解读【英文】挪威船级社NDV:航运业氨燃料应用:追踪新型燃料的兴起

2025-09-19 14 次浏览绿氨可再生能源海上航运
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碳通通 · 脱水解读

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氨作为船舶燃料,从150年前二战巴士替代燃料,到如今被IMO净零框架重新推上台前。DNV这份白皮书评估了氨燃料的10大壁垒,对比2020与2025年的变化。5年间,氨燃料发动机从概念走到39艘新造船订单,主要港口开始准备安全加注,安全法规也从空白进展到IMO临时指南。但燃料成本仍是MGO的近5倍,加注基础设施尚未成型。对于关注航运脱碳的你,氨燃料究竟走到了哪一步,还差什么?

核心判断

  • 5年间氨燃料从概念进入实船阶段,39艘氨动力新造船已下单,2020年为零。
  • IMO于2025年4月批准净零框架,2030年船舶温室气体强度需降21%。
  • 技术成熟度与安全法规是进步最大的两项壁垒,但燃料成本仍高企。
  • 氨燃料需2.9倍于MGO的储罐空间,储罐与加注基础设施仍是瓶颈。
  • 2025年新增人员组织、利益相关方认知、产业规模化平台三项生态壁垒。

脱水解读

为什么是氨:无碳燃料的先天优势

氨作为一种无碳燃料,在动力装置中燃烧时不释放二氧化碳。它属于氢基燃料,但比纯氢更易储存和运输——液氨体积能量密度比液氢高50%,且可在更低压力和更高温度下液化,简化了船上储存。

氨还被视为成本更低、能效更高的选项,相比e-甲醇或e-甲烷等竞争性电燃料。全球约200座氨厂和126个港口具备氨接收和发运能力,年产量约2亿吨,其中约10%即1800至2000万吨在海上贸易。绿氨和蓝氨的生产路径正在开发中,现有生产与分销基础设施可大部分复用。

安全法规:从零到IMO临时指南

2020年,IMO没有针对氨燃料的具体规定,船舶审批只能走替代设计审批流程,需证明安全水平与常规燃油船等效。如今,DNV于2021年发布了首版氨燃料船舶入级规范,IMO也于2024年完成第一版非强制性氨燃料安全临时指南。

不过,IGF规则目前仅包含天然气作为燃料的规定性要求。IMO计划在2028年最早将氨燃料强制规定纳入IGF规则,但考虑到工作组负荷,更现实的估计是2032年。IGC规则中关于氨货物作为燃料的临时指南,预计2025年9月完成。这些进展显著降低了设计成本和风险,但距离完整的强制性法规体系仍有数年距离。

技术成熟度:39艘新造船与发动机制造商竞速

2020年,氨燃料发动机仅处于概念阶段,订单簿上没有氨动力新造船。到2025年8月,已有39艘氨动力新造船订单,其中氨运输船最多,为22艘;散货船12艘居次。Everllence、WinGD、J-Eng等正在开发二冲程双燃料氨发动机,三家均已承诺2025至2026年交付主机。

四冲程方面,Wartsila的中速双燃料氨发动机已商业化,功率覆盖1.7至3.4兆瓦。HD现代重工开发的HiMSEN H22CDF-LA获得七家主要船级社型式认可。全球首艘氨动力远洋船Fortescue Green Pioneer于2024年5月完成加注,NYK拖轮Sakigake于2024年8月完工,中远海运拖轮Yuantuo 1完成改装。但氨燃料蒸汽锅炉尚不可用,固态氧化物燃料电池仍处于早期阶段。

成本与基础设施:最大的两道坎

能源成本或许是所有壁垒中最严峻的一道。2021年以来,DNV与Argus Media发布的西北欧绿氨估价稳定在约2900美元/吨MGO当量,约为当前MGO价格的5倍。蓝氨的2050年成本预测在1000至1900美元/吨MGO当量之间,远低于当前绿氨价格。

基础设施方面,新加坡和鹿特丹港口自评准备度分别为PRL 6和7。2024年,Fortescue的Green Pioneer在新加坡裕廊岛完成全球首次氨加注试验;2025年4月,鹿特丹港完成800立方米船对船氨转运试点。ITOCHU于2025年6月订购全球首艘5000立方米氨加注船,预计2027年交付。但港口安全标准不统一、审批涉及逐案风险分析,仍是规模化障碍。

2020年仪表盘遗漏了什么:三项生态壁垒

2020年的七项壁垒仍具参考价值,但经验表明新壁垒随发展涌现。2025年新增三项生态相关壁垒:人员与组织、利益相关方认知与知识、产业规模化平台。

氨燃料船舶的安全运营需要氨专用培训课程、操作规程和管理体系,涉及船上和岸上人员的新能力要求,可能影响组织架构和安全管理体系。利益相关方认知方面,行业对氨燃料实际状态的了解仍不充分。产业规模化平台则指缺乏可依托或改造的现有工业基础设施。这三项壁垒的解决需要跨利益相关方的协作,没有单一主体能独自完成。

加速路径:先驱船队与规模化框架的双重目标

为实现氨燃料的广泛采用,需达成两个相互关联的目标。第一,建立、加注和运营一支先驱氨动力船队——约数十艘船、数百名合格船员、数百万吨燃料。对于这支先驱船队,不必完全解决所有壁垒,主要壁垒可视为足够低:功能性的基于风险的安全框架允许首批氨动力船获得法定批准,所需技术方案即将安装到订单簿中的远洋新造船,首批港口和燃料生产商准备安全供应先行者。

第二,为进一步规模化建立必要框架——数千艘船、数千名船员、数百万吨燃料。规模化需要标准化解决方案框架,要求全球温室气体法规收紧以创造新燃料的价格平价,基于风险的审批框架被IGF规则下的规范性法规替代,更多港口能够供应燃料,以及标准化培训到位。这些进展正在实现中,但时间紧迫。

前瞻性船东的下一步:选燃料与上船

对于计划采用氨燃料的船东,白皮书第六章给出了路线图。首先是如何选择合适的燃料,需综合考虑船舶类型、航线特征、储罐空间、加注间隔和碳强度目标。氨的体积能量密度较低,需要2.9倍于MGO的储罐空间,但可通过缩短加注间隔、增加燃油储量补偿或掺混碳中性燃油来缓解。

其次是如何让氨动力船下水。双燃料和燃料灵活解决方案使约40艘氨动力船可在基础设施逐步发展期间运营。船东需关注IGF规则进展、船级社规范、港口准备度和燃料供应合同。Yara Eyde、Hoegh、Skar Shipping Solutions等先行者已做出承诺,分别计划2027年交付氨动力集装箱船、氨动力汽车运输船和双燃料氨动力杂货船。

图说解读

2020与2025年壁垒状态对比

这张对比表清晰展示了2020至2025年氨燃料在各壁垒上的进展。技术成熟度和安全法规是进步最大的两项:发动机从概念走到实船安装阶段,IMO从无规定到发布临时指南。燃料可用性也有所改善,但产能仍然很低。

能源成本壁垒几乎没有实质性改善,绿氨价格仍约为MGO的5倍。基础设施从零起步,主要港口开始准备安全加注。整体来看,船舶相关壁垒的进展快于燃料生产和基础设施相关壁垒,这也解释了为什么先驱船队可行而规模化仍需时日。

2020年:发动机处于概念阶段,无氨动力新造船订单
2025年:39艘氨动力新造船订单,发动机即将安装
2020年:IMO无氨燃料具体规定,审批走替代设计流程
2025年:DNV入级规范与IMO临时指南已发布
2020年:无氨加注基础设施
2025年:新加坡、鹿特丹准备加注,全球首次试验完成
2020年:绿氨和蓝氨燃料不可用
2025年:产能扩大但仍低,2030年预计14 MTPA
2020年:无实际氨燃料价格信息
2025年:绿氨约2900美元/吨MGO当量,约MGO的5倍
氨燃料壁垒2020 vs 2025
碳通通

氨动力新造船订单结构

截至2025年8月,39艘氨动力新造船订单中,氨运输船22艘占比最大,超过一半。散货船12艘居次,气体运输船和集装箱船各2艘,其他1艘。

氨运输船占了订单的一半以上,这与2020年替代燃料船舶的初始采用模式一致——运输氨货物的船舶最容易率先使用氨作为燃料。这一模式与早期LNG和甲醇作为燃料的采用路径相似,运输船利用自身货物作为燃料可减少对加注基础设施的依赖。规模更大的散货船和集装箱船订单将在2025至2027年陆续交付。

氨运输船
散货船
气体运输船
集装箱船
其他
订单数量(艘)
22
12
2
2
1
氨动力新造船订单(按船型)
碳通通

氨燃料发动机功率覆盖

氨燃料发动机技术已从2020年的概念阶段进入商用阶段。WinGD的二冲程X-DF-A发动机覆盖5至31兆瓦功率范围,已获得近30台订单,涵盖散货船、集装箱船、油轮和LPG/氨运输船。Everllence计划2026年底前提供50至80缸径的ME-LGIA氨发动机,首台B&W 7S60ME-LGIA将安装在一艘20万载重吨散货船上。

Wartsila的中速四冲程双燃料氨发动机已商业化,功率覆盖1.7至3.4兆瓦,适用于主推进或辅助发动机。HD现代的HiMSEN H22CDF-LA获得七家主要船级社型式认可。发动机功率覆盖已从最小1.7兆瓦延伸到31兆瓦,覆盖了从辅助发动机到大型远洋船舶主机的范围。 但氨燃料蒸汽锅炉尚不可用,固态氧化物燃料电池仍处于早期阶段。

WinGD X-DF-A
31MW
Everllence ME-LGIA
80缸径
Wartsila 25
3.4MW
HD HiMSEN H22CDF-LA
2.2MW
J-Eng
60缸径
各制造商氨燃料发动机功率范围
碳通通

氨燃料储罐空间需求

氨的体积能量密度是其主要物理短板。从体积能量密度角度看,氨需要比MGO多2.9倍的空间来储存同等能量。此外,氨的燃料围护系统比燃油的整体式储罐效率更低,还需考虑隔离舱、储罐舱和连接空间。气体可用储罐体积因填充限制和罐底残留而小于液体。

然而,2020年以来针对替代燃料船上储存的设计工作大幅增加,过去5年交付了近1000艘新船,大部分为LNG动力,其中许多解决方案同样适用于氨储存。虽然体积能量密度的物理特性没有改变,但行业应对这一挑战的能力已显著成熟。 船东可通过缩短加注间隔、增加燃油储量补偿或掺混碳中性燃油来缓解储罐空间限制。

MGO(基准)
LNG
氨
所需空间(倍MGO)
1
1
2.9
同等能量下不同燃料所需储罐空间对比
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蓝绿氨产能增长趋势

蓝氨和绿氨产能自2021年以来持续增长,但基数极低。2025年DNV白皮书指出,基于已做出最终投资决定的项目,2030年产能可达约1400万吨/年,其中蓝氨占30%以上。2023年产能约为80万吨/年,预计2030年增至1600万吨/年。

生产发展面临的主要瓶颈是客户承诺不足。氨生产商需要在没有确定购买承诺的情况下承担风险,而当前航运市场的潜在买家仅由订单簿中18艘不以货物为燃料的氨动力船代表,规模小且分散。许多潜在承购方(化肥、发电、制氢)将推动蓝绿氨生产,生产商采取多承购方混合策略以降低风险。 但这也可能导致来自其他支付意愿更高的承购方的竞争。

2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
2031+
蓝氨(MTPA)
0.1
0.2
0.5
1
2
4
6
8
10
12
14
绿氨(MTPA)
0.05
0.1
0.2
0.3
0.5
1
2
3
4
5
6
蓝氨与绿氨产能增长(2021-2031+)
碳通通

氨燃料加注基础设施进展

氨燃料加注基础设施在2022至2025年间取得一系列突破性进展。2022年,挪威Fjord Base浮式加注终端获得DNV原则性批准。2024年3月,Yara Clean Ammonia与Azane获得全球首个低排放氨加注终端安全许可,计划在挪威Flore建设1000立方米浮式加注终端。

2024至2025年间,多个氨加注试验在全球完成。新加坡、横滨、大连、鹿特丹、南安普顿等地相继完成首次氨加注或转运。2025年6月ITOCHU订购全球首艘5000立方米氨加注船,预计2027年交付,这是氨加注从试验走向商业化的关键一步。 但港口安全标准不统一、审批需逐案风险分析,仍是规模化障碍。

2022年
Fjord Base浮式加注终端获DNV原则性批准
2024年3月
Yara Clean Ammonia与Azane获全球首个低排放氨加注终端安全许可
2024年5月
Fortescue Green Pioneer在新加坡完成全球首次氨加注试验
2024年
NYK横滨港完成卡车对船氨加注;中远海运大连完成卡车对船加注
2025年3月
Green Pioneer在英国南安普顿完成英国及欧洲首次氨加注
2025年4月
鹿特丹港完成800立方米船对船氨转运试点
2025年6月
ITOCHU订购全球首艘5000立方米氨加注船,预计2027年交付
氨燃料加注关键里程碑
碳通通

氨燃料安全措施框架

氨燃料的毒性是船舶设计、建造和运营中必须解决的核心安全问题。IGF规则中天然气燃料的安全原则——与外部事件隔离、系统完整性、双重屏障、泄漏检测和自动隔离——构成了基础,但氨需要额外措施。

这些措施包括:氨释放缓解系统收集和处理操作释放;为船上人员提供可寻求避难的避风港;制定事故氨释放时的安全疏散计划;确保提供适合职责的防护装备;确保船员熟悉氨的特定危害。氨的毒性管理需要从设计到操作的全方位防护,任何单一措施都不足以确保安全。 船上氨燃料装置通常包括加注站、带罐连接空间的燃料舱、燃料准备间、释放缓解系统和双层壁管。

IGF规则原则
隔离、系统完整性、双重屏障、泄漏检测与自动隔离
氨释放缓解
氨释放缓解系统(ARMS)收集和处理操作释放
人员保护
安全避难所、个人防护装备、紧急淋浴和洗眼
通风与隔离
通风、隔离舱、双层壁管
应急响应
警报、疏散计划、燃料处理手册
氨燃料船上安全措施分层
碳通通

氨燃料新旧壁垒全景

氨燃料的10大壁垒可分为四类:船舶相关4项(技术成熟度、安全法规、资本支出、体积能量密度)、燃料生产与基础设施相关3项(基础设施、燃料可用性、能源成本)、生态相关3项(人员与组织、利益相关方认知、产业规模化平台)。

船舶相关壁垒进步最为明显,技术成熟度和安全法规两项已从高壁垒显著降低。燃料生产和基础设施相关壁垒进展较慢,能源成本仍是最大障碍。2025年新增的三项生态壁垒表明,氨燃料的规模化不仅取决于技术和成本,还需要人员能力、行业认知和产业平台的同步建设。 这10项壁垒的解决需要跨利益相关方的协作,没有单一主体能独自完成。

技术成熟度
发动机即将安装,锅炉和燃料电池仍早期
安全法规
入级规范与IMO临时指南已发布
资本支出
额外CAPEX约15-24%,不确定性降低
体积能量密度
需2.9倍于MGO的储罐空间
基础设施
主要港口准备加注,标准待统一
燃料可用性
产能扩大但仍低,2030年预计14 MTPA
能源成本
绿氨约2900美元/吨MGO当量
人员与组织
需氨专用培训、规程和管理体系
利益相关方认知
行业对氨燃料实际状态了解不足
产业规模化平台
缺乏可依托的现有工业基础设施
氨燃料10大壁垒全景
碳通通

氨动力船资本支出对比

氨动力船的额外资本支出因船型和技术方案而异。马士基麦金尼穆勒零碳航运中心报告,一艘15000TEU集装箱船的额外成本为2400万美元,较1.5亿美元常规船高出16%。Green Shipping Programme的Aframax油轮试点估计氨双燃料新造船额外CAPEX为19%,与LNG双燃料相同。

EXMAR报告其中型气体运输船订单比常规燃料船高出15%。在改装方面,GSP的Supramax散货船改装氨燃料总成本估计为船舶剩余价值的60%。随着技术成熟和标准化系列建造,额外CAPEX预计将逐步下降,但氨燃料储存和利用所需额外设备将持续带来增量成本。

马士基零碳中心15000TEU
16%
GSP Aframax油轮
19%
EXMAR中型气体运输船
15%
GSP Supramax改装
60%残值
氨动力船额外CAPEX估算
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
氨动力新造船订单数量(2025年8月)39艘第3.1.2节
其中氨运输船数量22艘第3.1.2节
其中散货船数量12艘第3.1.2节
氨相对MGO所需储罐空间倍数2.9倍第3.1.3节
WinGD X-DF-A发动机功率范围上限31MW第3.1.2节
Wartsila 25发动机功率范围1.7-3.4MW第3.1.2节
HD HiMSEN H22CDF-LA功率范围1.4-2.2MW第3.1.2节
氨燃料船舶与技术数据

从船舶与技术数据看,氨燃料已从概念进入实船阶段。39艘氨动力新造船订单中,氨运输船22艘占比超过一半,散货船12艘居次。这一订单结构反映了运输氨货物的船舶最容易率先采用氨燃料,与早期LNG和甲醇作为燃料的采用路径一致。 技术上,WinGD的二冲程氨发动机功率可达31兆瓦,Wartsila和HD现代的四冲程发动机覆盖1.4至3.4兆瓦的中小功率段。氨燃料的储罐空间需求是MGO的2.9倍,这是由氨的物理特性决定的,无法通过技术进步改变,但可通过优化设计和运营策略来缓解其影响。

指标数值单位出处
全球氨年产量(2024年)200百万吨/年第2节
海上贸易氨量占产量比例约10%第2节
绿氨价格(西北欧估价)2900美元/吨MGOe第3.2.1节
绿氨价格与MGO价格倍数关系约5倍第3.2.1节
蓝氨2050年成本预测范围1000-1900美元/吨MGOe第3.2.1节
蓝绿氨产能(2023年)0.8MTPA第3.2.2节
蓝绿氨产能(2030年预计)14-16MTPA第3.2.2节
氨加注船建造成本3000万美元级别第3.2.1节
Port of Rotterdam准备度PRL 7第3.2.3节
Port of Singapore准备度PRL 6第3.2.3节
氨燃料成本与产能数据

成本与产能数据显示了氨燃料商业化面临的核心矛盾。全球氨年产量约2亿吨,基础设施和专业知识是现成的,但其中用于燃料的比例几乎为零。绿氨价格约2900美元/吨MGO当量,是MGO的约5倍,价格差距过大导致需求不足。 产能方面,2023年蓝绿氨产能仅约80万吨/年,2030年预计增至1400至1600万吨/年。蓝氨2050年成本预测降至1000至1900美元/吨MGO当量,显著低于当前绿氨价格,表明未来温室气体定价机制可能提供与MGO的价格平价。 港口准备度方面,鹿特丹为PRL 7,新加坡为PRL 6,主要港口正在积极准备,但距离PRL 9的规模化目标仍有差距。

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