向 俊， 朱現(xiàn)場(chǎng)， 金允龍

(航運(yùn)技術(shù)與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200135)

0 引 言

近年來，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使船舶運(yùn)輸需求不斷增長，科學(xué)技術(shù)為造船業(yè)與航運(yùn)業(yè)提供的支撐也在不斷加強(qiáng)。由于石油資源緊缺、油價(jià)不斷上漲，出于提高能效、降低成本考慮，促使船舶不斷向大型化方向發(fā)展，但各種船舶大型化的程度卻有所不同。

鑒于影響船舶大型化的因素不斷得到改善，作為東西方與南北方交通要道的蘇伊士運(yùn)河將不斷浚深、拓寬，以適應(yīng)船舶大型化的需要；馬六甲海峽的淺灘將得到疏浚，以消除大型船舶通過海峽的瓶頸；尼加拉瓜、克拉、伊斯坦布爾等新的運(yùn)河將開挖，以適應(yīng)船舶大型化與交通量增大的需要。碼頭長度、水深與裝卸設(shè)備的高度與外伸距將隨船舶大型化而不斷擴(kuò)大。

1 船舶大型化進(jìn)程

1858年，英國人建造了鐵殼機(jī)帆船“大東方號(hào)”，該船長207 m、排水量27 000 t，可載4 000名乘客和6 000 t貨物，蒸汽機(jī)總功率6 100 kW，有六根桅，帆的總面積8 747 m2。直至20世紀(jì)30年代，橫渡大西洋的郵輪一直引導(dǎo)著船舶大型化的潮流。1932年下水的“諾曼底號(hào)”、1934年下水的“瑪麗王后號(hào)”和1938年下水的“伊麗莎白王后號(hào)”，總噸都超過8萬噸，船長超過310 m，郵輪大型化的勢(shì)頭甚至壓過了盛極一時(shí)的頂級(jí)航空母艦。

近年船舶大型化在各船型中繼續(xù)進(jìn)行。如郵輪已經(jīng)出現(xiàn)22萬t的“創(chuàng)世紀(jì)號(hào)”，集裝箱船已經(jīng)出現(xiàn)載箱量1.8萬TEU“馬士基·邁克-凱尼·穆勒”號(hào)，散貨船已經(jīng)出現(xiàn)載重量40萬t的“淡水河谷北京號(hào)”，航空母艦已經(jīng)出現(xiàn)排水量超過10萬t的“布什號(hào)”等。這些頂級(jí)的大型船還遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于造船界已經(jīng)具備的建造百萬噸級(jí)船的設(shè)備能力，因此船舶大型化還有上升空間。

自19世紀(jì)鋼鐵取代木材成為造船材料并進(jìn)入機(jī)動(dòng)船時(shí)代以來，船舶的種類越來越多，體積也越來越大。這種大型化的進(jìn)程，往往突破了人們認(rèn)識(shí)與想象的界限。最具代表性的是1996年初，有學(xué)者論述8 000 TEU集裝箱船時(shí)曾斷言，集裝箱船舶的大型化將以6 000～6 800 TEU為限。4年后，勞氏船級(jí)社又提出，按現(xiàn)有集裝箱和碼頭設(shè)施水平，能建造的最大集裝箱船為10 000 TEU。到2013年，最大的集裝箱船已超過18 000 TEU，而且正在設(shè)計(jì)22 000 TEU、甚至24 000 TEU的集裝箱船。

船舶大型化是出于大船的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)考慮。完成同樣的運(yùn)輸量，大船比小船的燃耗低、船員勞動(dòng)力投入省，意味著航運(yùn)成本與碳排量較低。而且使用大船的航運(yùn)公司具有耀眼的明星效應(yīng)，在眾多公司中更能吸引托運(yùn)人把貨交給其運(yùn)輸，從而具有更強(qiáng)的競爭優(yōu)勢(shì)。

迄今為止，世界上最大(DWT)和最長的船舶是1981年改裝后的56.5萬噸級(jí)油船“海上巨人(Seawise Giant)”號(hào)；韓國大宇重工在2003年建成的“泰歐(TI Europe)”號(hào)ULCC(44萬噸級(jí))是目前在航的最大船舶，其34 m的型深也是現(xiàn)今船舶之最；最寬的船舶是1978年建成的寬79 m的Nanny號(hào)；空載水線以上高度為69 m的1.8萬TEU集裝箱船是當(dāng)今世界凈空最高的船舶。

2 促進(jìn)船舶大型化的因素

2.1 世界經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易發(fā)展與船舶大型化

短期內(nèi)金融危機(jī)的陰霾仍然揮之不去，但從中長期來看，其對(duì)全球經(jīng)濟(jì)增長帶來巨大的沖擊的同時(shí)也在一定程度上加快了全球經(jīng)濟(jì)的再平衡過程，因此并不會(huì)改變未來10～20 a全球經(jīng)濟(jì)增長的趨勢(shì)。

從技術(shù)進(jìn)步的角度看，重大技術(shù)革命是影響全球經(jīng)濟(jì)波動(dòng)的重要因素。盡管全球技術(shù)革命方興未艾，但綠色技術(shù)、生物技術(shù)等新技術(shù)的創(chuàng)新已經(jīng)不斷涌現(xiàn)，尤其是最近備受關(guān)注的“第三次工業(yè)革命”，都有可能成為促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新一輪增長期的驅(qū)動(dòng)力[3](見圖1)。

圖1 全球海運(yùn)量增幅與世界GDP增速[1]

圖2 全球主要國家2011—2050年GDP平均增速 [2]

未來20 a，全球GDP將保持3 %的增速，同期，亞洲國家的購買力將實(shí)現(xiàn)8 %的增長，中國將為全球貢獻(xiàn)5.2億TEU增量。預(yù)計(jì)全球貿(mào)易在2013-2033年，年均增長率約為6.5%；2033-2053年，年均增長率約為5.8%；2053-2063年，年均增長率約為5%(見圖2)。

未來50 a，世界貿(mào)易總額將大幅增長，2012年世界貿(mào)易總額為17.98萬億美元，預(yù)測(cè)2033年將增長到約63萬億美元，2053年將增長到約195萬億美元，2063年將增長到約318萬億美元[4](見圖3)。

世界GDP、商品貿(mào)易額、海運(yùn)量之間存在明顯的相關(guān)性，數(shù)據(jù)增量之間有明顯的互相拉動(dòng)作用，而海運(yùn)量的增長是船舶大型化主要?jiǎng)恿χ弧?/p>

2.2 造船技術(shù)進(jìn)步、環(huán)境保護(hù)與船舶大型化

造船技術(shù)進(jìn)步是船舶大型化的重要支撐條件，是船舶航行安全與大型化規(guī)模的重要保證。

船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)(Energy Efficiency Design Index, EEDI)規(guī)則為船舶建立了能源效率的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)船舶設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝技術(shù)、配套設(shè)備、新能源技術(shù)應(yīng)用等提出了更高要求。船舶大型化能提高能效，但仍然需要滿足對(duì)應(yīng)的EEDI指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

大型集裝箱船要用更厚的鋼板，其焊接更難，而在海上惡劣天氣的考驗(yàn)中，焊接質(zhì)量有問題會(huì)造成致命的后果。耐腐蝕、耐低溫、高強(qiáng)度的新材料的研發(fā)，將有效推動(dòng)造船技術(shù)進(jìn)步，為船舶大型化帶來新的動(dòng)力。

環(huán)境保護(hù)是船舶大型化的重要推手。防止大氣污染、降低溫室氣體排放、保護(hù)海洋環(huán)境的法規(guī)也在間接促進(jìn)船舶大型化發(fā)展。EEDI的正式生效，為全球航運(yùn)業(yè)的節(jié)能減排工作注入了一股強(qiáng)心劑。船舶大型化已成為減少溫室氣體排放和有害氣體排放的有效措施，節(jié)能降耗成效顯著，也有利于推進(jìn)海洋環(huán)境保護(hù)和減排技術(shù)的實(shí)施。

2.3 海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展與船舶大型化

21世紀(jì)是人類大力開發(fā)海洋的新世紀(jì)。2012年我國海洋生產(chǎn)總值5.0萬億元，比上年增長7.9%，海洋生產(chǎn)總值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的9.6%(見圖4)。

圖3 全球商品貿(mào)易額增長率預(yù)測(cè)

圖4 2012年主要海洋產(chǎn)業(yè)增加值構(gòu)成圖 [5]

海洋礦業(yè)、海洋油氣業(yè)、濱海旅游業(yè)等海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的不斷增長，為海洋工程船舶、郵輪大型化提供了持續(xù)的動(dòng)力。

2.4 P3聯(lián)盟與船舶大型化

2013年6月，馬士基航運(yùn)、地中海航運(yùn)以及達(dá)飛輪船對(duì)外聲明表示，為了降低燃料消耗、優(yōu)化運(yùn)營和航線以及合理配置運(yùn)力，三方達(dá)成協(xié)議組建P3聯(lián)盟，預(yù)計(jì)從2014年第二季度開始運(yùn)營。在亞歐航線、跨太平洋航線和跨大西洋航線上，P3聯(lián)盟將部署260萬TEU的運(yùn)力。隨著P3聯(lián)盟的建立，航運(yùn)界將演變成P3網(wǎng)絡(luò)、G6聯(lián)盟與CKYH聯(lián)盟 “三足鼎立”的局面，市場(chǎng)競爭將更為激烈。

P3聯(lián)盟如果獲得批準(zhǔn)，意味著其可以統(tǒng)籌航線、貨源、掛靠港口，從而提升大型集裝箱船營運(yùn)效率，避免減載、空載運(yùn)行，并為集裝箱船的進(jìn)一步大型化提供市場(chǎng)、運(yùn)作模式支撐。

2.5 燃油價(jià)格與船舶大型化

燃油價(jià)格與船舶大型化也具有明顯的相關(guān)性?；仡櫧?0 a的油價(jià)走勢(shì)不難發(fā)現(xiàn)：1986年油價(jià)暴跌后，世界石油市場(chǎng)進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期，油價(jià)的變化較為平緩，北美、歐洲等經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)燃油消費(fèi)量在逐年下降。但是，亞太地區(qū)很多國家處于經(jīng)濟(jì)起飛階段，燃油消費(fèi)量有緩慢增加。

因此，燃油價(jià)格對(duì)造船、航運(yùn)能效技術(shù)發(fā)展起到加速推進(jìn)作用，燃油價(jià)格的波動(dòng)對(duì)船舶大型化的影響是非常顯著的，燃油價(jià)格不斷走高是船舶大型化發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?/p>

3 制約船舶大型化的因素

3.1 港口航道條件與船舶大型化

港口、航道與船舶大型化互為條件，呈交替適應(yīng)發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1) 航道與港口水深的限制：許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的大港水深都不深，而水深條件較好的地區(qū)卻因?yàn)闆]有腹地的依托難以建成大港。

(1) 巴拿馬運(yùn)河

巴拿馬運(yùn)河拓寬加深及新增船閘后，原巴拿馬船型(總長275 m、型寬32.2 m、吃水12 m的5～8萬噸級(jí)船舶)發(fā)展到新巴拿馬船型(總長400 m、型寬50 m、吃水15 m的12～15萬噸級(jí)船舶)。

(2) 蘇伊士運(yùn)河

目前蘇伊士運(yùn)河可通航吃水20 m以下的20萬噸級(jí)船舶。未來繼續(xù)拓寬加深，可通航30萬噸級(jí)的各類船舶。通航船舶限高68 m(大橋凈空高度70 m)。

(3) 馬六甲海峽

馬六甲海峽目前吃水限制約20 m，局部區(qū)域淺灘挖深后，可促進(jìn)船舶大型化發(fā)展。

(4) 克拉運(yùn)河

擬議中的克拉運(yùn)河位于馬來半島窄處，水深25 m，長102 km，寬400 m，雙向航道，溝通印度洋北部的安達(dá)曼海與太平洋西部的泰國灣，橫貫泰國南部的克拉地峽，比走馬六甲海峽航程至少縮短約650 n mile。

(5) 尼加拉瓜運(yùn)河

規(guī)劃的尼加拉瓜運(yùn)河將打破巴拿馬運(yùn)河新老船型的限制，促進(jìn)船舶大型化發(fā)展。

(6) 北極航道

北極航線是連接太平洋北部與大西洋北部的最短航線，但因地處北極，氣候寒冷，一直無法全線通航。隨著全球氣候的變暖，北極冰層開始逐漸融化。未來北極航線開通之后，將大大縮短?hào)|亞各國同歐盟、北美等地區(qū)的海運(yùn)距離，降低海運(yùn)成本。同時(shí)，將突破現(xiàn)有國際航道尺度的限制條件，促進(jìn)船舶大型化發(fā)展。

表1 世界主要運(yùn)河、海峽表

2) 船舶噸位越大，對(duì)港口碼頭尺度、倉儲(chǔ)容量、航道水深、裝卸設(shè)備與集疏運(yùn)能力等條件的要求越高。在國際通行水道中，制約船舶大型化最重要的航道有2條，即蘇伊士運(yùn)河與馬六甲海峽。前者對(duì)船舶尺度的限制為寬47.546 m、吃水17.068 m，現(xiàn)正在擴(kuò)建，使其能通行吃水20.5 m的超大型油輪(Very Large Crude Carrier, VLCC)；后者現(xiàn)有水深一般25～27 m(航道最淺水深約22 m，尚可通過吃水20.5 m的VLCC)。

裝卸設(shè)備的限制以集裝箱橋吊為例?，F(xiàn)有的最大裝卸橋吊是振華重工生產(chǎn)的安裝在青島、廣州等港口的橋吊，其前伸距70 m，吊鉤起重100 t，起升高度45～49 m，但仍不能適應(yīng)3E船甲板堆裝層數(shù)的要求。

3)貨批量限制：以馬士基公司1.8萬TEU的3E集裝箱船為例，如果開辦“天天馬士基”航班，且假定在每一掛靠港裝卸各1/5的箱量，則單這種船就要有262.8萬TEU的箱量才能營運(yùn)下去。這就意味著當(dāng)今許多重要海洋國家(如俄羅斯、澳大利亞、南非、伊朗、巴基斯坦、孟加拉、墨西哥、阿根廷、智利、秘魯?shù)?的最大港口的年吞吐量都不夠開1個(gè)“天天馬士基”航班。P3聯(lián)盟的實(shí)施將突破已有單個(gè)航運(yùn)公司的貨批量限制。

如今，世界各國的港口當(dāng)局也正在不懈努力，以適應(yīng)船舶大型化對(duì)運(yùn)輸條件提出的要求。馬士基“3E”級(jí)船舶的出現(xiàn)將推動(dòng)集裝箱港口設(shè)施、航道的新一輪發(fā)展。

3.2 橋梁高度的限制

考慮到一座橋的使用壽命可能超過百年，許多橋梁凈空高度對(duì)船舶大型化的限制已經(jīng)受到社會(huì)各界關(guān)注。包括近20 a來建造的通航凈空高度60～65 m的橋梁，對(duì)大型船舶特別是近5 a出現(xiàn)的超大型集裝箱船通航造成了制約。

表2 世界主要大橋概況

然而，已建的巴拿馬運(yùn)河世紀(jì)大橋和擬建的高雄跨港大橋凈空高度已達(dá)80 m，這一高度能滿足未來幾十年內(nèi)大型集裝箱船舶、郵輪的通航高度需求。

4 不確定性因素

4.1 “第三次工業(yè)革命”與船舶大型化

“第三次工業(yè)革命”是以原子能、電子計(jì)算機(jī)、空間技術(shù)和生物工程的發(fā)明與應(yīng)用為主要標(biāo)志，涉及信息技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、空間技術(shù)和海洋技術(shù)等諸多領(lǐng)域的一場(chǎng)信息控制技術(shù)革命。這次科技革命將推動(dòng)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化領(lǐng)域的變革，引起國際政治、國際關(guān)系和國際格局的重大變遷，并改變航運(yùn)基本模式，為船舶大型化發(fā)展帶來不確定性。

學(xué)者杰里米·里夫金認(rèn)為，還將需要25-30 a的時(shí)間第三次工業(yè)革命才會(huì)對(duì)商業(yè)模式進(jìn)行改變，并對(duì)航運(yùn)模式帶來新的變化動(dòng)力。

4.2 航運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制技術(shù)與船舶大型化

航運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制技術(shù)不斷發(fā)展，船舶大型化由于采用系列安全措施，會(huì)使事故率減低、小型事故抵抗能力加強(qiáng)，但單次大型事故損失將明顯加大。船舶大型化受經(jīng)濟(jì)、能效利益直接驅(qū)動(dòng)，但也會(huì)引發(fā)社會(huì)對(duì)海損事故的擔(dān)憂，最終將依據(jù)國際規(guī)則下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果達(dá)到平衡，從而會(huì)影響船舶大型化進(jìn)程。

5 結(jié) 語

航運(yùn)需求對(duì)船舶大型化提供了強(qiáng)有力的推動(dòng)，港口、航道等制約因素的限制也在技術(shù)進(jìn)步的大潮中不斷被突破。因此，集裝箱船舶、郵輪與海洋工程船舶為代表的船舶大型化趨勢(shì)方興未艾，勢(shì)不可擋。

參考文獻(xiàn)：

[1] 全球海運(yùn)量增幅與世界GDP增速[R]-克拉克森，IMF,2013.

[2] 全球主要國家2011～2050年GDP平均增速[R]-PWC,2012.

[3] 中國發(fā)展觀察[J],2013.

[4] 世界貿(mào)易投資報(bào)告[R]-日本JETRO，2013.

[5] 2012年主要海洋產(chǎn)業(yè)增加值 [N]-2012年中國海洋經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)公報(bào).

[6] 李清,詹斌.集裝箱船型發(fā)展分析[C].中國航海學(xué)會(huì)2008年度學(xué)術(shù)交流會(huì)優(yōu)秀論文集專刊,2008:99-106.

[7] 張永峰,真虹.P3網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟對(duì)國際班輪運(yùn)輸市場(chǎng)可能產(chǎn)生的影響及我國應(yīng)對(duì)措施[J].集裝箱化, 2013(10):1-3.