DNV發布報告評估未來燃料策略及其對新造船設計的影響

DNV最新發布的《面向2050年的海事展望》介紹了“兩步走”的船舶燃料及技術選項的技術經濟性評估以及結構性設計審查。其目的在于幫助船東確定能保持排放合規性與商業競爭力的新造船設計。

“為了保持合規性和商業競爭力、同時滿足監管者及相關方面對于船舶和船隊運營脫碳的要求，船東需要策略以及切實可行的解決方案”，DNV海事部資深咨詢師兼環境顧問、《面向2050年的海事展望》第一作者琳達（Linda Sigrid Hammer）表示，“通過正確地評估技術、燃料和能源生產/基礎設施的狀況，船東能符合既定甚至更具雄心的碳減排軌跡。”

船舶燃料和設計選項經濟性的建模

為幫助船東響應脫碳行動，DNV繪制了符合碳減排軌跡的實用路徑�！睹嫦�2050年的海事展望》提供了最新的碳風險管理框架（圖1），為船舶找到了最具性價比的Fuel Ready及燃料靈活性的選擇。

該框架包含兩個步驟。首先，技術經濟性模型“FuelPath模型”研究了適用于某一特定船舶的不同燃料及能效策略的財務績效。通過不同假設條件和場景的應用，該步驟幫助船東辨識能夠順應未來變化并且在一系列場景中表現良好的設計選擇。第二步是對于上述設計選擇的結構性審查，以確定在新造以及（可能的）改造階段對船舶設計的關鍵影響。

“我們已經更新了框架，就是為了實現對燃料靈活性和Fuel Ready方案的詳細評估�？紤]船舶的壽命，規劃此類方案能簡化向低碳和零碳替代燃料的過渡，并盡可能減輕擱淺資產的投資風險”，琳達解釋。

圖1：DNV幫助船東考慮如何確保當前的新造船在未來符合碳排放規則及應對競爭壓力的最新方法

第一步：對船舶運用DNV的FuelPath模型

FuelPath模型可以評估船舶整個生命周期內、涉及燃料的可用設計方案的經濟績效，該績效通過總擁有成本和其他經濟指標來表示。

船舶運用FuelPath模型時輸入的四大類參數包括：船舶規格及航線信息、溫室氣體減排目標軌跡、涉及燃料的設計方案、燃料價格。

《面向2050年的海事展望》在案例研究中，通過不同選定參數的評估來闡述了這一步驟——這是一艘21萬載重噸、設計壽命為25年的新造Newcastlemax型散貨船（表1）。續航力假設用來估計燃油艙需求、假定每個往返航次加注一次燃料、允許在一些主要煤炭運輸航線上有一定靈活性。

“盡管案例研究針對的是新造散貨船，但評估方法可適用于任何船型，DNV已經為客戶提供了相應支持”，琳達補充說。

表1：關于21萬載重噸Newcastlemax型散貨船的案例研究，其先進的概念設計符合EEDI第2階段

評價散貨船案例研究中的燃料與設計選項

Newcastlemax型散貨船的案例研究中采用了單一的溫室氣體排放軌跡，以滿足那些想比IMO當前時間表更快實現排放脫碳的貨主的雄心。研究中也考慮了最低合規的更慢軌跡，但沒有建模。

案例研究中選擇軌跡的具體細節請見《面向2050年的海事展望》。簡言之，案例中的最終目標是于2040年實現航運業的完全脫碳，而大部分的減排來自于2030年后。

案例研究中包含了7種合理選擇的設計選項中可使用的不同燃料，無論是新造船還是未來可能的改造階段（表2）。

表2：Newcastlemax型散貨船關于燃料的設計選項，顯示了每個設計選項在新造和后續改造（如適用）中的燃料靈活性。

對于涉及燃料的設計方案的財務績效而言，燃料價格是關鍵的決定因素，但未來的燃料價格很難預測。

為簡單起見，案例研究中的燃料價格預測（表3）只選擇了單一的未來場景，其中低成本的可再生電力用于生產電燃料，價格比生物燃料更低廉。

在該場景的設想中，氨是最廉價的碳中和燃料；船東所服務的客戶在溫室氣體減排方面有最高的需求；不存在碳價格——盡管該模型評估了碳定價機制對航運業的經濟影響，該機制尚處于開發階段。

案例研究中，建模期內的燃料價格保持恒定，運用FuelPath模型來審視單一場景下、上述7種燃料系統設計選項的對比情況。

表3：Newcastlemax型散貨船中采用美元/GJ和美元/噸油當量（toe）為單位的燃料價格。價格為未來平均價，其場景是低成本的可再生電力用于生產碳中和的電化燃料。

案例研究的關鍵結論

關于Newcastlemax型散貨船案例分析結論的完整資料包含在《面向2050年的海事展望》中，在選定的場景和假設條件方面有三個關鍵點（圖2）：

1、在2030年后，常規單燃料（MF）船舶的總折扣成本最高。其資本支出（CAPEX）最低，但全生命周期燃料支出（FuelEX）最高。這是因為研究假設碳中和船用燃料（MGO）的價格較高，這可能是常規單燃料(MF)船舶滿足所選溫室氣體減排目標軌跡的唯一燃料選擇。

2、與傳統選項相比，氨燃料設計方案的CAPEX更高，但在船舶壽命周期內的燃料支出費用更低。

3、折扣成本最低的兩種設計選項是MF Fuel Ready（氨）和雙燃料（DF）LNG Fuel Ready（氨）。研究認為，DF LPG Fuel Ready（氨）也是低成本的選項之一，但沒有深入探討。

圖2：案例研究船舶為21萬載重噸的Newcastlemax型散貨船，在快速脫碳場景中運用DNV的FuelPath模型，評估了7種燃料系統設計的總折扣成本

琳達建議，需要結合具體的假設條件，對上述結論以及案例研究的其他結論加以解釋，“我們強調，結果并非說明氨燃料設計是最可靠的選擇（圖3），結論本身也不作為對船東的推薦。在用于支持實際新造船決策時，要測試多種燃料與碳價場景以及溫室氣體軌跡，以辨識適合特定船型和航線的最可靠選擇。不過，研究充分表明了基于安全考量和提高船舶燃料靈活性的設計選擇的潛在優勢。”

圖3：與常規船舶相比的氨燃料設計的重要影響因素。但在因素發生變化的場景下，其他設計可能優于氨燃料設計。

第二步：實施船舶燃料策略的設計意義

《面向2050年的海事展望》將案例研究結論作為結構性設計審查的基礎，也構成了碳風險管理框架的第二步，確保21萬載重噸的新造Newcastlemax型散貨船能應對未來可能出現的燃料轉換。

研究考慮了兩艘此類船舶：一艘是傳統燃油船，另一艘是采用了雙燃料LNG推進的新造船。DNV評估了兩者將來轉換為氨燃料所需的設計。

審查運用了系統工程方法，涵蓋了燃料儲存、輪機和燃料系統融入船舶設計的工程考量。工程審查的結果可用于新造船規格書中。這樣可以消除導致中止的因素、優化未來改造，從而減少船廠改造的費用和時間。

例如，下表顯示了Newcastlemax型散貨船從單燃料（傳統燃料）轉為氨燃料的審查過程中，需要采用的行動要點。

表4：Fuel Ready——新造船階段以及單一燃料（傳統燃料）船舶改造階段的準備工作

設計審查為新造船規范提供寶貴意見

琳達總結：“設計的結構性審查對于燃料靈活性策略下的新造船規格書具有重要意義。審查本身得益于技術經濟性評估提供的指導。這些流程組成了我們管理碳風險的‘兩步走’方法，為船東提供了切實可行的解決方案，以符合日益收緊的脫碳法規和激勵措施。”