船舶大型化进程的促进因素与制约因素分析

向 俊， 朱现场， 金允龙

(航运技术与安全国家重点实验室， 上海 200135)

0 引 言

近年来，世界经济的发展使船舶运输需求不断增长，科学技术为造船业与航运业提供的支撑也在不断加强。由于石油资源紧缺、油价不断上涨，出于提高能效、降低成本考虑，促使船舶不断向大型化方向发展，但各种船舶大型化的程度却有所不同。

鉴于影响船舶大型化的因素不断得到改善，作为东西方与南北方交通要道的苏伊士运河将不断浚深、拓宽，以适应船舶大型化的需要；马六甲海峡的浅滩将得到疏浚，以消除大型船舶通过海峡的瓶颈；尼加拉瓜、克拉、伊斯坦布尔等新的运河将开挖，以适应船舶大型化与交通量增大的需要。码头长度、水深与装卸设备的高度与外伸距将随船舶大型化而不断扩大。

1 船舶大型化进程

1858年，英国人建造了铁壳机帆船“大东方号”，该船长207 m、排水量27 000 t，可载4 000名乘客和6 000 t货物，蒸汽机总功率6 100 kW，有六根桅，帆的总面积8 747 m2。直至20世纪30年代，横渡大西洋的邮轮一直引导着船舶大型化的潮流。1932年下水的“诺曼底号”、1934年下水的“玛丽王后号”和1938年下水的“伊丽莎白王后号”，总吨都超过8万吨，船长超过310 m，邮轮大型化的势头甚至压过了盛极一时的顶级航空母舰。

近年船舶大型化在各船型中继续进行。如邮轮已经出现22万t的“创世纪号”，集装箱船已经出现载箱量1.8万TEU“马士基·迈克-凯尼·穆勒”号，散货船已经出现载重量40万t的“淡水河谷北京号”，航空母舰已经出现排水量超过10万t的“布什号”等。这些顶级的大型船还远远小于造船界已经具备的建造百万吨级船的设备能力，因此船舶大型化还有上升空间。

自19世纪钢铁取代木材成为造船材料并进入机动船时代以来，船舶的种类越来越多，体积也越来越大。这种大型化的进程，往往突破了人们认识与想象的界限。最具代表性的是1996年初，有学者论述8 000 TEU集装箱船时曾断言，集装箱船舶的大型化将以6 000～6 800 TEU为限。4年后，劳氏船级社又提出，按现有集装箱和码头设施水平，能建造的最大集装箱船为10 000 TEU。到2013年，最大的集装箱船已超过18 000 TEU，而且正在设计22 000 TEU、甚至24 000 TEU的集装箱船。

船舶大型化是出于大船的规模经济效应考虑。完成同样的运输量，大船比小船的燃耗低、船员劳动力投入省，意味着航运成本与碳排量较低。而且使用大船的航运公司具有耀眼的明星效应，在众多公司中更能吸引托运人把货交给其运输，从而具有更强的竞争优势。

迄今为止，世界上最大(DWT)和最长的船舶是1981年改装后的56.5万吨级油船“海上巨人(Seawise Giant)”号；韩国大宇重工在2003年建成的“泰欧(TI Europe)”号ULCC(44万吨级)是目前在航的最大船舶，其34 m的型深也是现今船舶之最；最宽的船舶是1978年建成的宽79 m的Nanny号；空载水线以上高度为69 m的1.8万TEU集装箱船是当今世界净空最高的船舶。

2 促进船舶大型化的因素

2.1 世界经济、贸易发展与船舶大型化

短期内金融危机的阴霾仍然挥之不去，但从中长期来看，其对全球经济增长带来巨大的冲击的同时也在一定程度上加快了全球经济的再平衡过程，因此并不会改变未来10～20 a全球经济增长的趋势。

从技术进步的角度看，重大技术革命是影响全球经济波动的重要因素。尽管全球技术革命方兴未艾，但绿色技术、生物技术等新技术的创新已经不断涌现，尤其是最近备受关注的“第三次工业革命”，都有可能成为促进全球经济进入新一轮增长期的驱动力[3](见图1)。

图1 全球海运量增幅与世界GDP增速[1]

图2 全球主要国家2011—2050年GDP平均增速 [2]

未来20 a，全球GDP将保持3 %的增速，同期，亚洲国家的购买力将实现8 %的增长，中国将为全球贡献5.2亿TEU增量。预计全球贸易在2013-2033年，年均增长率约为6.5%；2033-2053年，年均增长率约为5.8%；2053-2063年，年均增长率约为5%(见图2)。

未来50 a，世界贸易总额将大幅增长，2012年世界贸易总额为17.98万亿美元，预测2033年将增长到约63万亿美元，2053年将增长到约195万亿美元，2063年将增长到约318万亿美元[4](见图3)。

世界GDP、商品贸易额、海运量之间存在明显的相关性，数据增量之间有明显的互相拉动作用，而海运量的增长是船舶大型化主要动力之一。

2.2 造船技术进步、环境保护与船舶大型化

造船技术进步是船舶大型化的重要支撑条件，是船舶航行安全与大型化规模的重要保证。

船舶能效设计指数(Energy Efficiency Design Index, EEDI)规则为船舶建立了能源效率的标准，对船舶设计、生产工艺技术、配套设备、新能源技术应用等提出了更高要求。船舶大型化能提高能效，但仍然需要满足对应的EEDI指数标准的要求。

大型集装箱船要用更厚的钢板，其焊接更难，而在海上恶劣天气的考验中，焊接质量有问题会造成致命的后果。耐腐蚀、耐低温、高强度的新材料的研发，将有效推动造船技术进步，为船舶大型化带来新的动力。

环境保护是船舶大型化的重要推手。防止大气污染、降低温室气体排放、保护海洋环境的法规也在间接促进船舶大型化发展。EEDI的正式生效，为全球航运业的节能减排工作注入了一股强心剂。船舶大型化已成为减少温室气体排放和有害气体排放的有效措施，节能降耗成效显著，也有利于推进海洋环境保护和减排技术的实施。

2.3 海洋经济发展与船舶大型化

21世纪是人类大力开发海洋的新世纪。2012年我国海洋生产总值5.0万亿元，比上年增长7.9%，海洋生产总值占国内生产总值的9.6%(见图4)。

图3 全球商品贸易额增长率预测

图4 2012年主要海洋产业增加值构成图 [5]

海洋矿业、海洋油气业、滨海旅游业等海洋经济产业的不断增长，为海洋工程船舶、邮轮大型化提供了持续的动力。

2.4 P3联盟与船舶大型化

2013年6月，马士基航运、地中海航运以及达飞轮船对外声明表示，为了降低燃料消耗、优化运营和航线以及合理配置运力，三方达成协议组建P3联盟，预计从2014年第二季度开始运营。在亚欧航线、跨太平洋航线和跨大西洋航线上，P3联盟将部署260万TEU的运力。随着P3联盟的建立，航运界将演变成P3网络、G6联盟与CKYH联盟 “三足鼎立”的局面，市场竞争将更为激烈。

P3联盟如果获得批准，意味着其可以统筹航线、货源、挂靠港口，从而提升大型集装箱船营运效率，避免减载、空载运行，并为集装箱船的进一步大型化提供市场、运作模式支撑。

2.5 燃油价格与船舶大型化

燃油价格与船舶大型化也具有明显的相关性。回顾近30 a的油价走势不难发现：1986年油价暴跌后，世界石油市场进入相对稳定的时期，油价的变化较为平缓，北美、欧洲等经济较为发达的地区燃油消费量在逐年下降。但是，亚太地区很多国家处于经济起飞阶段，燃油消费量有缓慢增加。

因此，燃油价格对造船、航运能效技术发展起到加速推进作用，燃油价格的波动对船舶大型化的影响是非常显著的，燃油价格不断走高是船舶大型化发展的主要动力。

3 制约船舶大型化的因素

3.1 港口航道条件与船舶大型化

港口、航道与船舶大型化互为条件，呈交替适应发展态势。

1) 航道与港口水深的限制：许多经济发达地区的大港水深都不深，而水深条件较好的地区却因为没有腹地的依托难以建成大港。

(1) 巴拿马运河

巴拿马运河拓宽加深及新增船闸后，原巴拿马船型(总长275 m、型宽32.2 m、吃水12 m的5～8万吨级船舶)发展到新巴拿马船型(总长400 m、型宽50 m、吃水15 m的12～15万吨级船舶)。

(2) 苏伊士运河

目前苏伊士运河可通航吃水20 m以下的20万吨级船舶。未来继续拓宽加深，可通航30万吨级的各类船舶。通航船舶限高68 m(大桥净空高度70 m)。

(3) 马六甲海峡

马六甲海峡目前吃水限制约20 m，局部区域浅滩挖深后，可促进船舶大型化发展。

(4) 克拉运河

拟议中的克拉运河位于马来半岛窄处，水深25 m，长102 km，宽400 m，双向航道，沟通印度洋北部的安达曼海与太平洋西部的泰国湾，横贯泰国南部的克拉地峡，比走马六甲海峡航程至少缩短约650 n mile。

(5) 尼加拉瓜运河

规划的尼加拉瓜运河将打破巴拿马运河新老船型的限制，促进船舶大型化发展。

(6) 北极航道

北极航线是连接太平洋北部与大西洋北部的最短航线，但因地处北极，气候寒冷，一直无法全线通航。随着全球气候的变暖，北极冰层开始逐渐融化。未来北极航线开通之后，将大大缩短东亚各国同欧盟、北美等地区的海运距离，降低海运成本。同时，将突破现有国际航道尺度的限制条件，促进船舶大型化发展。

表1 世界主要运河、海峡表

2) 船舶吨位越大，对港口码头尺度、仓储容量、航道水深、装卸设备与集疏运能力等条件的要求越高。在国际通行水道中，制约船舶大型化最重要的航道有2条，即苏伊士运河与马六甲海峡。前者对船舶尺度的限制为宽47.546 m、吃水17.068 m，现正在扩建，使其能通行吃水20.5 m的超大型油轮(Very Large Crude Carrier, VLCC)；后者现有水深一般25～27 m(航道最浅水深约22 m，尚可通过吃水20.5 m的VLCC)。

装卸设备的限制以集装箱桥吊为例。现有的最大装卸桥吊是振华重工生产的安装在青岛、广州等港口的桥吊，其前伸距70 m，吊钩起重100 t，起升高度45～49 m，但仍不能适应3E船甲板堆装层数的要求。

3)货批量限制：以马士基公司1.8万TEU的3E集装箱船为例，如果开办“天天马士基”航班，且假定在每一挂靠港装卸各1/5的箱量，则单这种船就要有262.8万TEU的箱量才能营运下去。这就意味着当今许多重要海洋国家(如俄罗斯、澳大利亚、南非、伊朗、巴基斯坦、孟加拉、墨西哥、阿根廷、智利、秘鲁等)的最大港口的年吞吐量都不够开1个“天天马士基”航班。P3联盟的实施将突破已有单个航运公司的货批量限制。

如今，世界各国的港口当局也正在不懈努力，以适应船舶大型化对运输条件提出的要求。马士基“3E”级船舶的出现将推动集装箱港口设施、航道的新一轮发展。

3.2 桥梁高度的限制

考虑到一座桥的使用寿命可能超过百年，许多桥梁净空高度对船舶大型化的限制已经受到社会各界关注。包括近20 a来建造的通航净空高度60～65 m的桥梁，对大型船舶特别是近5 a出现的超大型集装箱船通航造成了制约。

表2 世界主要大桥概况

然而，已建的巴拿马运河世纪大桥和拟建的高雄跨港大桥净空高度已达80 m，这一高度能满足未来几十年内大型集装箱船舶、邮轮的通航高度需求。

4 不确定性因素

4.1 “第三次工业革命”与船舶大型化

“第三次工业革命”是以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明与应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。这次科技革命将推动人类社会经济、政治、文化领域的变革，引起国际政治、国际关系和国际格局的重大变迁，并改变航运基本模式，为船舶大型化发展带来不确定性。

学者杰里米·里夫金认为，还将需要25-30 a的时间第三次工业革命才会对商业模式进行改变，并对航运模式带来新的变化动力。

4.2 航运安全风险评估与控制技术与船舶大型化

航运安全风险评估与控制技术不断发展，船舶大型化由于采用系列安全措施，会使事故率减低、小型事故抵抗能力加强，但单次大型事故损失将明显加大。船舶大型化受经济、能效利益直接驱动，但也会引发社会对海损事故的担忧，最终将依据国际规则下的风险评估结果达到平衡，从而会影响船舶大型化进程。

5 结 语

航运需求对船舶大型化提供了强有力的推动，港口、航道等制约因素的限制也在技术进步的大潮中不断被突破。因此，集装箱船舶、邮轮与海洋工程船舶为代表的船舶大型化趋势方兴未艾，势不可挡。

参考文献：

[1] 全球海运量增幅与世界GDP增速[R]-克拉克森，IMF,2013.

[2] 全球主要国家2011～2050年GDP平均增速[R]-PWC,2012.

[3] 中国发展观察[J],2013.

[4] 世界贸易投资报告[R]-日本JETRO，2013.

[5] 2012年主要海洋产业增加值 [N]-2012年中国海洋经济统计公报.

[6] 李清,詹斌.集装箱船型发展分析[C].中国航海学会2008年度学术交流会优秀论文集专刊,2008:99-106.

[7] 张永峰,真虹.P3网络联盟对国际班轮运输市场可能产生的影响及我国应对措施[J].集装箱化, 2013(10):1-3.