【深度】长三角内河水系与墨西哥湾内河水系LNG航运发展对比研究和展望
前言
中国与美国是全球内河水系航运最发达的两个国家。中国的内河航运最发达的水系主要在长江干线和珠江西江干线水系,其中长江自2004年起超过美国密西西比河成为全球货运量最大的河流,2020年,长江干线货物通过量30.6亿吨(摘自交通部水运局《2020年水路运输市场发展情况和2021年市场展望》),已经连续21年占据全球内河航运第一的位置。长江三角洲(以下简称长三角)地区是我国经济发展最跃、开放程度最高、创新能力最强的区域之一,在国家现代化建设大局和全方位开放格局中具有举足轻重的战略地位。长三角地区具备通江达海、口岸资源优良,国际联系紧密的区位优势,拥有开放口岸46个,进出口总额占全国的37%,长三角水系的航运作为重要节点的功能日益凸显。美国内河航运水系主要分布在密西西比河三角洲和五大湖地区,密西西比河三角洲为美国最大世界第二大内河航运水系,其中占美国谷物出口量70%的贸易集中在以新奥尔良港为中转枢纽的密西西比河下游,石油天然气及衍生品的出口贸易则大部分集中在密西西比河三角洲中西部地区,即横跨德克萨斯州和路易斯安那州由墨西哥湾向北延伸的内河水系。
近年来,以液化天然气( LNG )和液态乙烷( Liquid Ethane )为主的气体运输逐渐成中美贸易的主角,所占比重越来越大, 2016 年 8 月 26 日,第一船来自美国切尼尔能源 Sabine Pass 终端的 LNG 抵达中国大鹏 LNG 接收站; 2021 年美国向中国出口 LNG902 万吨,超过卡塔尔成为中国的第二大 LNG 进口国。 2019 年 8 月 22 日, 85000m ³乙烷运输船——英力士“龙”型 VLEC “英力士玛琳 JS INEOS MARLIN ”轮首次靠泊长江下游泰州新浦化学码头,这一船乙烷货物来自美国内奇斯河的 Nederland 乙烷出口终端。美国已经成为中国 LNG 主要进口国之一和乙烷进口的最大来源国。众所周知,美国大部分 LNG 出口终端和几乎全部乙烷出口终端大多集中在与墨西哥湾接壤的密西西比河三角洲水系:即西起德克萨斯州的 Sabine Pass 沿 Neches River 到博蒙特,东至路易斯安那州的 Camaron 卡梅伦和卡尔可苏湖。
而中国除了 沿海已经建成运营的20余座LNG接收站之外,在长江干线又布局了七座LNG接收站 ,包括南京以下的镇江和江阴LNG接收站,这两座LNG接收站建成后,LNG将以外贸直采直达为主,包括美国墨西哥湾的气源。同时作为化工大省,江苏在南京以下长江沿线也有诸多的炼化一体化项目,对LPG以及乙烷的进口需求量很大。乙烷的主要进口地为美国,LPG也有部分从美国进口需求。如此,在同一个时间维度下,美国墨西哥湾-密西西比河三角洲水系和中国长三角水系在液化气贸易和气体运输船将会发生必然的交集和连结。中美贸易互补性强,和则两利,液化气体运输船作为一种特殊的贸易工具,将在两国能源化工领域的合作发挥重要的纽带作用。
本文将基于IGC Code规则简要介绍液化气体运输船的特征和分类,并从行业标准-国际气体船运输与码头经营者协会(SIGTTO)的角度对气体船的运营管理和运输安全予以关注,尤其关注LNG运输船进入内河水系的安全性。对中国长三角水系和美国墨西哥湾内河水系的自然特征、水道通航条件进行了对比分析。 选取了中美两个典型的江海直达航线:长江口至江阴段,以及萨宾-内奇斯内河航线墨西哥湾萨宾帕斯至博蒙特Martin Terminal段。对两条航线的自然条件、航道情况以及适航气体船型等进行对比分析,同时对液化气体船通航保障(海事监管)的法规进行适度的探讨。结合目前国内气体船进江的现状,展望未来长江干线液化气体船的发展前景。
一、关于液化气体船
国际海事组织(IMO)在《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》(IGC Code)中对于液化气船的定义是:从事散装运输装载温度在37.8℃时,蒸汽绝对压力超过0.28MPa(绝对压力)的液化气体和其它货品的船舶。与运输介质有关,常见的的的液化气体船包括:
液化石油气LPG运输船(丙烷、丁烷或二者的混合)、
液化天然气LNG运输船(甲烷)、
乙烷运输船、
乙烯运输船,
也包括液氨、液态二氧化碳运输船等小众船型以及
最新发展的液氢运输船。
根据装载介质的液化方式不同,液化气体船可划分为:
全压式液化气船、
半冷/半压式液化气体船、
半压/全冷式液化气体船和
全冷(常压)式液化气体船。
本文所讨论的液化气体船主要指大型LNG船、超大型LPG船(VLGC)和超大型乙烷船(VLEC),它们都是全冷常压式液化气体船,也是中美液化气 体贸易的主流船型。
《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》(IGC Code)是为确保海上安全运输散装液化气体,由国际海事组织制订的关于这类运输船舶的设计、构造和设备方面的强制性规定。本规则的目的是为海上安全运输散装液化气体提供一个国际标准,考虑其所载货品的性质的情况下,规定了这类运输船舶的设计和构造标准及其船上所应装配的设备,以便使其对船舶、船员和环境所造成的危险减至最少。规则的要求旨在现有的知识和技术基础上,尽量减少这种风险。气体运输船的核心系统是货物围护系统,分为独立A、B、C型和薄膜型货舱(可参考:→)。值得指出的是:IGC Code是唯一一则不是在出现重大事故后制定的IMO规则。
国际气体船运输与码头经营者协会(SIGTTO)作为一个非营利组织其成员包括200多家液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)运输船和码头运营商,涵盖绝大多数LNG运输船和码头运营商以及过半数的LPG运输船和码头运营商。该组织在国际海事组织(IMO)中占有非政府席位,已经完成超过10万船次LNG货物的运输,迄今没有出现过任何由LNG货物引起的死亡事故,也没有出现过由液货围护系统造成的任何损失。这归因于IMO的《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》(IGC Code)下液化气体船极高的设计建造标准。同时,SIGTTO的主要工作之一是反击“反LNG游说”,并向大众科普LNG真实的危害以及规避方法,消除这方面的误解。
将气体运输船视为潜在的爆炸风险是不公正的。其中一个事例是“Gaz Fountain”号LPG运输船,在1984年两伊战争中被导弹击中。其艉部货舱被击破,船只起火但没有爆炸。船员得以撤离,没有出现任何人员伤亡。在火灾扑灭后几天便恢复了供电,货物损失不足10%。这是一个很好的例子,证明了液化气运输船的坚固。1979年,装载99500m3货物的LNG运输船“El Paso Paul Kayser”号在直布罗陀海峡以全航速航行时撞击岩石而搁浅,水线以下船体受损严重,而薄膜液货围护系统保持完好,无任何货损。
“El Paso Paul Kayser”号搁浅 (图片来自www.webmar.com上“Bitácora”博客)
众所周知,液化气体存在可燃性、低温、使人窒息等特性,某些液化气还有毒性和化学灼伤(如氨气等)。作为液化气体船,最理想和最有效的管理是将液化气体放置于安全坚固可靠的容器内(液货围护系统),“老虎可怕,把它关进笼子里就是安全的”。在这一方面,LNG船可以说是做到了极致,从LNG运输船诞生63年来一直保持着海运行业最好的安全记录即是最好的佐证。作为大宗海运货物的LNG在中国的历史不长,民众对于LNG的认知可能会局限于“液化天然气零下162℃,运输货物温度越低越不安全”的误区。事实上液化气体船的运输操作安全风险不比其它液货船油轮化学品高,而在IGC Code和SIGGTO指南中,LNG船更没有单独拎出来和LPG船等要重点对待。从船舶运输管理上,LPG船的作业风险要大于LNG船,尤其是全压式或者半压半冷式LPG船。
目前,大型LNG运输在中国沿海已经常态化,最大尺寸的26万立方Q-Max型LNG船也时常造访国内沿海LNG接收站,包括取消LNG船夜航靠泊限制等。而在海运界和LNG工业界对长江干线即将开放的LNG运输船进江普遍期待的情况下,从江苏省海事局和江苏省交通运输厅联合发布的长江江苏段LNG船安全保障措施(试行)的通知来看,颇有“一顿操作猛于虎,回头一看原地杵”的感觉。一些限制规定如进江LNG船的舱容却被限制在4万方以下的小型独立C船,在超大型液化石油气船VLGC和超大型乙烷船VLEC已经常态化通行南京以下港口的情况下,这是再明显不过的“双标”操作。所谓“双标”操作,是指在液化气体船通行的行业标准体系内,把LNG船同其它气体船区别对待而置于更严苛的管理体系之下。实际上,由于LPG、乙烷等液化气体国际贸易的规模较小以及出口终端码头的航道条件限制等因素制约,LPG和乙烷的国际贸易单票货量长期维持在8万方左右,近期才达到9.9万方单票货量规模。而LNG运输船的情形则恰恰相反,以美国墨西哥湾LNG出口终端为例,起步就是17万方主力船型,最大到26万方Q-Max。中国沿海LNG进口终端的情形也是同样。
对于液化气体船建造运营管理的标准不一问题,需要有一个参照的坐标体系,同为全球最发达的内河水运体系即长江下游水系和美国墨西哥湾内河水系是最有代表性的。二者所处的地理纬度相近,三角洲河海水系特征相同;同时墨西哥湾是LNG船运的发源地,也是和中国液化气体贸易发生紧密联系的热点区域。对两个水系的通航条件、液化气体船船型发展以及航运管理等方面进行对比分析,或许对LNG船进江(长江)有一定的参考价值和借鉴意义。
二、长三角水系和墨西哥湾内河水系的通航条件
1、地貌、水文、气象特征
长江三角洲是长江入海之前的冲积平原,水系自然特征表现为江阔水深,水流平缓。并有丘陵、低山分布,属暖温带和北、中亚热带气候区,濒临黄海、东海,极少受到台风影响。长江是中国水量最丰富的河流,水资源总量9616亿立方米,约占全国河流径流总量的36%。
与长江三角洲所处纬度带相似的美国墨西哥湾密西西比河三角洲内河水系,流域面积虽然超过长江,但水量约为长江的60%。密西西比河三角洲形成于含沙量较大的河口,波浪和海潮作用较弱的浅水区。沿岸曲折多湾,多沼泽、浅滩和湿地。适航水道中人工开挖运河居多,流速缓慢,且底部淤积严重。特别应该一提的是几乎每年都侵袭这一地区的常常是灾难性的飓风(热带气旋)。飓风季从6月1日开始,一直延续到11月30日。在此期间,因飓风和风暴潮的影响,墨西哥湾内河水系航道和港口会临时关闭。
2、港口群和通航水道
长三角港口群是我国沿海港口群中分布最为密集、吞吐量最大的港口群,包括8个沿海港口、26个规模以上内河港口。长江沿岸港口全部位于江苏省境内,主要包括南京港、镇江港、扬州港、泰州港、江阴港、张家港、南通港、常熟港和太仓港。
图1-长三角长江沿岸主要港口
美国南部墨西哥湾沿线港口比较分散,呈扇形展开,西起德克萨斯州与墨西哥接壤的Bronsvile东至弗罗里达州的Key West,著名的港口有休斯顿、新奥尔良。其中的密西西比河三角洲有15个规模港口,德克萨斯州(以下简称TX)和路易斯安那州(以下简称LA)各有7个。
图2-墨西哥湾内河水系主要港口(未含休斯顿水道以西)
TX和LA两州的界河为Sabine-Neches运河和内奇斯河(Neches River),两州也是美国传统的工业区,世界著名的油气化工工业中心。除密西西比河下游,主要集中在休斯顿水道(Houston Ship Channel,连接水牛河和加尔维斯顿湾的运河,航道宽度150米/90米)、萨宾帕斯水道(Sabine Pass Channel,航道宽度150米)和卡尔克苏水道(Calcasieu Ship Channel,航道宽度120米)三条自墨西哥湾向北进入的运河水系。
这一区域密集分布了数万公里的石油和天然气管网,数以百计的炼厂和化工厂。著名的亨利枢纽Herry Hub即起源于LA州南部小镇伊拉斯,做为美国纽约商品交易所(NYMEX)天然气交割地和定价中心,亨利枢纽的优势在于一头连着全球最为发达的天然气管网,一头通向天然气主要消费区、液化工厂和LNG出口终端。亨利枢纽的天然气交易和贸易方案,促成每天多达几十万份的天然气期货合同,使亨利枢纽价格成为世界天然气市场的天然锚点。美国页岩气革命之后,美国确立液化气体重要出口国的地位。中国作为全球LNG第一进口大国和美国乙烷出口的主要流向国,与墨西哥湾液化气体贸易的联系将日益紧密。中美液化气体船航线将成为新的全球贸易热点航线。
图3-中美液化气体船航线
3、长三角水系和墨西哥湾密西西比河内河水系液化气体船码头
美中液化气体贸易的流向特征明显,即美国墨西哥湾做为出口端,中国沿海及内河港口做为进口端。长三角一类开放口岸中的气体船码头除洋山LNG、如东洋口LNG以及嘉兴LNG和LPG码头外,其余均分布在上海五号沟至镇江以下十个液化气体船码头,已经运营的气体船码头等级均为五万吨级,包括在建的江阴LNG码头、镇江LNG码头。具体分布情况如下:
图4-长三角地区主要液化气体船码头分布
表1.长江干线南京以下液化气体船尺度和航道情况
美国墨西哥湾的液化气体出口终端除Corpus Christi LNG、Freeport LNG外,其余均分布在休斯顿水道以东的密西西比河三角洲水系。包括Sabine Pass LNG、Golden Pass LNG、Calcasieu Pass LNG、Cameron LNG以及Morgen Point、Nederland和Martin Terminal(*美国乙烷公司在博蒙特港新建的乙烷出口终端,全部销往中国)。
图5-墨西哥湾主要气体船码头分布
表2-墨西哥湾内河水系液化气体船主尺度和航道情况
4、液化气体船内河水系通航条件对比
总体而言,长江做为中国第一大河流,其航道条件也是世界主要河流中最好的,长三角沿江水域更是江阔水平,极少受到极端天气的影响。南京以下航道常年维护水深已达12.5米,优良河段双向通航宽度不小于500米,受限河段双向航道宽度不小于350米,分汊河段单向航道宽度为230-260米。五万吨或5000TEU海船可以全潮直达南京以下港口;10万吨船或8000TEU乘潮进港。
图6-长江口至南京航道维护水深和桥梁净高
南京以下长江干线航道,以长江口到江阴LNG接收站航段为例:海船进江从北槽水道入口到江阴LNG接收站码头全程约270公里。沿线分布5个主要的液化气体船码头,即上海五号沟LNG调峰库码头、苏州LNG接收站(布局规划里有,项目尚未落地)、中化南通LPG储备库码头、东华能源张家港LPG码头及江阴LNG接收站码头。
墨西哥湾内河水系比较复杂,多为人工开挖的运河,其中有代表性也是液化气体船最为繁忙的水道是别是:(1.)休斯顿水道Houston Ship Channel;(2.)萨宾-内奇斯河水道Sabine-Neches River Channel;(3.)卡尔克苏水道CalcasieuChannel。
以上三条水道中以萨宾-内奇斯河水道比较典型,通航条件相对较好;美国墨西哥湾两个主要LNG出口终端Sabine Pass LNG和Golden Pass LNG都位于这个水道,Nederland的乙烷出口终端已经同泰州新浦化学有直达贸易航线,上游的博蒙特港的美国乙烷公司(AEC)运营的Martin Terminal的乙烷出口终端(2022年上半年投入运营,1000万吨/年),乙烷产品全部销往中国。
该水道被誉为美国的能源通道[1],据2018年的数据,通过该水道出口的LNG、原油、LPG分别占全美出口总量的85%、24%和13%[2]。据2021年的数据,每月约有10艘LPG船30艘LNG船通过该水道,由于该区域的LNG设施的扩容,估计未来几年每年通过该水域的LNG船将从300艘次增加到800艘次[3]。
图7-美国能源通道:萨宾-内奇斯河水道
这条内河水系航路比较有代表性,其与长江口到江阴端通航条件作对比分析,会对江阴LNG船型具有一定的参考价值:
萨宾-内奇斯河水道下游自墨西哥湾入海口Sabine Pass开始进入内河运河水道,上游直达美国#10号洲际公路的博蒙特港(Port Beaumont)为终点,全长127公里。
运河平均宽度约300米,最窄处仅为200米,航道宽度120米。
沿途经过3座桥梁:阿瑟港(PortArthur)附近的82号洲际公路桥Gulfgate Bridge,萨宾-内奇斯运河进入内奇斯河的结合部73号洲际公路双桥Veterans Memorial Bridge和Rainbow Bridge,通航净高均为41.5米。
主要节点:SabinePass LNG Terminal,Golden Pass LNG Terminal,阿瑟港、内奇斯港、荷兰港(PortNedesland)、Martin Terminal乙烷码头和博蒙特港(Port Beaumont)
图8.长江口-江阴Vs萨宾帕斯-博蒙特水道
表3长江口-江阴Vs萨宾帕斯-博蒙特水道关键节点
另外,大型海船在内河水道航行时,弯窄航道曲率半径小、航道宽度窄、斜流较强,往往成为限制全航线通航船舶最大尺度的“瓶颈”。长江口-江阴水道航段中,最小弯曲半径出现在由福姜沙南水道,即将进入东华能源张家港LPG码头,最小弯曲半径为1050米。萨宾-内奇斯河水道中的最小弯曲半径出现在内奇斯河Nederland Terminal附近,弯曲半径仅为529米,为福姜沙南水道的一半。
图9.长江口-江阴Vs萨宾帕斯-博蒙特水道最小弯曲半径
对比分析:
(1)航道条件:长江干线的通航条件对比墨西哥湾内河水系优越很多,无论是主航道的宽度、常年维护水深(-12.5米)、弯曲半径以及桥梁通航净高等硬性指标均远远好于墨西哥湾内河通航水系,更适合大型船舶通航。
(2)液化气体船尺寸:墨西哥湾内河水系的液化气体船标准化程度高,尺寸大。如休斯顿水道的通航技术标准:“休斯顿航道主尺度包络线”,即230米(船舶总长LOA)×36.6米(型宽),代表船型为83000m³VLGC到最新的江南99000m³VLEC。萨宾-内奇斯河水道的船型尺寸大于休斯顿水道,LNG船的主流船型为17万方级别,最大可兼容Q-Max级26万立方米(345m×54m),上游的Martin/Nederland乙烷终端目前主流船型为99000m³(兼容休斯顿水道船型),AEC乙烷终端Martin Terminal运营后最大尺寸到15万立方级别,对应的超大型乙烷船ULEC主尺度为274米×42米。
南京以下长江干线液化气体船泊位大部分为5万吨级,已经常态化通航的超大型LPG船和超大型乙烷船(VLEC)为85000m³左右,对应主尺度为230米×36米,约5万载重吨,基本接近墨西哥湾内河水系主流液化气体船;LNG船的舱容按照江苏省海事局管理要求,限制最大舱容不能超过40000m³,约2万载重吨。被允许可进入的LNG船的尺寸明显严重缩水。
(3)货运密度:在两个水道沿线所有液化气体船码头全部达到设计能力的情况下,萨宾-内奇斯河水道的液化气体货运密度大约是长江口-江阴水道的16倍。
5、墨西哥湾内河水系液化气体船船型和运营管理的启示
美国内河航运的运营管理成熟,有完善的法律体系予以保障,此外,美国还制定了多项扶持内河航运的政策。河道的疏浚维护由陆军工程团负责统一管理,资金均由国家统一拨款,不需要偿还。内河航运水上安全工作(航标、灯塔等助航设施的建设和维护)是由海岸警卫队负责统一管理。美国海岸警备队的职责除监督港航安全、水上的搜索和救助、船舶法定检验和发证之外,在内河航运体系更多地承担了设置和维护水上助航设施的工作。在船舶通航安全保障方面,有明确的联邦法规CFR(Code Of Federal Regulations)参照执行,以萨宾内奇斯水道为例,依据CFR165.806号法规[4]执行,此法规不对液化气体船进行特别限制,仅对于水道内航行和码头靠泊作业的要求有详细说明:
管理要素-相关联邦法规Code offederal regulations
CFR 165.806 Sabine Neches Waterway,Texas-regulated navigation area
联邦法规CFR165.806:德克萨斯州管制航行区Sabine Neches水道
(a) The following is a regulatednavigation area-The Sabine Neches Waterway which includes the following waters:Sabine Pass Channel,Port Arthur Canal,Sabine Neches Canal,Neches River and allnavigable waterways tributary thereto.
Sabine-Neches水道的管制航区包括以下水域:Sabine Pass航道、Arthur港运河、Sabine-Neches运河、Neches河及其所有可通航水道支流。
(b) Unless otherwiseauthorized by the Captain of the Port,Port Arthur,Texas,tows on a hawser of1000 gross tons or greater transiting the Sabine-Neches Waterway are prohibitedunless such tows have a tug of sufficient horsepower made up to the tow in sucha manner as to insure that complete and effective control is maintainedthroughout the transit. Inbound vessels only,may shift the tow or pick up anadditional tug within 100 yards inside the entrance jetties provided that suchaction is necessary for reasons of prudent seamanship.
除非得到德克萨斯州阿瑟港港口负责人的授权,否则禁止在Sabine Neches水道使用1000英吨(译者注:1英吨=1 016.04691千克)及以上的缆索进行拖航,除非拖航具有足够牵引力的拖轮作为补充以保证在整个航行过程具有完整和有效的控制。如有必要(出于航海实务的考虑),对于进港的船舶,可在码头入口100码(译者注:1码=0.9144米)范围内更换或增加拖轮。
而对比美国联邦法规CFR165.819对Sabine水道LNG船航行的安全要求,也并无苛刻的要求[5]。
管理要素:萨宾-内奇斯水道通航规则[6]
General:Vessels 85,000 DWT or over,or greater than 875 feet inlength and 125 feet in beam width will move during daylight hours only abovethe Texas Islang intersection with the GIWW West.In the event that meetingsituation are applicable but circumstances will not permit the utllization ofturning basins,the following criteria will prevail:
85000载重吨或以上,或船长大于875英尺(266.7米)、船宽度大于125英尺(38.1米)的船舶,白天航行时仅允许在GIWW以西德克萨斯岛的上方区域移动。在可以会船但不允许船舶转弯的情况下,应遵守以下标准:
(1) Vessels with a combined beam that equals or exceeds one-half thechannel width will not meet, day or night.
船宽之和等于或大于航道宽度一半时,无论日间或夜间,均不允许会船。
(2) Above the Texaco Island intersection (29°49.5'N., 93°57.5'W.),vessels 85,000 deadweight tons or more will not meet vessels of either 30,000deadweight tons or greater, or vessels with drafts of 25 feet or greater.
在Texaco岛顶点(29°49.5'N., 93°57.5'W.)以上的航道区域,85000载重吨及以上的船舶不得与30000载重吨及以上或吃水为25英尺(7.62米)及以上的船舶会船。
(3) Above Buoys 29 and 30, vessels of 85,000 deadweight tons or greaterwill not meet any vessel of 30,000 deadweight tons or more with a draft of 30feet or greater.
在29号和30号浮标以上的航道区域,85000载重吨及以上的船舶不得与吃水为30英尺(9.14米)及以上的30000载重吨及以上的船舶会船。
(4) Vessels of 48,000 deadweight tons or more with a draft of 30feet or greater will not meet above Buoys 29 and 30.
在29号和30号浮标以上的航道区域,吃水为30英尺(9.14米)及以上的48000载重吨及以上的船舶不得会船。
(5) Vessels with a combined draft of 65 feet or more will not meetin the Neches River at night.
船宽之和等于或大于65英尺(19.81米)的船舶不得于夜间在NechesRiver会船。
(6) The Fina turning basin (29°59.2'N., 93°54.4'W.) and Sun Oilturning basin (30°00.6'N., 93°59.0'W.) are not used for anchorages, but formeeting situations in which the size of the two vessels or other surroundingcircumstances preclude their meeting in the channel. The inbound or outboundvessel, as appropriate, should vacate turning basins as soon as possible.
Fina转弯池(29°59.2'N., 93°54.4'W.)和Sun Oil 转弯池(30°00.6'N., 93°59.0'W.)不得用作锚地,但可用于会船,前提是两船尺度和其他环境因素使得他们无法在航道内会船。进出港船舶应酌情尽快驶出转弯池。
(7) The project depth of the Sabine-Neches Waterway is 40 feet. Thisdepth coupled with tidal fluctuations and weather conditions will govern policyon maximum draft limitations. Meeting situations in channel bends should beavoided whenever possible.
Sabine-Neches 水道的工程深度为 40 英尺(12.19米)。此深度加上潮汐波动和天气条件将决定最大吃水限制。应尽可能避免在航道弯曲处会船。
萨宾内奇斯河水道已从2018年起投入航道疏浚挖深工程,航道吃水从12米(40 feet)扩展到14.63米(48 feet)标准,船舶通航情况得到提升。萨宾内奇斯河水道通航规则也会相应调整。
墨西哥湾内河水系液化气体船船型呈大型化、定制化特点,旨在满足液化气体船技术标准和SIGGTO运营操作体系框架下最大程度提高货物运输效率,服务于气体贸易。
墨西哥湾内河水系LNG船主流船型为17万m³LNG船,可方便通过巴拿马运河直达亚洲等地出口国和地区,减少运输费用。部分LNG出口终端兼容最大尺寸LNG船26万方Q-Max船,可横跨大西洋直达欧洲沿海港口或绕开巴拿马运河抵达亚洲。
液化石油气船和乙烷运输船的主流船型均为超大型,目前超大型LPG船VLGC和超大型乙烷船VLEC的舱容范围介于83000m³-99000m³(休斯顿航道主尺度包络线);内奇斯河Martin乙烷出口终端建成后可拓展至150000m³级的ULEC(巨型液化乙烷船),船舶主尺度274m×48m。
分析萨宾内奇斯河水道的联邦法规(CFR 165.806)和通航规则,我们注意到这些监管要素是面向所有航行船舶的,没有单独把液化气船(包括LNG船)区别开来单独对待。而对于85000DWT以上大型船舶的限制也基本不影响目前主流的液化气体船:超大型液化石油气船VLGC、超大型乙烷运输船VLEC及17万方LNG船的载重吨(DWT)都没有超过85000DWT。而能够靠泊最大尺寸Qmax级LNG船的LNG码头都位于河口处,如Sabine Pass LNG、Golden Pass LNG和Calcasieu LNG等。另外,通航规则的主要限制是针对两船会船的情形,也是考虑到美湾内河水道的航道宽度只有120米~150米(河道总宽度200米左右)的现实情况。而这些情况在长江干线南京以下航段是不存在的,主航道的宽度至少在300米以上。
对比结论:长三角水系比墨西哥湾内河水系更具备航运的先天优势,航道及港口条件优越,但由于在液化天然气船进江的海事监管层面设置了“政策壁垒”,无法发挥LNG海运的优势。
四、关于进江液化气体船开发
进入长江干线的江海直达液化气体运输船,具备项目船和定制化开发船舶的特征。南京以下大型LPG一级库码头和乙烷码头都按照5万吨级泊位能力设计,目前运营的VLGC船和VLEC船也与之配套,在此不再赘述,本节主要讨论长江干线LNG运输船型的开发和配套。
长江干线布局的7个LNG接收终端建设已经陆续开建,与之配套的LNG船型还是“空白”。进江LNG运输船的船型开发原则应基于满足长江干线不同LNG卸货港航道通航条件限制,以及舱容最大化对运输经济性的影响。从LNG贸易航线来说,分一程远洋运输直达船型和国内二程转运:南京以下LNG接收站基本以LNG气源国外直采和一程远洋运输为主;南京以上长江中游LNG接收站以国内LNG二程转运,兼具沿海船对船水上过驳(STS)或近洋一程直达运输。进江LNG运输船的设计开发原则归纳为以下:
航道限制条件,如航道宽度、常年维护水深、桥梁通航净高和弯曲半径等;
进江船对船型主尺度的约束条件:船长、船宽、吃水(液化气体船富裕水深应不小于航道吃水的15%)、空气吃水(低于最高水位的桥梁通航净高)以及液化气体船驾驶台视线的要求等;
LNG终端船岸兼容性检查:船岸系泊分析、卸料臂包络线范围、丰枯水期的落差等,必要时设置双层管汇(Maniford);同时考虑装货港LNG终端的兼容性;
考虑到进江航浅水区的推进效率以及通过弯曲航道的良好操纵性,宜采用双机双桨推进双尾鳍方案;并考虑配置艏侧推;
IGC Code和SIGTTO行业标准之外,主管当局对LNG船海事监管要求等;
LNG船应具备运输经济性,这是船型开发的初衷。
基于以上原则,为满足中国沿海和长江干线LNG接收站码头布局规划和“气化长江”的需要,近年来LNG工业界和国内外船舶设计院、船厂以及船级社合作,开发了系列江海直达型LNG运输船。据不完全统计的船型资料如下:
表4.长江干线江海直达LNG运输船船型(部分)
全球在役的600余艘LNG船队中,项目船占80%以上的比例,这个比例在几年前几乎是100%的。随着近年来LNG现货贸易以及不带“目的地条款限制”LNG购销协议的出现,加之部分项目船退出长期期租合同到期,LNG航运市场才有了小部分富裕运力或者称之为没有落实租家的“投机船”,但本质上LNG船还是项目船。LNG船称为项目船,有两层含义:(1)完全兼容本项目的上游(LNG出口终端)和下游(LNG进口终端)。(2)在满足终端港口适航条件下,对船型的优化主要体现在尽可能载货量(舱容)最大化和降低燃耗两方面,以降低LNG运输成本。
长江干线各LNG接收站的通航条件不一样,又分外贸航线和内贸航线,全球LNG船队中没有一艘LNG船适合于上述接收站。即使江南79000m³、沪东中华79960m³LNG船和LNT Marine的79000m³LNG船,能够兼容江阴和镇江LNG接收站,但实际上述三型LNG船分别是广东九丰东莞LNG、上海五号沟LNG和杭嘉鑫LNG的项目专用船。从航道条件来看,南京以下江阴和镇江LNG接收站要好于上述三个,航道吃水和码头前沿吃水至少要深2米左右,如维持上述三型LNG船总长230m和型宽36.6m不变,设计吃水增加1.5米到10m-10.5m,江阴(镇江)LNG船型的舱容或介于9.8万-10万m³之间。
对于南京以下长江水域江海直达型船舶主尺度限制,业界一直没有一个统一的标准,根据现有的资料看,通常认为船长不超过300米。近年来长江江苏段水域,船长在274~300米内(代表船型为15万吨苏伊士型油轮和18万吨好望角型散货船)的船舶进江频次越来越多。而在液化气体船进江船型方面,国内船舶设计界处于安全和谨慎的考虑,通常选择230米船长36米船宽(休斯顿内河水道通航标准)作为限制尺度。在此问题上,仁者见仁智者见智,亟需对定制化的江海直达LNG船型制订一个科学的采纳标准。专业人士普遍认为:国内已有的8万方级别江海直达型LNG船虽然也能兼容南京以下镇江、江阴LNG接收站,但不是最经济的定制化船型。如维持现行230米船长主尺度限制,最经济的船型可以在江南99000m³VLEC主尺度基础上优化;如采纳进江的苏伊士型油轮或美国乙烷公司内奇斯河Martin Terminal的液化气体船主尺度限制:船长274米船宽42米,LNG船舱容可达15万立方左右。
限制尺度
母型船
液货围护系统
舱容范围
船型方案1
230m×36m
江南9.9万方VLEC或80K LNGC
薄膜型、江南B型、LNT A型
~9.9万m³
船型方案2
274m×42m
江南/沪东/708所ULEC
薄膜型、江南B型、LNT A型
14.7-15万m³
表5.长江江苏段LNG远洋运输船型方案
*船型方案1的主尺度与已经开放进江的超大型液化石油气船VLGC和大型乙烷运输船VLEC的主尺度符合;载重吨5万吨以下,符合长江干线南京以下气体船码头等级要求。
*船型方案2的主尺度与进江苏伊士型油轮主尺度基本一致;载重吨在6.5万吨左右,江阴/镇江LNG码头等级需要提升至7万吨级。
*进江LNG船型主推进标准配置方案为双桨双尾鳍,艏侧推装置为选型,提高船舶操纵灵活性,增加安全冗余度。
江苏省海事局、江苏省交通运输厅于2021年9月16日发布了《长江江苏段载运散装液化天然气船舶航行、停泊、作业安全保障措施(试行)》(以下称“管理措施“)的通告,作为国内第一个发布实施的LNG船进江的法规,补齐了LNG船内河运输规范法规体系最后一张“拼图”,应当是LNG行业的幸事。但管理措施中引起争议的内容颇多,梳理下来主要争议部分如下:
1、 在“船舶技术条件“中提出了”应尽可能满足“的附加条件:1G型船舶,独立C型货舱。这超出了IGCCode中第2章和第19章对LNG船的要求,LNG船普遍为2G型船舶即“采取相当严格防漏保护措施的货品的气体船”而非1G型最严格防漏保护措施货品的气体船,1G型船只针对运输氯、二氧化硫、环氧乙烯和溴甲烷四种有毒危险气体的船舶。只能采用独立C型货舱也是令人匪夷所思的,初衷或许是只能放小型LNG船进江。
2、 对舱容的限制:(a.)长江江苏段下界线至尹公洲航段下端线之间水域通航LNG船舶控制在舱容为40000 m³及以下的船型,这段航线内包括了长江干线江苏段三处LNG接收站选址,即镇江、江阴和苏州;(b.)尹公洲航段下端线至南京长江大桥之间水域通航LNG船舶控制在舱容为20000m³及以下的船型;(c.)南京长江大桥至长江江苏段上界线(长江上界南岸慈湖河口与北岸乌江河口联线)之间水域通航LNG船舶控制在舱容为14000m³及以下的船型。此处对舱容限制的依据不得而知,而在海事法规里出现的情况是不多见的,有较多的想象空间。
3、 关于禁止LNG船夜航的规定,LNG船属于水上运输危险品船舶,需要在专用危险品锚地抛锚待命。矛盾在于长江航道内的水上危险品船专用锚地的设置数量是否足够?位置是否合理?能够保证LNG船在夜间前到达时的衔接。如果不能够衔接上,是否原地抛锚还是继续夜航到下一个合适的专用锚地。
4、 LNG船舶护航标准:10000~40000立方LNG船需配备全回转拖轮一艘、消拖两用拖轮一艘和警戒艇一艘。全程护航的费用肯定不菲,实实在在增加了LNG单位运输成本。此外,为了LNG船进江,长江干线相关各港口要额外配置几百艘港作拖轮和警戒艇,对港口资源装备的配置也是极大的挑战。
综上所述,基于现行法规框架下,LNG船进入长江的经济性和可操作性存疑。
五、长江干线LNG运输船经济性分析
内河运输借水行舟,充分利用水的浮力和摩檫力,单位功率拖带量大。在内河、铁路和公路三种运输方式中,内河运输的单位能耗最低。从运输成本看,美国内河运输成本约为铁路的1/4,公路的1/5。我国内河航运发展水平虽不及欧美发达国家,运输成本较高,但相比陆路运输仍有较大优势。
长江LNG水路运输的经济性事关”气化长江”战略,决定长江干线7个LNG接收站的存亡命运,也是掣肘推广长江LNG水上应用“鸡”和“蛋”的瓶颈问题。
表6.长江干线LNG接收站LNG运输成本估算
按照LNG航运惯例,新建进江LNG运输船按照项目期租船测算,这也是船东和承租方都能够接受接收的模式。根据贸易航线的不同,七个LNG接收站的航线选取承租方(或货主)各自比较典型的贸易航线测算。
1、 江阴LNG接收站如采用8万-15万m³船型,运输成本较低,具备经济性;如采用4万m³船,运输成本较高,基本不具备经济性;并且4万方LNG运输船不兼容大多数LNG出口终端或物理兼容但不允许靠泊装货(出于接收站运营方保证泊位年通过能力的考虑)。4万方船型不具备从事外贸一程运输的可操作性。
2、 芜湖LNG接收站采用4万方船型,武汉LNG接收站采用28000立方船型,运输成本较高,LNG接收站运营经济性较差,但具备可操作性。如分别采用14000立方和10000立方船型,上述两站都不具备经济性。
3、 以上运输成本均未考虑到海事局对LNG进江船禁止夜航和全程拖轮护航作业带来的额外增加成本,此部分成本嫁到承租方和货物上,吨运输成本会增加数十元到上百元不等。
另外,从区域经济的差异性和国内LNG贸易流动的特点来看,沿江内陆省份对LNG价格的承受能力较低和运输成本高企的矛盾,与沿海地区呈结构性倒挂也是不能忽视的重要因素。简单地讲,长江干线LNG接收站运营方和LNG船东能够获得经济性的价格区间很脆弱。
众所周知,水路运输经济性通常好于公路,比如船舶优于公路槽罐车;在水路运输中散装运输(如LNG船)经济性优于包装运输(如LNG罐式集装箱专用运输船)。根据目前已知的国内LNG罐箱专用运输船到芜湖和马鞍山航线,以及更加透明的LNG槽罐车公路运输成本测算与海事局推荐的LNG运输船型进行对比,LNG船运居然不占优势,这样的结果令人沮丧,在世界航运历史上也是罕见的。
序号
运输路径
运输距离(单程)
运输方式
运输工具
运输成本
1
滨海-芜湖
940公里
水路(散装)
14000m³LNGC
643元/吨
2
滨海-芜湖
940公里
水路(包装)
450箱45尺LNG罐箱船
约380元/吨
3
滨海-芜湖
500公里
公路
LNG槽罐车
375元/吨
4
洋口-武汉
1200公里
水路(散装)
10000m³LNGC
1038元/吨
5
洋口-武汉
1200公里
水路(包装)
450箱45尺LNG罐箱船
约520元/吨
6
洋口-武汉
860公里
公路
LNG槽罐车
602元/吨
表7.现行法规框架下长江干线LNG散装运输与LNG包装运输成本对比
综上所述,在现行海事监管框架下,由于LNG进江运输船的舱容受到限制,未能在现有航道条件下体现水路散装运输的优势,造成运输成本过高。长江干线LNG接收站中,江苏段江阴及镇江LNG接收站运营经济性较差,不具备外贸一程运输的可操作性。
南京以上LNG接受站不具备运营经济性,不建议考虑配备LNG运输船。
六、LNG运输船进入长江面临的问题
如前面所述江海直达型液化气体船的运营管理,在美国墨西哥湾内河水系已经呈常态化。这种常态化主要体现在气体船大型化,在技术层面基于遵守IGC Code和SIGTTO行业标准,在法规层面,体现科学可控的安全监管措施。提高内河水系的运输效率,减少水上交通流量,充分体现气体散装运输的经济性。中国沿海LNG运输已成常态化和船舶大型化发展态势,进入长江干线的LNG水路运输准备起步,从航道通航条件来看,长江干线南京以下水域明显优于美国墨西哥湾内河水系,LNG海进江应该大有作为。但是从目前江苏省海事局、江苏省交通运输厅发布的LNG船进江保障措施所引起的争议来看,LNG海进江面临诸多问题。
1、 认知的问题,LNG无色无味无毒,是一种公认的安全低碳清洁化石能源,LNG船诞生60多年内一直保持着海事界良好的安全记录。把LNG妖魔化,本质上是一种缺乏常识和不尊重科学的行为。无视超大型液化石油气船(VLGC)和超大型乙烷运输船(VLEC)已经在长江江苏沿线常态化运营的现实,出现了把LNG船重点对待,限制舱容等各种监管措施的出台也就见怪不怪了。
2、 新船型的开发以及能否适航适货,是船东、船舶设计院、船厂和船级社的事情,相关管理法规出台是滞后的管理,不是事先出题,而是协助解题的。海事管理部门提前介入,初心是好的,但超越行业规则规范把舱容舱型予以限定,似有越俎代庖和管理错位的嫌疑。
3、 注意到保障措施的发布是试行阶段,“试行”可以解读为没有成熟案例,摸着石头过河,待成熟以后再广泛推行或者留有日后修正的空间。先试先行,通常用于不成熟的行业,LNG航运是海运行业一个细分领域,是成熟的工业,不存在先试先行的“必要性”。国内江海港口(上海五号沟LNG和东莞九丰LNG)的LNG船运已经安全运营了十几年,江苏省长江段先试先行的理由不充分。更重要的是,试行是否具备可操作性,没有运输经济性的试行不具备操作的必要性。
4、 水上交通流量的问题,船舶大型化标准化和科学控制船舶断面流量是现代内河航运发展的主要方向,长江干线船舶近年来也呈船舶数量减少而船舶吨位增大的趋势。按照长江干线LNG运量和运力配套情况分析,基于现行法规框架下所需要配套的LNG运输船数量约90艘,基于通航条件许可情形下需配套的LNG运输船数量约为33艘。
表8.两种不同情形下的长江干线LNG运量/运力匹配船配置
实际上,进江LNG船尺寸“放小禁大”的做法不仅加大了LNG运输成本,也增加了进江LNG船的数量,带来了海事监管的难度。
以上种种LNG运输船进入长江面临的困惑,不在于在技术层面,而在于(试行的)政策法规层面所采取的双标做法。江苏长江段作为全世界独一无二的江河海一体化世界级河口型水域,拥有十分优越的航道条件,未能发挥内河水运体系重LNG船运的优势,造成LNG运输成本和运营成本的成倍增加,严重影响了长江干线江苏段LNG储运调峰站的运营经济性。同时,由于江苏段处在LNG海进江的入口,LNG船运的瓶颈问题会引发“滚雪球”效应,迟滞和中断长江干线其它省份LNG接收站的布局建设。
基于对LNG和LNG船运认知存在的“盲区”,在现行海事监管框架体系下,长江江苏段可能会成为全球LNG内河水运的“禁区”。
七、长江干线水系液化天然气船发展建议和展望
2011年7月,交通运输部会同沿江七省二市共同制定了《“十二五”期长江黄金水道建设总体推进方案》,2018年长江南京以下12.5米深水航道的开通及长江中游航道“645”整治工程(安庆至武汉航道水深提升至6米,宜昌至武汉航道水深提升至4.5米)的实施使长江水道变成了真正意义上的“黄金水道”。交通运输部 2019年7月10日发布的《关于推进长江航运高质量发展的意见》,明确提出将长江航运打造成交通强国建设先行区、内河水运绿色发展示范区和高质量发展样板区。江苏省全力推进“一区三港”建设,这里是长江主航道中通航条件最好、船舶通过量最大、经济社会效益最为显著的区域,对长江航运高质量发展具有“一子落而满盘活”的特殊作用。
天然气是一种可以大规模获得的低碳清洁高效能源。2017年,国家发改委联合13部位联合发布《加快推进天然气利用的意见》,明确天然气作为我国现代清洁能源体系的“主体能源”之一,在可再生清洁能源大规模取代化石能源之前,天然气作为主要的过渡能源是一个务实的选择,将在中国实现碳达峰碳中和进程中发挥重要作用。长江经济带的发展离不开能源这个压舱石,江苏省及其它长江干线各省对天然气需求的缺口极大,大部分缺口将通过进口LNG补充。同时,江苏省作为化工大省,沿江经济带的化工企业有力支撑了当地经济的发展,对主要原料气LPG和液态乙烷的进口需求基本依赖于水路运输。增加液化气体船运输在长江航运体系中的比重,提升航运效率改善经济性至关重要,鉴于目前打通“气化长江”最后一公里出现的政策不确定因素,建议如下:
1、 相关部委作为加快推进沿江天然气利用和打造长江黄金水道的牵头单位,在LNG进江的问题上,应做好顶层设计,科学谋划,树立长江干线一盘棋的思想,变“九龙治水”为“一龙治水”。国内一些政策为什么一执行就变样,除因懒政不作为外,主要是政策不具备可操作性,压力层层传递下去,容易走板走样。主动干预纠偏,以推进长江LNG水运健康可持续发展。
2、 尊重常识,崇尚科学,遵循规范和行业规范,反对将LNG妖魔化和区别化对待。
3、 充分吸收和借鉴世界LNG船运的先进经验,借鉴国内河海地区LNG工业的成熟做法,缩短差距,提升LNG航运管理水平。
4、 国内LNG工业界和海事界(LNG运营方、设计院、船长和CCS)在前期船型开发的基础上,应发挥行业协作精神,统一思想,形成合力,尽快确定不同航段的经济适用性LNG船型,为全球LNG船队增加中国江海直达型LNG系列图谱。针对上述定制化LNG船型,通过LNG船通航安全评估和接收站航道安全评估,主动消除海事监管的顾虑,不给政策留下弹性操作空间。
5、 长江干线相关省份海事局精准把握管理尺度,科学监管,杜绝不合理的条条框框的出台给行业带来的运输成本成倍增加,着眼于为行业提供安全保障。充分利用智能化的管理手段,发挥长江电子巡航平台的作用,以地理信息系统(GIS)为基础,通过整合长江干线现有的船舶交通管理系统(VTS)、船舶自动识别系统(AIS)、全球定位系统(GPS)等现代监管手段,并以业务管理实时数据为支撑,构建统一协同的巡航监控预警平台,实现对包括LNG船在内的危化品船管理。减少不必要的管理成本,给沿江LNG行业和海运界以合理的生存空间。
6、建议长江干线LNG船的管控应依据船舶通航主尺度限制来制定,不宜用舱容和舱型限制。长江干线南京以下航段或采用已常态化通航的气体船主尺度限制:船长230米/型宽36.6米/设计吃水11米,或限制船长300米以下。
7、建议新建或改建的长江干线LNG船泊位标准适当提高:在目前5万吨级泊位基础上适当提升能力,或水工结构按照更大吨位的船型设计。
沿江LNG接收站能否健康可持续发展,主要取决于以下三个方面:(1)全球LNG贸易价格波动的影响;(2)LNG进江运输成本:LNG运输的经济性和高效;(3)地区差异性(沿海地区与沿江地区运费和价格倒挂)以及沿江省份对LNG价格承受能力。因此,即使采用了经济适用的江海直达LNG船型,也可能出现少部分在规划中的接收站如湖南岳阳LNG接收站不具备运营经济性的情况。此种情况下,关闭或者叫停这样的内河LNG接收站,也在情理之中。
长江干线沿线几个LNG接收站的布局建设,对于全面推进长江经济带的高质量发展具有重要意义,契合“绿水青山就是金山银山”的发展理念,也是气化长江具体实践中“鸡”和“蛋”的承接关系。大禹治水的古老智慧带给我们的启示,治河不在于“堵”,而在于“疏”“放”。因势利导、科学管船、以人为本的理念同样适合于中国内河LNG船运的现状。从开放公平的市场经济角度来看,没有经济效益的行业是无法生存的,经济性是市场唯一杠杆。但是,如果偏离行业发展规律和规范规则,不合理地干预LNG航运的经济性,导致短距离LNG进江运输成本远远超过远洋运输成本的状况,则是中国LNG工业和航运业的遗憾。
LNG海运的最后一公里,也是气化长江的起点。道阻且长,行则将至,行而不辍,未来可期。在双碳目标和“气化长江”的宏大叙事背景下,长江黄金水道的LNG海进江应该有所作为,可以大有作为。(盛苏建)
参考资料:
① https://www.navigationdistrict.org/fact_sheets/waterway-quick-facts/
②11-190814 SNWW Forum:《Sabine-Neches Waterway Export Figures2018》
③《Sabine_Neches_PAWSA_Workshop_Report_Final_Signed》
④《FINAL FEASIBILITY REPORT FOR SABINE-NECHES WATERWAY CHANNELIMPROVEMENT PROJECT SOUTHEAST TEXAS AND SOUTHWEST LOUISIANA》:Table V 54
⑤美国联邦法规CFR165.806 :Sabine Neches Waterway,Texas-regulated navigation area
⑥美国联邦法规 CFR-165.819:Security Zone; Sabine Bank Channel, Sabine Pass Channel and Sabine-NechesWaterway, TX.
作者声明:
1、 特别感谢胡可一先生(中船集团江南船厂科技委主任、中国船舶设计大师)、蔡长泗先生(原中国水运建设行业协会副理事长/秘书长、水运工程设计/咨询专家)、范洪军先生(英国皇家造船师学会会员、塔斯马尼亚大学澳大利亚海事学院海事工程在读博士)、林焰先生(大连理工大学船舶与海洋工程学院教授)、美国船级社ABS休斯顿总部盛敬东先生等专家对本文的贡献,提供了许多宝贵的建议和部分资料;胡可一先生也以全国政协委员的身份向政协十三届五次会议提交了《关于优化长江干线液化气船航行限制的提案》。同时感谢中国船级社、江南船厂、沪东中华船厂、上海船舶研究设计院、天海防务、LNT Marine、招商南京油运等单位的行业专家对本文提供的帮助。
2、 本文在技术层面进行论证探讨,仅代表个人观点。
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