韩国发力抢占绿色船舶先机

文竹

研发全球首艘环保技术试验船

为了给环保船舶核心技术相关实证基础的研究提供支持，韩国船舶与海洋工程研究所（KRISO）将建造全球首艘船舶环保技术试验船，用于船舶碳中和技术、环保燃料及推进技术的研究与示范。

据悉，该试验船为2600吨级，将在全罗南道木浦市的Hankook made Co.建造。该船为1MW(兆瓦)级环保技术海上实证船，是全球首艘模块型碳中和技术海上实证船，将用于对环保船舶相关的新燃料动力技术、产品的性能和效果进行实证测试。具体包括对MW级船用电池、燃料电池、无碳燃料混合发动机(LNG-氨、LPG-氨等)等环保船舶燃料系统和推进电机、配电盘、逆变器/转换器等电力系统以及环保船舶相关各种配套设备进行实证测试并积累应用业绩（Track Record）。

值得一提的是，这艘海上实证船舶不仅可以确保个别单品的业绩，还可以对环保船舶相关动力系统(燃料→配电→马达)进行整体性能评价，预计可以培育环保船舶技术领域的整体供应商（Total Provider）。此前，韩国为了对国内开发的环保船舶进行实证测试，必须像欧洲一样，分别按不同的发动机和动力系统建造多艘专用实证船舶，其成本高、时间长，但通过建造海上实证船，在一艘船上就可以对多个动力系统进行实证测试，因此有望大幅降低成本。预计该船开发成功后，可以为相关各方大幅节省实证船舶建造费用（每艘100亿—300亿韩元）。

韩国船舶与海洋工程研究所开发的这艘海上实证船，作为韩国海洋水产部提供支援的“1MW级环保替代燃料海上实证技术开发”事业的一环，计划今年开展详细设计工作并开工建造，2023年下水，2024年试运行，2025年以木浦南港为起点投入使用。韩国船舶与海洋工程研究所所长金富基表示：“这艘海上实证船是全球唯一的可进行多种环保船舶系统实证支援的船舶，意义深远。作为韩国唯一的海运、造船相关政府出资研究机构，我们将率先进行符合产业界需求及政府政策的技术开发，引领环保船舶时代。”

去年4月28日，韩国海洋水产部长官文成赫表示，为了构建环保船舶产业生态系统，韩国政府将组织相关企业、研究院所、高等院校、船级社以及地方政府共同参与温室气体减排工作，并计划在5年内共投入364亿韩元（约合3280万美元），在2025年年底前开发出全球首个能够对船上的电力、氢能等多种船舶推进装置进行试验和实证的万能测试平台。

韩国政府去年发布了韩国绿色船舶中长期规划，即《2030 Greenship-K推进战略》。根据这一战略，韩国将在2021年—2025年的5年内投入364亿韩元，推进环保船舶测试平台的开发。

为推进该平台的开发，韩国海洋水产部于去年4月23日宣布，将韩国海洋科学技术院（KIOST）下属的船舶与海工装备研究所、韩国机械和材料研究院（KIMM） 选定为主管研究机构，此外，韩国8家企业、高等院校、韩国船级社（KR）、全罗南道和木浦市也将作为共同研究机构和投资者参与其中。同时，韩国政府还计划在该项目推进期间在木浦南港建设一座占地面积达5000平方米的试验研究楼。如果该项目在2025年得以顺利完成，相关环保船舶建造企业和研究机构等将以低廉的费用在该设施内进行技术验证。

多种燃料动力船获认证

甲醇动力双燃料油船获得美国船级社（ABS）颁发的原则性认可证书（AIP）。2021年12月1日，韩国中型船企K造船（原STX造船）开发的新一代环保甲醇动力双燃料5万吨级油船获得ABS颁发的原则性认可证书（AiP），在未来环保船舶新技术开发领域又迈出了重要一步。

K造船与美国船级社在去年7月23日签订了联合开发项目（JDP）协议，由K造船负责该型甲醇动力双燃料船舶的设计，ABS则负责设计图纸的审核和认可。此外，为了验证该型船的安全性，K造船又于去年9月28日委托ABS下属专业机构，与相关专家一起召开了HAZID/HAZOP（危险和可操作性）分析研讨会。K造船表示，随着国际海事组织(IMO)环保规则的强化，新一代环保船舶的需求正在增加。船东为了满足新的碳排放规则要求，除订造新型环保船舶外，还会对原有船舶进行环保燃料动力的改造。目前，船东对采用环保燃料的中型油船的咨询也呈增加趋势。

与液化天然气（LNG）相比，甲醇燃料更便于运输和储存，具有较高的转换效率、安全性及可低温运行等优点，而且排放的有害气体少，因此受到船东们越来越多的关注。目前，全球主要发动机制造企业已实现了甲醇动力发动机的商用化，甲醇动力船的建造数量也呈增加趋势。对此，K造船为了应对未来船舶市场的需求，正在加紧开发环保燃料动力船舶。去年9月，该公司与荷兰路易达孚集团（LDC）签订了1+1艘5万吨级LNG动力双燃料MR型成品油/化学品船的建造合同，单船造价约为4600万美元。这也是K造船首次签订双燃料动力船的新造船合同。此前，K造船已获得英国劳氏船级社（LR）颁发的5万吨级LNG动力双燃料MR型成品油/化学品船原则性认可（AiP）证书。

K造船技术部门高太贤表示：“此次获得甲醇动力中型油船的AiP认可只是开始，今后，公司将继续研发液化石油气（LPG）、氨、氢等环保燃料动力船舶，为了未来的生存而竭尽全力。”

两型氨动力船获韩国船级社认证。去年12月14日，韩国现代重工开发的6万立方米级氨燃料动力船和38000立方米级氨燃料加注及运输两用船分别获得了韩国船级社（KR）颁发的原则性认可证书。

这是去年5月乐天精密化学公司作为牵头企业，成立由现代重工集团负责造船业务的二级控股公司韩国造船海洋、韩国船级社、乐天国际物流公司、HMM、浦项制铁等6家机构共同参与的“绿氨海上运输及燃料加注联盟”后取得的首个成果。在该联盟中，由韩国造船海洋负责开发氨燃料动力船和氨燃料加注船，韩国船级社提供认证服务，HMM与乐天物流公司负责运营船舶，乐天精密化学公司负责运输和储存浦项制铁在海外生产的绿氨。其中，韩国造船海洋与现代重工开发出了目前可停靠韩国港口的最大规模的6万立方米级氨燃料动力船，现代尾浦船厂开发出了具有直接向船舶供应氨燃料功能的38000立方米级氨燃料加注及运输两用船，并获得了船级社认证。这两种船型均采用绿氨作为燃料，在航行过程中不产生碳排放，是新型环保船舶。乐天精密化学公司计划今后将相关船舶用于绿氨运输和加注事业。

作为全球碳中立政策中的环保能源，氨能备受国际业界关注。根据国际海事组织的计划，到2050年为止，船舶温室气体排放量要比2008年减少50%。因此，预计现有船舶燃料将逐渐被氨、氢等新型环保燃料替代。国际能源署（IEA）发布的《2050零碳蓝图》报告预测，氨作为零碳燃料，在碳中和时代的需求将剧增。到2050年，氨燃料将达到船舶燃料总需求的45%。如果按照目前船舶燃料市场规模和氨的价格简单换算，规模约达100万亿韩元（约合890亿美元）。

此外，韩国政府在10月发布的《氢能经济项目成果及氢能领先国家愿景报告》中，设定了到2030年氨燃料混合煤炭（混氨）发电需求达到1000万吨/年的目标。再加上氨是最有力的富氢载体（氢运输载体），因而备受业界关注。为了在该市场上占据优势，以欧洲为中心的联盟和以新加坡为中心的联盟正在展开竞争，抓紧开发与氨相关的标准和技术。韩国的“绿氨海上运输及燃料加注联盟”则是在一个国家内将具有全球一流水平的企业组成联盟，意义更加重大。今后，该联盟还将通过相关技术开发及事业合作，致力于在韩国国内打造一个涵盖氨燃料全价值链的产业，为抢占绿氨市场共同努力。

乐天精密化学公司拥有韩国国内最大的液氨储存设施，约占其国内流通量的70%，在单一公司的购买规模上排名世界第三。乐天精密化学公司相关人士表示：“这是韩国国内全球领先企业和机构为绿氨事业开展合作取得的第一个成果。今后，我们将为顺利向国内供应绿氨作出贡献。”

碳捕集技术获KR原则性认可。韩国三星重工今年1月25日表示，该公司与韩国环保设备专业企业帕纳希亚公司（PANASIA）合作，成功开发出适用于LNG动力船的船用碳捕集系统，并获得了韩国船级社颁发的原则性认可证书。

该碳捕集系统使用胺(Amine)系列的液体吸收剂分离并回收船用发动机或发电机燃烧产生的LNG尾气中的二氧化碳。三星重工和PANASIA表示，虽然目前LNG作为环保燃料受到海运及造船业界的关注，但从中长期来看，为了实现碳中和，需要追加开发碳减排技术，因此从2020年开始，双方围绕LNG动力船碳捕集系统进行了共同开发。

三星重工计划今后持续开展提高碳捕集性能和技术可靠性的研究，到2024年实现LNG动力船碳捕集技术的商用化。为此，三星重工正在通过PANASIA在庆尚南道镇海市建设的碳捕集实证试验设备，对该船用碳捕集系统进行技术性能测试。据悉，三星重工还于去年与化学品生产商巴斯夫（BASF SE）签订了“碳捕集工程技术”服务合同，为掌握环保技术扩大业务合作。三星重工环保研究中心主任朴建日表示：“LNG动力技术与碳捕集技术的结合，将成为IMO到2050年为止分阶段强化碳排放限制的现实性环保解决方案。这不仅可以实现温室气体减排目标，还可以继续扮演引领LNG船需求的角色。”

推进船用燃料电池开发

韩国斗山集团子公司斗山燃料电池公司（Doosan Fuel Cell）今年2月7日表示，该公司已与壳牌（Shell）、韩国造船海洋（KSOE）签订了船用燃料电池实证业务合作意向书（LOI）。三方将组成联盟进行环保船用燃料电池的开发，并计划今后将船东和船级社也纳入联盟中。

根据此次协议，斗山燃料电池公司将在正开发的中低温固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）的基础上，负责船用SOFC系统开发、船用SOFC制造及供应、船用SOFC服务支援等；壳牌负责船舶的招标及管理、船舶运营、船用SOFC实证项目管理等；韩国造船海洋负责船用SOFC安装、船舶系统的优化及整合作业。三家公司计划，将600千瓦（KW）船用SOFC作为船用辅助动力装置（Auxiliary Power Unit，APU），在实际贸易航线上的船舶上运行1年以上，并对系统进行最优化改进。

船用燃料电池是利用氢气、LNG等原料产生电力的高效率发电源，不仅可以代替现有的船舶发电机，还可以代替船舶主发动机，通过能源管理系统（EMS）可以提高能源效率。其比现有的船用发动机能提高约40%的发电效率，硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）等各种污染物质的排放量较少，同时还可减少温室气体排放，属于环保船舶时代的核心技术。IMO已提出到2050年航运业温室气体排放总量比2008年减少50%的计划，因此，被评价为未来环保能源的船用燃料电池市场有望在2030年前后全面扩大。

斗山燃料电池公司计划，到2024年底完成船用燃料电池系统的开发和船级社认证，2025年投入市场。该公司社长郑亨乐表示：“此次的三方合作是公司加快船用燃料电池事业步伐、抢占市场的重要起点。我们计划2025年进军船用燃料电池市场，从容应对海运产业的温室气体排放限制。”他还补充说：“除了开发中低温SOFC外，公司还将在Mobility、氢燃料充电站等新领域竭尽全力，尽早取得成果。”

据悉，斗山燃料电池公司正在开发的中低温SOFC的电力效率高，在620℃的温度下使用寿命相对较长。该公司计划到2023年开发出中低温SOFC，并在新万金产业园区建成50MW生产规模的工厂，形成量产体制，随后在2024年和2025年分别进军发电用SOFC和船用SOFC市场。韩国造船海洋相关人士表示：“期待此次合作能成为提前实现新一代动力源的船用SOFC系统商用化的契机。今后，公司将持续开发环保船舶技术，引领环保船舶市场。”

斗山燃料电池公司在2020年10月决定开发“韩国型高效SOFC”，以2024年实现韩国型SOFC系统国内量产为目标，正在开展韩国产业通商资源部的国策课题研究。去年3月18日，韩国造船海洋已与斗山燃料电池公司签订了业务合作意向协议书(MOU)，双方将合作开发兆瓦级SOFC系统，特别是为了通过今后进行的海上实验验证，双方将共同进行造船、海洋领域的SOFC系统研发。其中，斗山燃料电池公司将负责船用SOFC系统的设计制造和稳定性评价、系统控制技术开发，韩国造船海洋将负责基于海洋环境特殊性的SOFC配置设计、船舶连接系统控制技术的开发。韩国业界指出，两家公司计划先行开发船用燃料电池，是为了确保韩国造船业在全球的竞争优势。