本刊記者 趙蕓 中國船舶集團(tuán)經(jīng)濟(jì)研究中心 苗靜

什么？2023年剛剛拉開航運(yùn)業(yè)脫碳大幕，全球市場(chǎng)上關(guān)于二氧化碳運(yùn)輸船的研發(fā)和建造的消息已經(jīng)開始絡(luò)繹不絕了。

眾所周知，二氧化碳捕捉、利用與封存（CCUS）是指將二氧化碳從排放源中分離后直接加以利用或封存，以實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的工業(yè)過程。2020年，國際能源署（IEA）發(fā)布《清潔能源轉(zhuǎn)型中的碳捕集封存與利用（CCUS）》報(bào)告指出，能安全可靠地運(yùn)輸二氧化碳基礎(chǔ)設(shè)施的可用性是成功部署CCUS的必備要素。

目前看，除了管道以外，船舶是當(dāng)前大規(guī)模運(yùn)輸二氧化碳的主要選項(xiàng)。盡管全球海事界基本認(rèn)為，安全高效地運(yùn)輸液化二氧化碳，可以助力碳捕捉和儲(chǔ)存（CCS）并對(duì)全球航運(yùn)業(yè)的減排戰(zhàn)略作出重大貢獻(xiàn)，但二氧化碳運(yùn)輸船的建造“秘”點(diǎn)，大家都摸清了嗎？

神仙船來了什么是二氧化碳船?

中國船舶集團(tuán)經(jīng)濟(jì)研究中心高級(jí)工程師江文成表示，二氧化碳運(yùn)輸船并非新事物，早在1999年荷蘭一家船廠就建造了全球首艘二氧化碳運(yùn)輸船。截至2021年年底，全球運(yùn)營(yíng)的二氧化碳運(yùn)輸船共4艘，最大的液艙容積為1800立方米。但是這批船舶運(yùn)輸?shù)亩趸疾皇怯糜谔即鎯?chǔ)，而是用于工業(yè)用途，例如飲料碳酸化、食品冷藏、冷鏈運(yùn)輸?shù)取?/p>

不過近年來，隨著CCS成為零碳戰(zhàn)略的基石，液化二氧化碳運(yùn)輸船開始有了新的“賦能”——液化二氧化碳運(yùn)輸船開始成為CCS整體價(jià)值鏈中的重要一環(huán)。因此，全球已有多家企業(yè)開發(fā)了或正在開發(fā)二氧化碳運(yùn)輸船，這些企業(yè)的目的主要是順應(yīng)當(dāng)前碳達(dá)峰碳中和的趨勢(shì)，瞄準(zhǔn)未來潛在的CCS需求。

也就是說，通過前期捕捉碳排放，再利用船舶存儲(chǔ)、運(yùn)輸二氧化碳，最后將二氧化碳運(yùn)輸?shù)焦潭ǖ纳盥竦攸c(diǎn)進(jìn)行封存，以此達(dá)到減排、凈化空氣的效果。

現(xiàn)如今，越來越多的航運(yùn)公司開始打造專用的二氧化碳運(yùn)輸船隊(duì)，發(fā)展二氧化碳海運(yùn)業(yè)務(wù)。從去年開始，包括中日韓在內(nèi)的不少船企都向二氧化碳運(yùn)輸船發(fā)力。

2022年年初，日本郵船（NYK）和挪威Knutsen公司表示，共同合資成立Knutsen NYK碳運(yùn)輸公司（Knutsen NYK Carbon Carriers，簡(jiǎn)稱KNCC），開發(fā)和運(yùn)營(yíng)船舶運(yùn)輸液化二氧化碳。

2021年4月，由日本新來島造船主導(dǎo)開發(fā)的“二氧化碳運(yùn)輸船（圧入船ready）”概念設(shè)計(jì)獲得船級(jí)社原則性認(rèn)可（AiP），這是全球首個(gè)獲得原則性認(rèn)可的液化二氧化碳運(yùn)輸船設(shè)計(jì)。5月，丹麥船東Evergas與Ultragas聯(lián)合成立了全球第一家專門從事海運(yùn)二氧化碳的航運(yùn)公司——Dan-Unity CO2，該公司將打造一批專用于二氧化碳運(yùn)輸?shù)拇埃@些船舶的載貨容量將在7500—50000立方米之間。

揭秘整艘船設(shè)計(jì)難度多高？

江文成表示，從技術(shù)難度來看，二氧化碳運(yùn)輸船的開發(fā)難度不算很大。因?yàn)槎趸嫉囊夯瘻囟扰c液化石油氣（LPG）類似，前者為零下37攝氏度，后者為零下33攝氏度，二氧化碳運(yùn)輸船使用的貨物圍護(hù)系統(tǒng)和燃料供應(yīng)系統(tǒng)與LPG船存在很強(qiáng)的技術(shù)通用性。從國內(nèi)外二氧化碳運(yùn)輸船及配套設(shè)備的研發(fā)來看，不論是開發(fā)二氧化碳運(yùn)輸船的現(xiàn)代重工、江南造船等造船企業(yè)，還是開發(fā)二氧化碳貨物圍護(hù)系統(tǒng)的瓦錫蘭集團(tuán)，都是此前在LPG船等液化氣體運(yùn)輸船領(lǐng)域具有較好基礎(chǔ)的企業(yè)。但因?yàn)槎趸即嬖谌帱c(diǎn)的“變臉”問題（即在一定溫度下可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)三種形態(tài)的隨意轉(zhuǎn)換），如何確保運(yùn)輸過程中二氧化碳的穩(wěn)定性，成為擺在建造此類船面前的最大問題。

二氧化碳是以液態(tài)形式封存在船上儲(chǔ)罐內(nèi)，再進(jìn)行運(yùn)輸。但由于海上極端天氣頻繁，甲板溫度的過高或過低，都容易影響到艙內(nèi)二氧化碳的“形態(tài)”。一旦艙內(nèi)溫度變成零下56攝氏度，那么就觸及了二氧化碳的三相點(diǎn)，即固、液、氣態(tài)共存的溫度點(diǎn)。舉個(gè)例子，船上存儲(chǔ)罐可以承受1：200的氣態(tài)液態(tài)比例，但如果二氧化碳突然氣態(tài)或固化，會(huì)使存儲(chǔ)罐承受過高的壓力；同時(shí)如果二氧化碳再次從氣態(tài)或固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，又極容易出現(xiàn)蒸發(fā)或介入雜質(zhì)，從而影響船舶運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

“精確控制艙內(nèi)溫度和壓力是二氧化碳運(yùn)輸船最大的技術(shù)難點(diǎn)。”江南造船旗下江南研究院液化氣船的技術(shù)分管總監(jiān)柳衛(wèi)東說。

因此，精確控制艙內(nèi)溫度和壓力是二氧化碳運(yùn)輸船最大的技術(shù)難點(diǎn)。而江南造船研發(fā)建造的二氧化碳運(yùn)輸船所采用的液貨艙能很好的解決這個(gè)難題。這種液壓倉是半冷半壓式C型艙（通過壓力+低溫的雙模式，提高艙內(nèi)的液壓效率），可提供二氧化碳再液化和液貨艙蓄壓兩種備選方案。也就說，即使出現(xiàn)三相點(diǎn)，該船的液貨艙能夠?qū)⒐袒蜌鈶B(tài)的二氧化碳再安全地變回液態(tài)，或者，即便二氧化碳出現(xiàn)氣態(tài)和固化，儲(chǔ)罐都可以承受住由此帶來的壓力變化，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸。

“大家可以放心，如果說當(dāng)初江南造船研發(fā)建造液化天然氣（LNG）船有100個(gè)未知困難需要我們?nèi)タ朔?，那么如今的二氧化碳運(yùn)輸船，我們只有10個(gè)未知點(diǎn)去解決就可以了。所以在技術(shù)難度上，對(duì)于江南造船來說是很小的?！绷l(wèi)東說。

需求先刺激為什么要建造？

二氧化碳運(yùn)輸船的主要用戶企業(yè)是沿海的電廠等，因?yàn)樗鼈冊(cè)诎l(fā)電過程中會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳。但是，二氧化碳是不可以直接排放的，國家對(duì)此有相關(guān)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。電廠的二氧化碳一般會(huì)采取冷壓模式，即利用裝置、通過低溫將二氧化碳冷卻成液態(tài)或者固態(tài),然后將其運(yùn)走。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，通過船舶將二氧化碳運(yùn)輸?shù)胶Ｉ戏獯嬖O(shè)施具有更大的靈活性，特別是在具備多個(gè)海上接收設(shè)施的情況下。隨著二氧化碳捕集量的增長(zhǎng)，在某些情況下，船舶運(yùn)輸在成本上還可以與管道相媲美。

不過，江文成認(rèn)為，未來全球能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，以風(fēng)能、太陽能等為主。到2050年，火力發(fā)電的能源占比將下降，這樣來看，未來電廠發(fā)電的需求會(huì)進(jìn)一步下降，從來帶來其所產(chǎn)生的二氧化碳排放量的下滑。江文成認(rèn)為，二氧化碳運(yùn)輸船的未來需求不是很明朗。

1997年12月于日本京都通過了《公約》的第一個(gè)附加協(xié)議，即《京都議定書》（簡(jiǎn)稱《議定書》）。《議定書》把市場(chǎng)機(jī)制作為解決二氧化碳為代表的溫室氣體減排問題的新路徑，即把二氧化碳排放權(quán)作為一種商品，從而形成了二氧化碳排放權(quán)的交易，簡(jiǎn)稱碳交易。2011年10月國家發(fā)展改革委印發(fā)《關(guān)于開展碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作的通知》，批準(zhǔn)北京、上海、天津、重慶、湖北、廣東和深圳等七省市開展碳交易試點(diǎn)工作。2021年7月16日，我國碳排放權(quán)交易市場(chǎng)正式上線。

江文成表示，碳交易的存在，意味著A企業(yè)可以將自身超標(biāo)的碳排放量，以購買的方式，去和碳排放量有“存量”的B企業(yè)進(jìn)行交換，將自身超標(biāo)的碳排放量轉(zhuǎn)換為B企業(yè)的排放量，以及實(shí)現(xiàn)A企業(yè)排放的達(dá)標(biāo)。

同時(shí)，也有許多專家對(duì)二氧化碳的封存技術(shù)表示擔(dān)憂。如果方法得當(dāng)，其中的某些技術(shù)可以將大氣中的二氧化碳與海水隔離幾百萬年。有些技術(shù)還可能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同效益，減少海洋酸化相關(guān)的影響。但如果海底碳存儲(chǔ)方法使用不當(dāng)，則會(huì)影響海洋的化學(xué)、物理和生態(tài)過程，進(jìn)而加強(qiáng)海洋酸化，損害海洋生態(tài)系統(tǒng)。

但也有不少業(yè)內(nèi)專家表示，未來二氧化碳運(yùn)輸船的需求有一定的存在，同時(shí)，二氧化碳運(yùn)輸船因?yàn)榇托”姡矝Q定了其未來不會(huì)開展批量化生產(chǎn)。

“市場(chǎng)先報(bào)出需求，我們根據(jù)船東的需求進(jìn)行研發(fā)和建造。”柳衛(wèi)東認(rèn)為，未來的每艘二氧化碳運(yùn)輸船都是定制款。

“這類小眾的船，在未來不會(huì)進(jìn)行批量化的生產(chǎn)。不是因?yàn)樾”姴荒芘可a(chǎn)，而是因?yàn)樵摯\(yùn)輸?shù)亩趸?，在和海上相關(guān)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行接收的過程中，要根據(jù)所注入海底的深度，來對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)和建造船上二氧化碳儲(chǔ)罐中的接收端以及其所對(duì)應(yīng)的壓力壓強(qiáng)等。”他強(qiáng)調(diào)，“如果二氧化碳注入的海底深度淺，那么二氧化碳儲(chǔ)罐在卸貨時(shí)，所需要應(yīng)對(duì)的壓力就相對(duì)來說小一點(diǎn)，但如果二氧化碳注入的海底深度達(dá)到3000米以下，那么二氧化碳儲(chǔ)罐在卸貨時(shí)，其接口端所應(yīng)對(duì)的壓力就肯定要大很多?！?/p>

所以，每艘二氧化碳運(yùn)輸船都是根據(jù)船東要把二氧化碳打入海底的深度，來定制每艘船的儲(chǔ)罐接口端，以此實(shí)現(xiàn)該船的個(gè)性化研發(fā)和建造。