訓(xùn)。 內(nèi).容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

船舶在港時使用岸電將進一步減少燃料消耗，并將二氧化碳排放量減少約8-9%（相對于年總排放量），前提是?？扛劭趽碛兴璧幕A(chǔ)設(shè)施。船上碳捕獲和儲存 (CCS) 需要對船上進行重大改造，例如額外的甲板以容納系統(tǒng)和二氧化碳氣罐。為系統(tǒng)供電所需的額外燃料（約 24%）不會影響船舶的碳足跡，改裝后碳足跡被認為是零。 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

該戰(zhàn)略的可行性取決于岸上二氧化碳基礎(chǔ)設(shè)施和價值鏈（仍未到位）的存在。在 LNG 上運行的模塊化固體氧化物燃料電池 (SOFC) 系統(tǒng)與廢熱回收系統(tǒng)相結(jié)合，可以提供輔助動力并提高效率。燃料電池和電池在 8 年后需要更換。燃料節(jié)省估計為 6-7%，二氧化碳減排潛力也在相同范圍內(nèi)。 本`文-內(nèi).容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

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7、使用FuelPath模型進行經(jīng)濟評估 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

JIP 應(yīng)用 DNV FuelPath模型來評估設(shè)計方案的經(jīng)濟性能，即特定船舶可用的燃料和能源效率策略?；诓煌募僭O(shè)和情景，該模型可幫助船東確定能夠適應(yīng)未來變化并在船舶生命周期內(nèi)各種情景下都能表現(xiàn)良好的設(shè)計方案?？冃б钥倱碛谐杀竞推渌?jīng)濟參數(shù)來表示。由于未來的燃料價格難以預(yù)測，因此該研究考慮了三種不同的燃料價格情景（高、基線、低）。 本文+內(nèi)-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

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8、不同措施對碳強度的影響

這四種策略在改造后的碳強度 (CII) 方面存在顯著差異。雖然該船舶將配備最先進的效率增強功能，使其碳強度性能明顯優(yōu)于當前船舶的平均水平，但其他三種策略中的任何一種都將進一步提高其 CII 評級和降低燃料成本。策略 B（新造船階段的旋翼帆/岸電）和策略 D（燃料電池/余熱回收改造）在較小程度上都將推遲需要混合碳中和燃料的時間點。策略 C（碳捕獲）將 CII 降低到零，這抵消了它導(dǎo)致燃料消耗增加的事實。

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9、基準價格情景的年度和累計成本

年度成本的制訂——假設(shè)中間或“基準”燃料價格情景——反映了對新建船和后續(xù)改造的投資以及由此產(chǎn)生的燃料成本。在策略 A 的情況下，當從 2037 年開始逐步添加碳中和燃料時，燃料支出會急劇上升。旋翼帆和岸電減輕了策略 B 的這種影響。而策略 C 必須在 2035 年對 CCS 系統(tǒng)進行大量投資，這項投資使燃料成本在剩余年份保持不變。由于對燃料電池的投資，策略 D 的總費用最高；節(jié)省的燃料無法彌補這一點。

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10、總擁有成本 - 貼現(xiàn)成本 本+文+內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

總體而言，策略 B 和 C 顯示在船舶整個壽命周期內(nèi)的總擁有成本最低。然而，如果引入二氧化碳稅，或應(yīng)用更雄心勃勃的目標溫室氣體強度軌跡（例如 2040年實現(xiàn)脫碳），這一結(jié)論可能會改變。策略 C 對本研究中應(yīng)用的不同燃料價格假設(shè)最不敏感，因為它不使用碳中和燃料。例如，與策略 B 和 D（2035 年之后）相比，策略 A 的 TCO 對燃料價格的敏感性最高，因為它依賴于碳中和燃料并且能耗相對較高。就 TOC 而言，最佳選擇是風(fēng)力輔助推進與岸電相結(jié)合，緊隨其后的是 CCS 方法（基線和低燃料價格情景）。在加速情景下（2040 年實現(xiàn)脫碳），必須盡早采取額外的碳減排措施。

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11、碳稅假設(shè)

未來的二氧化碳價格將通過“懲罰”具有最高燃料消耗的解決方案，來對成本情景產(chǎn)生重大影響。在為新造船選擇碳減排策略時應(yīng)考慮到這一點。在行業(yè)利益相關(guān)者認為碳稅情景是現(xiàn)實可行的假設(shè)條件下，JIP 考慮了這個參數(shù)。此處未顯示碳稅的影響，但例如，對于策略 A（基線），碳稅將使 TCO 增加約 20%。引入二氧化碳稅后，策略 C (CCS) 的表現(xiàn)相對較好。重要的是要記住影響研究的不確定性，特別是燃料價格變動、燃料稅、相關(guān)貿(mào)易區(qū)域的燃料供應(yīng)、將應(yīng)用的監(jiān)管脫碳軌跡以及船東自己的脫碳目標。 本文+內(nèi)-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

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12、設(shè)計和安全考慮

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JIP 還對設(shè)計和安全考慮進行了全面審查，其中值得一提的是：旋翼帆需要風(fēng)能夠自由流入，以最大限度地發(fā)揮馬格努斯效應(yīng)的向前推力。它們在甲板上的布置必須考慮諸如舵作用、船舶轉(zhuǎn)向能力、貨-甲板操作、駕駛臺視野和帆基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加固等因素。需要對船員進行培訓(xùn)，并且必須考慮相關(guān)的安全規(guī)則。旋翼帆技術(shù)成熟。為了使用岸電，船上需要適當?shù)碾姎庋b置，并應(yīng)評估一系列考慮因素，例如設(shè)備相對于危險區(qū)域的位置、緊急撤離、配電盤布置等。CCS 技術(shù)預(yù)計將在未來五年內(nèi)趨于成熟。船上必要的改造非常重要；可能需要靠近排氣煙囪的額外甲板。船上二氧化碳管理對安全和船員培訓(xùn)具有重要意義。CCS 系統(tǒng)需要額外的發(fā)電和港口基礎(chǔ)設(shè)施來收集捕獲的二氧化碳。燃料電池系統(tǒng)是模塊化和集裝箱化的，需要一個安全的空間、用于廢熱回收系統(tǒng)的排氣裝置以及新鮮空氣和燃料的獲取。如果選擇這種方法，則應(yīng)在設(shè)計機艙和煙囪以及一些甲板加強件時加以考慮。燃料和電力危險以及船員培訓(xùn)是附加標準。有一條通往 2050 年的道路，但“正確”的方向是專門針對船舶和貿(mào)易的，此外還需要建立一系列的假設(shè)。 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

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13、主要結(jié)論 本`文@內(nèi)-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

在本 JIP 中研究的 LNG 船舶預(yù)計將與 IMO 到 2050 年實現(xiàn)航運完全脫碳的雄心保持一致。更雄心勃勃的目標可以通過盡早采取適當措施來實現(xiàn)。該研究得出結(jié)論，對于燃料價格情景、二氧化碳定價和時間表情景，策略 B（旋翼帆、岸電）和 C（CCS）的擁有成本最低。令人驚訝的是，在這些假設(shè)下，策略 C 是最穩(wěn)健的，前提是該解決方案實現(xiàn) 100% 的碳減排率以及建造適當?shù)陌渡隙趸蓟A(chǔ)設(shè)施。策略 B 的能源和燃料需求最低，前提是所有?？扛鄱加邪峨姟２呗?A、B 和 D 的計算取決于相關(guān)加油港口的碳中和 LNG 和 MGO 的可用性?？紤]到所涉及的不確定性，無法對任何特定的燃料或碳減排技術(shù)提出明確的建議。相反，JIP 展示了一個結(jié)構(gòu)化的過程，該過程將幫助船東在航運界轉(zhuǎn)向脫碳時擁有更多的選擇。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

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