液化天然氣載運船

Moss型LNG船的内部示意图

Moss型LNG船的侧面示意图

天然气液化后体积可以缩小至原来的1/600，但是温度需要维持在-163℃以下。要想获得如此的低温并非易事，因此早期有设计师设计建造一种能耐受100倍大气压的容器，利用这种容器将天然气体积压缩至1/100。采用这种方式运输天然气的船舶就称为CNG（压缩天然气）船。CNG船操作相对简单，不需要液化、再气化等步骤，也不需要专门的靠泊装置。然而CNG船天然气体积大，空船重量大，空载返程的成本几乎与满载时一样，导致其长途运输经济性不高。目前CNG船有一定的发展，但造价高昂，单艘CNG船造价可达2亿美元，装载量低（相对的，这个价格可以建造一艘超过20万立方米的LNG船）；500海里内的短距离运输经济性又比不过管道运输；加之目前尚未有大量应用，业界对此尚有疑虑。[1][3]

球罐式围护系统最早由挪威的莫斯-罗森伯格造船公司（Moss Rosenberg）于1970年提出。其后另一家挪威公司克瓦纳集团（Kvaerner）收购了该公司，因此球罐式系统也称为Kvaerner-Moss式[4]。球罐式围护系统在20世纪一度占据主流地位，2000年全球正在营运的LNG船中，球罐式约占50%，薄膜型占46%。但随着LNG船大型化的势头越来越迅猛，2003年在建的新LNG船中仅有32%使用了球罐型系统，而薄膜型则占到了62%。球罐式系统的优点是寿命长，没有晃荡问题，结构较强，可以进行应急卸载，发生碰撞时不易损坏液舱；缺点是船舱利用率低，船舶体积大，建造成本高，对于大容量液舱要更新全部制造和模具等，导致成本进一步攀升[5]。

Mark III型围护系统的不锈钢薄膜

1963年，法国燃气和日本邮船联合成立Technigaz，专攻LNG运输方面的研发。1964年，Technigaz申请了薄膜型液货围护系统的专利，后来改进成为Mark I型液货围护系统。另一边法国Worms & Cie集团的皮埃尔·让（Pierre Jean）在1963年开发出了基于殷瓦钢的薄膜型围护系统，也就是日后的NO型液货围护系统的鼻祖。1965年Worms & Cie成立了Gaztransport公司，专门做液货围护系统。1969年菲利浦石油与马拉松石油向Gaztransport订购了两艘LNG船阿拉斯加极地号（Polar Alaska）和北极东京号（Arctic Tokyo），两者货舱容量均为71500立方米，在瑞典Kockums船厂开工建造。1994年，Gaztransport和Technigaz合并成GTT公司。2011年，GTT研发出Mark III型系统，由两层薄膜和一层保温层构成，主要薄膜为波纹型的不锈钢薄膜，次要薄膜使用复合材料，直接由船体结构支撑；2012年，NO系列最新的NO96型号面世：其双层薄膜材质均为殷瓦钢，主要薄膜由主保温层和次保温层共同支撑。两种最新型号的围护系统均达到了日蒸发率0.07%的水平。[6][7][8][9]

目前GTT的两种薄膜系统占据了世界上90%以上的围护系统份额。但因为GTT公司对采用其技术的公司收取不菲的专利费，因此也有其他的围护系统在继续使用。这些替代方案主要包括：

• 挪威Moss型球罐系统：船体重心高，而且如前文所述，建造费用高、营运费用高；
• 日本IHI SPB型：费用同样较高，而且未有大规模运用，可靠性有待验证；
• 韩国三星SCA薄膜型：基于GTT的Mark III型进行小幅度改进，重点改进晃荡冲击对薄膜型围护系统的损伤。但有可能存在与GTT的专利纠纷。
• 韩国燃气公司KC-1型：改进自韩国燃气公司自有的陆地LNG储存舱，仅建造了两艘LNG船，建造过程延误达五个月；其中一艘首次营运即发生结冰故障。

另外中国的沪东中华船厂等也在进行相关研究，但并未有投入实际使用。[6][1][10]

除了大型LNG船以外，还有采用半冷半压方式控制、储存的中小型LNG船。半冷半压式LNG船结构较为简单，投资较低，通常采用C型独立液货舱，单船舱容一般在3万立方米以下。这种设计方式建造的LNG船可以用于支线运输，便于向小型城市、岛屿和乡村地区供应天然气，或者是为1000海里以内的短途运输。[11]

1964-2004年间LNG船交付数量

1959年1月25日，世界上第一艘LNG船甲烷先行者号（Methane Pioneer）载着世界上第一座远洋LNG储存仓，离开路易斯安那湾驶向英国。甲烷先行者号实际上是一艘为了运输LNG而改装的货船，因其运行良好，天然气协会和国际甲烷公司订购了两艘新船专门用于LNG运输。这两艘新船分别命名为甲烷公主号（Methane Princess）和甲烷促进号（Methane Progress），均配备康奇独立铝质货舱，容积27000立方米，于1964年投入阿尔及利亚天然气运输航线中使用。

20世纪末，LNG船已经普遍达到125000立方米的水平；到2000年前后，LNG船容积普遍提高到了14万立方米以上[12]。近年来LNG船的大小和载货量都得到了大幅度的增长。2005年卡塔尔燃气（Qatargas）率先使用了Q-Flex型和Q-Max型LNG船，容积分别达到210,000立方（7,400,000立方英尺）和266,000立方（9,400,000立方英尺）。

2017年新增订单里大部分LNG船容积都是12-14万立方米，但也有部分订单采用了超过26万立方米的Q-Max船型[13]。同年大宇造船海洋建造了克里斯托弗·德·玛格丽号（Christophe de Margerie），采用了破冰船型，載重噸80200吨，容积172600立方米，可以提供瑞典一个月的消耗量[14]，而船台上还有14艘订单在排队等待建造[15]。

至2005年，世界上一共建造了203艘LNG船，其中193艘依旧在营运当中。至2016年底，全球LNG船数量呈现爆发性增长，总数达到了439艘[16]。在2017年全年，据估计每一时刻都有至少170艘LNG船在运作[17]。至2018年底，全球大约共有550艘LNG船[18]。