LNG船

专门运输液化天然气的船舶

LNG船即液化天然气船(Liquefied Natural GasCarrier ),是指在零下163℃的液态天然气低温下运输 液化石油气 的专用船舶,被喻为世界 排船 “皇冠上的明珠”,全球具备建造能力的国家包括美国、中国、 日本 、 韩国 及部分 欧洲 国家。

一船可分全压式、半冷/半压式、半压/全冷式、全冷式 液化石油气 船、 乙烯 船等类型。 由船液舱、液货围护系统、推进系统等组成。 设计与油船总体设计相似,呈尾机型,居住舱室都在船尾,液货都储存在船中部液货舱内。 天然气在常温和常压是以气体状态存在, 液化石油气 是指液化了的天然气。液化的天然气的体积是气态的1/600左右,经过液化后运输是最经济的。

液化天然气船与航母、和超豪华邮轮并称为造船业 皇冠 上的三颗明珠。分别代表了完备的工业体系和集成能力、精加工工艺的巅峰、船舶设计的极致。 2017年至2023年5月底,国际LNG船累计成交499艘,2022年LNG海运需求大幅提升,全年累计成交LNG船173艘,达到历史峰值。

发展简史

建设背景

天然气在常温和常压是以气体状态存在, 液化气 是指液化了的天然气。 液化 的天然气的体积是气态的1/600左右,经过液化后运输是最经济的。 液化天然气船 与航母、和超豪华邮轮并称为造船业 皇冠 上的三颗明珠。分别代表了完备的工业体系和集成能力、精加工工艺的巅峰、船舶设计的极致。

发展阶段

LNG海上运输开始于1959年,当时用 杂货船 改装的“甲 先锋号”从美国 路易斯安那州 的 查尔斯湖 向英国肯威岛运送5000立方米LNG 。

20世纪60年代初期,英、法等国陆续建造了一些 液化天然气船 ,容量为2500~2700立方米。经过试验运输后,70年代出现了大型 液化天然气船 。1978年 法国 建成容量达130000立方米的巨型液化天然气船。为保证能源供应多元化和改善能源消费结构,一些能源消费大国越来越重视LNG的引进,促使了LNG船运的快速发展。

20世纪80至90年代,得益于跨大西洋航线贸易的发展,12万~13万m3LNG船是当时市场的主流。20世纪90年代至2005年,LNG船大型化进一步提升,14万~15万m3LNG船逐步成为市场主流。2006—2010年,随着 中东 —北美航线的开发, 卡塔尔 大幅布局新LNG生产线,订购了45艘20万~26万m3的Q-Class级LNG船。随着 美国 页岩气,致使美国从能源进口国变成出口国,Q-Class级LNG船的需求也因此大幅降低。

2013年, 川崎汽船 、 日本邮船株式会社 和 日本海运株式会社 的LNG运输船队正进入快速扩张时期。 日本 在 核电站 泄漏之前,已经是LNG进口第一大国,核电站泄漏事故后,日本原有的核电站仅有1/5恢复正常,致使日本LNG进口量激增。

2021年2月, 韩国 造船巨头 三星重工 表示,公司新承接了5艘1.5万标准箱(TEU)级 液化 天然气(LNG)船订单,合同总价为7812亿韩元(约合人民币46亿元)。三星重工2021年以来共承接10艘造船订单,合同总金额为13亿美元,迄今累计承揽22艘 LNG船 订单。

2021年8月29日,由沪东中华船厂建造的“木兰”号液化天然气(LNG)运输船在洋山港天然气码头挂上“ 利比里亚 ”籍国旗,正式投入运营。

2022年5月26日, 中国船舶工业集团 旗下 沪东中华造船(集团)有限公司 联合 中国船舶工业贸易公司 建造的8万立方米 液化 天然气(LNG)运输船 传奇太阳号 在中船 上海江南长兴造船有限责任公司 基地命名交付。

2022年7月26日,由 中国海洋石油集团有限公司 旗下 中海油服 股份有限公司(下称 中海油服 )自主投资建造的LNG(液化天然气)动力守护船“ 中国海洋石油集团有限公司 543”“海洋石油548”在 南通市 成功交付。

2022年8月消息,由 中国船舶集团有限公司 旗下沪东中华造船(集团)有限公司承建的“ 中国海油 中长期FOB资源配套液化天然气(LNG)运输船项目”首制船在长兴造船基地点火开工。

2023年2月18日, 中国船舶集团有限公司 旗下沪东中华造船(集团)有限公司联合 中国船舶工业贸易公司 为 深圳燃气 股份有限公司建造的8万立方米 液化 天然气(LNG)运输船“大鹏公主”号在中船 上海江南长兴造船有限责任公司 基地命名交付。

2023年6月1日, 中国船舶工业集团 旗下 中国重工 子公司大连造船为 招商轮船 建造的17.5万立方米大型液化天然气(LNG)运输船首制船开工。

2023年12月5日, 中国船舶集团 旗下 上海外高桥造船有限公司 联合中国船舶工业贸易有限公司与 加拿大 Seaspan公司签署6艘10800车位LNG双燃料汽车运输船(PCTC)建造合同,本项目的承接使得外高桥造船手持PCTC订单达到了16艘。

2024年4月29日, 中国船舶集团有限公司 与卡塔尔能源公司签署建造18艘27.1万立方米超大型LNG(液化天然气)运输船,创下全球最大单笔造船订单纪录。 2025年9月24日,大连造船为 招商轮船 建造的17.5万立方米液化天然气(LNG)运输船“海韵”正式命名交付。这艘总长295米的“海上超级冷冻车”由大连造船完全自主研发设计,集成了多项国际前沿技术。 2026年1月,采用了全球最新一代双燃料低速推进动力系统的LNG运输船“ 天山 ”号正式交付。“天山”号船容量17.4万立方米,总长295米、宽45米,甲板面积相当于3个标准足球场大小。它可通过低温液化高效运输,单次 运输量 能满足330万个家庭一个月的用气需求。

2026年4月8日,中国自主设计建造的首艘18万立方米LNG船在 南通市 顺利完工,达到交付条件,标志着中国在高附加值船舶建造领域再添新力量。该船由招商船舶海门基地建造,总长298.8米,型宽48米,采用双燃料低速推进系统,具备低蒸发率、高环保性能等优势,标志着中国船企在大型清洁能源船舶建造领域实现重大突破。截至4月,它也是中国建造完工最大的LNG船。 4月26日10时50分, 招商局重工(江苏)有限公司 自主设计建造的中国首艘18万立方米液化天然气(LNG)运输船“乔治敦”号在 南通市 招商重工码头交付并离泊前往 新加坡 ,该船总长298.8米,型宽48米,采用双燃料低速推进系统,具备低蒸发率、高环保性能等优势,是中国建造完工的最大LNG运输船,其交付标志着中国船企在大型清洁能源船舶建造领域实现重大突破;LNG运输船为运输零下163℃低温液化天然气的专用船舶,因设计与建造难度极高,被称作“造船业皇冠上的明珠”,全球仅有少数几家船厂掌握核心建造能力;该型船舶订单共6艘,其余5艘均已投入建造,下一艘计划3个月后完成交付。 6月30日,两艘中国自主设计制造的17.4万立方米LNG船交付用户,标志着中国已具备批量向全球输出顶级液化天然气船的能力。这两艘LNG船每艘船总长299米,甲板面积相当于三个标准足球场,一次可运输17.4万立方米的液化天然气,航行单日碳排放量可减少约10吨。

分类

根据所载运的货物品种和采用的货物围护系统的设计和结构的不同, 液化气船 一船可分6种类型,即:全压式、半冷/半压式、半压/全冷式、全冷式 液化石油气 船、 乙烯 船和液化天然气船。

构造与原理

总体设计

LNG船液舱等组成, 液化气船 与 油轮 总体设计相似,呈尾机型,居住舱室都在船尾,液货都储存在船中部的许多专用液货舱内。

船液舱

LNG船 液舱具有严格的隔热结构与材料,能保证液舱恒定低温。常见的液货舱形状有球形和矩形两种,也有将液货舱设计成 棱柱 形或圆筒形的。

液货围护系统

液货围护系统是LNG船的三大核心系统之一,是专用的液货舱防护系统,包括主屏壁、次屏壁、附属的 绝热层 和屏壁间处所,以及必要的用于支持这些构件的邻接结构。该系统主要分为薄膜型液货围护系统和独立舱液货围护系统。

现有LNG船队的围护系统以薄膜技术为主。以GTT公司为代表所研发的薄膜型围护系统技术处于市场垄断地位。

NO96薄膜技术

NO96薄膜技术是采用2层0.7mm的 殷瓦钢 薄膜作为主、次屏壁,采用焊接工艺连接;以 胶合板 制成绝缘箱,并填充 珍珠岩 、 玻璃棉 或 泡沫板 等 绝缘材料 作为绝缘层,绝缘模块通过特殊的 不锈钢 连接件与船体固定。该技术特点是绝缘层总厚度保持530mm不变,通过不断优化绝缘箱的结构、减少胶合板的用量,同时应用性能更好的绝缘材料(如玻璃棉、 聚氨酯 泡沫板等)来提升其保温性能(即自然蒸发率指标)。

MARKIII薄膜技术

MARKIII薄膜技术是以1.2mm的304型不锈钢波纹板作为主屏壁,采用焊接工艺连接;以铝膜加 玻璃布 的“ 三明治 ” 复合材料 作为次屏壁,采用 粘接工艺 连接;以聚氨 泡沫板 作为 绝缘材料 ,绝缘模块以 ep 与船体粘接固定。MARKIII围护系统降低蒸发率指标主要通过改变绝缘厚度来实现。

独立舱技术

独立舱技术又细分为A型独立舱技术、B型独立舱技术和C型罐独立舱技术。

A型

A型独立舱技术最大的特点是包含2层完整屏壁,绝缘层可以敷设在船体或液货舱外表面。

B型

B型独立舱技术包含MOSS球罐舱技术和B型SPB舱技术。MOSS球罐舱技术始于20世纪70年代的 挪威 MOSSRosenberg公司,罐体采用耐低温的铝合金材料,整个球罐由设置在 赤道 圈外侧垂向柱形裙围 结构支承 ,裙围结构直接与船体焊接加固,罐体外侧敷设 聚苯乙烯泡沫板 ,绝缘厚度可根据蒸发率要求进行相应调整。MOSS球罐技术有坚固的球型罐结构、优秀的抗晃荡载荷能力和高可靠性。随着技术水平的高速发展,在 MOSS 球罐技术基础上,日本三菱公司将 球形罐 改良成 豆荚 形罐体,可有效提高 LNG船 空间利用率,并降低风阻、提升船舶性能。

C型

C型罐独立舱技术相对成熟,一般为圆柱形 压力罐 ,与 B型 独立舱技术相同,舱外表面敷设 聚苯乙烯 等 绝缘材料 ,具有工艺简单、无专利费和造价低廉等优点。

推进系统

LNG船 动力系统 经历了汽轮机→低速柴油机直推配再 液化 装置→双燃料电力推进→双燃料低速机直推的发展历程。

推进系统直接影响LNG船投资和营运成本。2000年以前,以 LNG 蒸气和燃油作为锅炉燃料的汽轮机(又称“蒸汽透平”)推进系统是大型 LNG船 的唯一选择。该方案采用齿轮箱单轴单桨方式,但其问题是体积庞大、燃料利用效率低,总 热效率 仅29%。

2010年以后,双燃料电力推进(dualfueldieseelectric,DFDE)中速机技术逐步成熟。其采用 双轴 双桨推进,原理是将 机械能 转换为 电能 ,再通过变频、变压转化为机械能推动 螺旋桨 ,故整个推进链能耗还是有较大损失。

节能减排

国际海事组织 (internationalmaritimeorganization, imo )来对各类船型制定了越来越严苛的环保指标要求, LNG船 也须考虑节能减排技术的应用,以适应国际范围内低碳化发展趋势。

LNG船线型优化设计技术的一个主要发展趋势是采用双 鳍线型设计。LNG船大多选择加装选择性 催化 还原(selectivecatalyticreduction,SCR)装置。为解决天然气双燃料 发动机 中的 甲烷 逃逸现象,主机厂家先后对LNG船双燃料低速主机开展优化升级,应用了废气再循环 智能控制技术 ,使燃烧更加充分而减少近50%甲烷逃逸,同时可降低NOX排放,使LNG双燃料主机在燃油和燃气模式下,均可满足TierIII排放要求。

安全性

在45个 大气压 下,天然气的临界温度为一82℃,但是在通常的大气压下以散装形式运输 LNG 时,须将其制冷至-163℃。由于装船的液货很轻,液货舱不能用作压载舱, 液化气船 干舷 大都很高。

尽管 液化石油气 在非常低的温度下,或者在高压下装运,但液化气船通常被认为比 油轮 运输安全,其原因是:船体大多数设计成双层壳结构; 夹层 中间充填隋性气体;由于有连续的气体防爆监测装置和 周密 的装卸操作方法。因此,一般认为液化气若漏出舷外,瞬即 汽化 ,不会污染海洋和岸边。

关键技术

液货操作系统是LNG船功能实现的核心关键系统,主要包括高/低负荷压缩机、LNG蒸发器、天然气加热器和再液化装置等,主要功能是完成LNG船围护系统干燥、惰化、气升、冷却、装货、卸货和升温等操作。液化天然气装入船舶后需依次经过惰性气体惰化、gas-up、cool-down等阶段,期间沿着spray 谱线 送到主蒸发器,在那里气化,在加热器中加热到约20 摄氏度 (68华氏度)再吹入货箱替换掉惰性气体。直至货箱中所有CO₂气体被替换并释放入大气中。整个过程需严格控制货舱温度与气体成分以确保安全,当货箱降温到约−140°C,就可以大量装入液化天然气了。

核心的低温压缩机先后经历了六级离心式压缩机、四级离心式压缩机和两级螺杆式压缩机等多个类别和型式的变化;再液化技术也从最初的大排量氮膨胀型式,变为节能性能更好的紧凑型/深冷型。

市场销售

中国

根据中国国家发展与改革委数据,2023年前5月中国天然气消费量1627亿立方米,同比增长5.7%;中国 LNG 进口主要来源于 澳大利亚 、 卡塔尔 、 马来西亚 、 印度尼西亚 四大进口国。随着 美国 页岩气技术日益成熟,燃气产量逐渐递增,中美间的LNG贸易越来越多,并几乎由 LNG船 来承运。从2023年上半年全球主要LNG贸易地流向图看,澳大利亚、卡塔尔、马来西亚、 俄罗斯 和美国是中国LNG进口的主要来源,其中澳大利亚在中国LNG 进口贸易 伙伴中占据首位,当前 中国海运 LNG进口国多元化的格局已愈发明显。

据统计, 中国船舶集团有限公司 2022年全年累计签约大型 LNG 运输船订单达49艘, 合同金额 超过100亿美元,订单总量全球市场份额从2021年的不足7%跃升至2022年的近30%,形成了与 韩国 三大船企并驾齐驱的LNG运输船建造市场新格局,预计2023年下半年中资船厂将进一步提升LNG运输船造船市场份额。

2024年4月29日,中国船舶集团与 卡塔尔石油公司 签署建造18艘27.1万立方米超大型LNG(液化天然气)运输船,创下全球最大单笔造船订单纪录。

截至2026年7月1日,沪东中华LNG船的手持订单,已经接近60艘,占全球市场份额超过了20%,订单排期已至2031年。

世界

截至2023年5月40000立方米以上的 LNG船 已经达到656艘,与40000立方米以下的LNG船、FSRU、FLNG一起共合计1.084亿立方米,同比增加1.1%左右。2023年上半年共新签28艘订单。

此外,综合现有订单分析,预计2023年全年 LNG 船舶将达到1.123亿立方米,同比增加4.7%。

相关规范

国际海事组织 制定有《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》《IGC规则》。

发展趋势

现代 LNG船 本身配备有高度集成自动控制系统,相较于 油轮 、 散货船 和 集装箱船 等货运船舶,LNG船自动化水平更高,更容易实现从技术、成本向智能化船舶过渡。 LNG船 智能化技术应用发展趋势主要集中于提高营运安全、能效管理和智能辅助决策方面,包括智能航行、智能能效管理、智能货物管理和智能机舱个方向。

智能航行主要是通过应用感知技术(包括雷达、视觉传感等,融合数据分析、控制算法与 岸基 支持等智能化技术)来实现航线的优化以及自动避碰]和自主航行。

智能能效管理技术已在 LNG船 实现了广泛的应用,主要是通过在线监测航行状态、 推进系统 能效运行状态,分析评估船舶的整体能效营运情况,提供能效优化建议(如航速优化、纵倾优化等),从而提升船舶营运过程中的能耗管理水平,实现低碳运行。

智能货物管理和智能机舱技术在 LNG船 已有不同程度的应用,主要是通过实时监测货舱状态(主要包括温度、压力、液位和晃荡水平等),实时监测主机、 发电机 、轴系等主要推进设备的运行状态,分析评估货舱、推进设备的运行和健康状况,为LNG船操作及维护保养提供辅助决策建议。

社会价值

LNG是一种清洁、高效的能源。由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障 能源安全 ,而出口LNG有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展,因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点。

参考资料

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  3. 日本船东快速扩张LNG船队 中国水运网 2023-12-10
  4. 韩国三星重工再获5艘LNG船大单,合同总价为7812亿韩元 界面新闻 2023-12-10
  5. 沪产“木兰号”LNG运输船今日换旗交付 洋山边检站助力“上海制造”启航服役 今日头条-阿基米德FM 2021-08-29
  6. 我国建成全球最大规模LNG动力守护船队 中国新闻网-央视新闻客户端 2022-07-27
  7. 全球最新款大型LNG船在沪开工建造 由中国自主研发设计 东方网 2022-08-06
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  9. 大连造船17.5万立方米LNG运输船首制船开工 界面新闻 2023-06-03
  10. 外高桥造船与Seaspan签署6艘LNG双燃料汽车运输船建造合同 新闻晨报 2023-12-10
  11. 18艘27.1万方LNG运输船!中企拿下全球最大单笔造船订单 极目新闻 2024-04-29
  12. 总长295米,我国自研,成功交付! 腾讯网 2025-09-26
  13. 大连造船首制17.5万立方米液化天然气(LNG)运输船命名交付 新浪财经 2025-09-26
  14. 全球领先LNG运输船“天山”号即将交付 百家号 2026-01-13
  15. 自主设计建造 我国首艘18万立方米液化天然气运输船完工 中国科技网 2026-04-09
  16. 造船业皇冠上的明珠!我国自主建造最大LNG运输船交付 百家号 2026-04-28
  17. 正观新闻 新浪微博 2026-07-01
  18. 《2023(年中)水运形势报告》——液货危险品水运形势报告 中国水运网 2023-12-11