处于全球新时代变革下的航运产业

文/ 中远集装箱运输有限公司 张荣忠

处于全球新时代变革下的航运产业

文/ 中远集装箱运输有限公司 张荣忠

从全球低碳节能形势促使航运业变革入手，探讨航运产业处于全球贸易大变革的中心问题，介绍无压舱水船舶的三种设计方案：V形船身、单一结构船身、贯通流系统船身，指出航运产业作为全球供应链的一个重要环节，应该率先进行创新改革。

航运业；低碳；节能；无压载水船舶

世界上一切事物均会发生变革，不过其规模、速度、量变和质变分别不同。全球贸易大变革也是理所当然的事情，而航运产业正处于全球贸易大变革中心。

就在不久前，全球远洋承运人中的一些人士还在鼓吹设计建造更大运力船舶、加快船速、弘扬规模经济，从而获得航运产业更佳绩效，而现在却谈论起集装箱航线班轮慢速航行优势如何显著、中小型集装箱船舶与超级货船相比经营成本更低廉而绩效更高等。航运产业权威人物的理念在变，企业经营理念和操作方式在变，技术要求和绩效衡量标准也在变，这一切足以让人感觉到当前全球贸易基本条件在变，国际供应链格局在变，航运产业正处于新一轮变革中。

目前航运产业讨论的热点问题不再是其船队规模世界排名几强，而是如何让其船队节能减排绩效更上一层楼，如何把集装箱和其他货运成本降低到尽可能低的水平。还有一些人在全球经济衰退和国际金融海峡肆虐之时，甚至大胆地想到进一步投资开发船舶动力能源技术，如风能、太阳能、燃料电池、纳米技术和核能动力等，以部分或全部替代驱动船舶的石油产品。总而言之，作为全球供应链中重要环节之一的航运产业，正随着全球经济大变革而率先在船舶设计建造、船舶动力能源、节能减排和船舶环保技术创新等方面实施变革。正如航运产业在过去200多年内经历过的船舶动力依靠风帆、蒸汽轮机、蒸汽涡轮发动机、柴油机和核动力等大改革和大创新阶段一样，现在的改革和创新也都是为了满足全球贸易格局大变革的需求。

一、低碳节能形势促使航运业变革

航运产业过去几年依靠全球贸易全球化的变革潮流，包括全球外包产业不断扩大，供应链越拉越长，进出口贸易量不断增长，矿砂和煤炭等散杂货和集装箱船运量迅速上升。远洋承运人顺时而行，扩大投资和组建更大规模的集装箱船队、油船液化天然气船队、干散货船队、滚装船队等，贸易主干航线和支线延伸到天涯海角，从而取得航运经济规模与日俱增、航线运量迅速上升的业绩。问题是目前正在进入的全球贸易大改革时代正史无前例地与碳足迹挂钩，低碳节能港口、低碳节能船舶、低碳节能仓库、低碳节能供应链、低碳节能建筑、低碳节能社区、低碳节能城市和低碳节能集装箱运输等技术颇受人关注。国际清洁运输委员会提供的报告称，全球远洋货船排放的二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳分别相当于全球交通运输排放总量的14%、5%、2%。该报告称，全球远洋货船排放的二氧化硫量超过全世界汽车、卡车和公共汽车的排放总量。有不少船公司为了节省成本拒绝使用价格比较昂贵的船用清洁燃料，故意避开清洁空气执法严厉的美国和欧洲港口，挂靠到环保法律执行相对松弛的发展中国家和地区港口，逃避法律监管，其船舶动力机械的废气排放无法被实际控制。如果再不采取严厉措施，预计到2020年远洋船舶废气排放量将在目前基础上扩大2倍。

不少国家和地区要求航运船舶节能减排、降低温室气体排放量的法律法规越来越严峻，迫使航运船舶不得不使用优质价高、温室气体排放量相对较低的燃油，于是船舶航运成本大幅度飙升。例如美国西海岸加利福尼亚州长滩港环保法律规定，凡是进出长滩港的远洋和近洋集装箱班轮和其他货船在挂靠该港码头期间均必须遵守相关环保法规，在距离港区40 n mile范围内必须使用所谓的清洁燃料，也就是价格昂贵的净化燃料油，船舶进出港口航速不得超过12 kn，船舶在停靠码头期间必须改用岸电，停用船用内燃机发电。实施港口清洁空气法案，尤其是大幅度降低集装箱港口码头空气污染程度其实是一项投资巨大的综合工程。根据美国交通运输部门提供的报告，到2020年美国各地港口实施清洁空气法案大约需要200亿美元，也就是说年均花费15亿美元，这些资金中的一部分来自美国联邦和州政府，其余大多来自航运产业和托运人。可以断定，与生态环境保护、降低地球温室气体排放量和市场价格高位震荡燃料油等重大因素密切挂钩的全球贸易大变革和航运产业再度进入另外一个创新时代的结果是，航运产业前进步履将变得更加沉重艰难。目前美国一些环境保护组织积极主张通过国际海事组织制定和实施达到全球港口环保标准的相关港口清洁法案，具体规定远洋货船使用的燃料油标准是国际港口清洁法案的当务之急，因为目前还有大批远洋货船在航行途中使用价格低廉、品质恶劣、排放废气中的有毒物质含量居高不下的燃料油。至少在国际港口清洁法案立法过程中的第一步，必须想方设法监督和促进世界各国和地区远洋货船使用标准燃料油，初步控制废气排放中的有毒和有害物质含量，降低远洋货船对地球空气的环境污染。从长远来看，应通过技术革新改造想方设法促进远洋货船使用清洁燃料。

加拿大帝国商业银行（CIBC）首席经济学家杰夫-鲁宾认为，现在不少人还没有看到航运产业前面还有更加艰辛崎岖的道路要走。全球化经济离不开航运产业支撑，那么想方设法控制和降低航运产业经营管理成本已经成为业内外人士迫在眉睫的任务，其中最重要的一项就是设计、建造低碳环保货船和船用发动机。人们现在把改革航运产业的重点集中到船舶和船用发动机设计建造上是无可非议的，但是这还不够，更为重要的是要通过船舶慢速航行、优化船舶发动机设计建造质量和使用高级燃料油等方式，达到低碳减排目标，不断降低航运船舶发动机使用每升燃油排放的二氧化碳温室气体总量，从而促使航运产业大改革，尤其是要从全球物流整体服务成本方面衡量整体绩效。

二、船舶压舱水的问题

除了低碳减排外，航运产业当前需要应付的另外一个棘手问题就是船舶压舱水。据国际海事组织统计，全球地区之间来往航运的船舶压舱水转运总量年均超过40亿 t。仅仅是为了保持船舶航运安全稳性而不得不在船舱中打进如此巨量的压舱水，不仅耗费大量海洋运输的能源、人力和物力，而且压舱水已经成为当前世界海洋的四大污染源之一，压舱水中大量污染源随着航运船舶被带到世界各地。正因为船舶压舱水造成了种种弊端，人们又把目光集中到设计制造船舶的专家们的身上，既然这些船舶专家年复一年地设计制造种类那么多的带压舱水的船舶，那么是否能够设计制造出无压舱水的现代化船舶，从而从根本上消除船舶压舱水跨越海洋运输的可能性?初步答案出来了，美国密歇根大学米希尔-帕森斯博士在美国造船与轮机工程师协会所发表的论文专门谈到无压舱水船舶的项目设计课题，并且专门就三种项目的设计方案进行了讨论。

（1）V形船身。无压舱水超大型油船船体项目设想最初是由安德斯-乌尔瓦森教授在瑞典哥德堡的渣尔墨斯大学提出的，美国造船专家和轮机工程师在其无压舱水船舶项目设想的基础上，于2003下半年逐步发展成无压舱水船舶项目设计构想，其最大的特点是船体下半部分更加细长，船底呈现明显向下突出的V形，促使船舶水尺深度足够配合空载时的重量。首先，通过电子计算机对造船专家们初步推选出来的两种无压舱水船型设计方案进一步修改后，再在电脑上进行稳性、阻力、载货量和其他经济参数方面的测评，其结果是：代号为“最佳”的第一种无压舱水船体设计方案的主要目的是设计建造在无水深限度航道上航运的无压舱水船舶，其船体型深为35 ft，满载吃水27 ft，船身最大宽度为56 ft，载货量超过300 000 t。代号为“马六甲型”的第二种无压舱水船体设计方案的发展方向就是建造适合于从波斯湾经过马六甲海峡，至远东地区中国、日本、韩国的航运船舶，其船身最大宽度可以达到79 ft，型深为30 ft，满载吃水为21 ft，载货量为280 000 t。通过电脑模拟反复测试初步证实，“最佳”型无压舱水油船可以十分顺利地在风浪不大的海洋上航行，而“马六甲型”无压舱水油船的航行情况较差，原因是其船体加宽后造成船底部分在水中深度不足。如果遇到海洋恶劣天气和狂风恶劣，这两种类型的无压舱水油船的备用压水舱内必须分别打进15 000 t和35 000 t压舱水，以便增加其航行稳性，确保船舶安全。在同样条件下的传统特大油船则必须载有至少80 000 t压舱水才能达到国际船舶防污染公约所规定的船中吃水不少于8.4 ft的标准，由此可见无压舱水油船的优势还是十分明显的，尤其其设计理念并没有被所谓“无压舱水”所约束，在船体内还是安排了备用压水舱，可以在航行途中根据天气和海面风浪情况灵活机动地决定在备用压水舱中打进多少压舱水，增强其船体的安全稳性。因此V形船身无压舱水船舶并非绝对排斥压舱水的，而是在最大限度内让船体瘦身，减少船身在海洋航行中的阻力，其中“最佳”型无压舱水油船减少33%的阻力，“马六甲型”无压舱水油船减少25%的阻力，从而节约航行动力所必需的燃料。总而言之，V形船身设计尽管在大海上遇到狂风恶浪时还是需要打进压舱水，以确保其稳性和安全，但还是在相当大的程度上解决了由于减少压舱水所带来的种种问题。米希尔-帕森斯博士在其报告中指出，通过扩大污水沟的高度和适当增加船底平面宽度等技术革新措施，可以安全航行的V形船身油船肯定可以成功地被建造出来。

（2）贯通流系统船身。就是用来替代货舱四周、位于压水线以下纵向结构的传统型压水舱，其最大的特点是把原来的封闭式改为前后开放式，在船头压水线下设置进水口，在船尾有排水口，海水不断地从船首压水线下进口处涌入，再迅速地从船尾压水线下排水口排出，既可以起到原来的压水舱作用，又可以减少船舶的负荷。利用船首和船尾进出口水流的不同压力，控制贯通适压水舱内的水流速度，同时又能够确保贯通流系统压水舱不会把其他地方的海水带到另外的地方，而且在贯通流压水舱内穿越而过的海水始终是当地海域中的海水，从而达到国际海事组织有关海洋环境保护的种种规定。

毫无疑问，所谓贯通流系统船身中的压水舱是迄今为止革新意义最大的造船理念，其最大的特点是保留事实上的压水舱，只不过把压水舱内的死水变成前进后排的纵向贯流的活水，从而从根本上解决压舱水把微生物、污染物等在全球海洋带来带去的扩散问题。其最大缺点就是尽管改成贯通流系统的压水舱仍然占有船舶相当大的空间，而且由于船舶结构的需要，除了纵向压水舱外，还得保留部分无法改为贯通流系统的横向结构的压水舱，而这些与传统船舶压水舱毫无两样的压水舱内的水仍然会传播污染物、沉淀物和微生物等。目前造船专家们正在集中力量攻克这个难关，把主要精力放在尽量压缩横向结构压水舱的容积上，也就是尽量减少船舶所载运的封闭压舱水量，尽量增加贯通流压舱水的功能。这种贯通流系统船身中的压水舱的最大缺点就是增加航行船舶的阻力，从而增加船舶动力所必需的燃料的消耗量，降低船舶推动力效率，米希尔-帕森斯博士在其报告中指出，通过进一步改进流体动力设计，这些问题中的大部分可以得到解决。

（3）单一结构船身。其设计方案的最大优势是通过在船底部位设置一个向后开放的内凹，其船底形状犹如一只倒置的前封后开的拖鞋，这种船型可以促使船舶轻载时产生较大的水尺。但是这种单一结构船型设计方案的缺点是与传统船型相比，其船身接触海水的面积大幅度扩大，船舶的船舷和衡量的长度增加。不过米希尔-帕森斯博士认为，通过船底两侧向下“蝉翼”所产生的空气润滑的应用，这些不足之处可以被降到最低。设计者将空气润滑作用与发动机废气排放结合在一起，也就是说船舶发动机的废气不是向上排到空气中，而是向下通过船体内凹处向船尾方向排放，一方面发挥其空气润滑功能，另一方面也让废气中的二氧化碳、一氧化碳、各种颗粒污染物和硫化物溶解在海水中，从而减少航行船舶对海洋空气和港口码头环境卫生所造成的威胁。目前这种单一结构船身型船舶已经在荷兰代尔夫特大学试造成功，其载重量为4000 t，船速为14 kn，没有压水舱，从试航检测的各种设计参数来看，其效果基本上达到了真正无压舱水船舶的标准。

英国劳埃德船级社的高级专家格兰汉-格林思密斯船长在谈到形形色色的无压舱水船舶设计方案时说，迄今为止还没有一种完全可以实际使用和在海运市场富有竞争力的船舶设计方案可以从根本上消除压舱水，目前不少所谓无压舱水系列船舶其实还是有压舱水的，例如所谓持续流通的压舱水在船底纵向穿流而过，从理论上讲，其压水舱中的水是当地海域的原水而不是从其他地方港口和海域带过来的，但是在实际使用时，这些所谓纵向贯流压水舱内壁还是会有海生物、微生物和沉淀物产生，到一定时候还会被从一地带到另外一地。而有些其实还是有备用压水舱的船舶会被人误解和对其压舱水污染环境的威胁放松警惕，因为这些船舶压水舱内的水还是有可能在其他地方排放，从而造成海洋污染的。万事开头难，在造船科学技术、国际海事组织法规标准和设备设施的应用方面本身就十分复杂的无压舱水船舶的问世更不例外。从上述三种无压舱水系统船舶设计理念和方案的介绍来看，人们似乎已经看到从根本上解决压舱水问题的光明前景。

三、结 语

英国伦敦《劳埃德新闻报》（Lloyd’s List）于2010年4月30日发表评论：当前航运产业必须适应一个新世界秩序，低碳减排航运产业新时代正在形成，一开始是演变，接着就是大变革。尽管有关地球气候变暖起因的大辩论并没有结束，有人甚至认为地球气温升高与二氧化碳排放量增大无关，但是当前节能减排、降低和限制航运船舶温室气体排放运动已经达到势如破竹、不可阻挡的地步。现在不少国家和地区甚至国际组织已经或者正在制定法律法规，要求全球船队在2005年的基础上到2020年减少二氧化碳等地球温室气体排放总量的20% ~ 30%，到2050年将降低50%。这个标准似乎特别苛刻，但是根据现有船舶和动力系统设计建造技术，尤其是航运产业一向坚持改革创新传统，航运船队低碳减排的伟大目标是完全可以达到的。航运产业从业人员必须清楚地看到，他们的首要任务是提高船队绩效、优化船舶能源使用率、想方设法做到低碳节能。千万要记住，航运产业并不是全球供应链的领头羊，而仅仅是全球供应链的一个重要环节，但是航运产业正处于全球贸易大变革的中心，因此应该率先进行创新改革。

Shipping industry being at heart of global trade revolution

ZHANG Rong-zhong