中国油船研发史
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第一节
石油运输

作为“能源之王”,石油是人类活动依赖的主要能源,在全球能源市场中的主导地位在未来的一段时间内仍不会被撼动。然而,由于世界石油资源分布不平衡、石油需求快速增长等造成石油运输量急剧增长,也给世界油船船队的快速发展提供了契机。

一、石油分布与供需情况

全球石油资源分布极为“贫富不均”:从全球总体分布来看,在东西半球中主要集中于东半球(约占3/4),在南北半球中主要集中于北半球;从具体地区分布来看,中东海湾地区、中美洲、非洲等地区石油储量非常丰富,是世界名副其实的“大油库”。

从石油供给方面看,近年来能源生产中心加速向西半球转移,打破了原来中东和石油输出国组织(Organization of Petroleum Exporting Countries,OPEC)一家独大的供给格局,美国页岩气革命使美国成为全球油气资源供给中心之一,同时加上俄罗斯中亚的油气,油气供给方面已经形成了“美国、沙特阿拉伯、俄罗斯”三足鼎立的格局。2018年,美国的石油产量占据全球石油市场的16%,与沙特阿拉伯、俄罗斯持平。到了2019年,美国的市场份额进一步上升至18%,超过俄罗斯和沙特阿拉伯的16%和15%,成为全球最大的石油生产国。当然,美国不断上升的市场份额是在沙特阿拉伯、俄罗斯等国实施减产的情况下实现的。

全球石油需求增长愈发集中。近些年欧洲地区原油需求增速进入瓶颈期,北美地区原油需求保持低增速态势,全球原油需求重心逐步转移到以中国、印度为主的亚太地区。中国、美国和印度三国的消费量合计占全球石油消费总量的40%。

整体来看,沙特阿拉伯、俄罗斯生产的石油主要用于出口,美国已实现了能源独立,也开始大规模出口石油,而中国、印度石油进口规模庞大,对外依赖度不断提升,分别达到72%和85%。

二、石油海运的优势与特点

石油生产地远离消费区,带来了石油远距离运输的问题。对于石油远距离运输,目前国际上比较常见和相对经济的运输方式通常有海上油船运输和陆上管道运输。当然,这两种运输方式因地制宜,各有优劣。

相对于陆上管道运输,石油通过海上油船运输通常具有以下几点得天独厚的优势:

(一)通道投资少

江、河、湖、海为水运提供了天然、廉价的通道,只要稍加治理,在港口建立一些船舶泊位和装卸设备,便可供油船通航。据估计,内河航道单位基建成本只有公路的10%、铁路的1%。

(二)运载量大

因受惠于水的浮力,水运比管道、铁路等其他陆上运输有更大的载运量。通常内河驳船运输量已相当于普通列车的3~5倍,而超级油船的运输量更达到了50万吨级。

(三)运输成本低

由于通道投资少和运载量大,据报道,美国内河航运成本分别为铁路运输和公路汽车运输的20%和2.9%,海运成本分别为铁路和公路运输的12.5%和1.9%。

当然,由于受自然环境限制,石油海运也存在一些缺点,主要体现在两个方面:

(1)灵活性差。水运网的分布是自然的产物,往往与运输的经济要求不完全一致,而且很少能直线航行;航道往往会因冰冻、大风以及浓雾等环境变化而影响船舶的航行。

(2)送达速度慢。船舶速度慢,通常只有汽车的50%,机车的30%,在港停泊的时间长,有时货物要几个月才能送达目的港。

尽管石油海运存在以上局限性或缺点,但石油海运的优势还是十分明显的,因此,油船就当仁不让地成为跨境贸易不可替代的运输工具,海运也无疑是全球石油贸易最为重要的运输方式。据统计,目前石油年海运贸易量约占到全球石油总产量的60%,每天的海运贸易量在6 000万桶以上。

由于产油国与消费国之间的地理差异,可以看到,全球石油主要从中东、西非、南美为主的产油区,运往欧洲以及中国为代表的亚太地区。最大的海运流量来自波斯湾的中东原油,经由霍尔木兹海峡出阿拉伯海,向东往印度洋或过马六甲海峡运往中国、日本和韩国;向西经曼德海峡过苏伊士运河,或绕好望角运往欧洲。其中,在原油运输方面,根据克拉克森统计,超大型油船(very large crude carrier,VLCC)航行区域货源大多集中在中东地区;2019年超大型油船约19%的航行时间集中在中东。此外,2019年超大型油船约41%的航行时间在亚洲区域。总之,全年约80%的时间,超大型油船航行在苏伊士以东地区。这在一定程度上体现出了全球原油贸易格局主要是从中东地区出口至亚洲。目前,中国已成为世界第一大石油进口国,超过80%的石油国际贸易量通过海运。

作为运输石油的主要工具,采用油船运输要着重关注下列问题:

(1)采取防护措施。石油货品具有易燃、易爆、膨胀、挥发、凝固及有毒等理化性能,油船和装卸港或泊位,要有一系列能保持石油货物处于正常状态的设施和相应的防护措施。

(2)单向运输。往返航次中,油船有一半的航程是空载航行。为了提高油船的利用率,需根据货源情况,尽可能地安排营运三角航线,或者经洗舱后在返程中装运其他散装货物,如部分化学品(根据货舱涂层级别而定)等。

(3)由于油船运输批量大、运距长,加上油船可在外海单点系泊,以浮管连接进行装卸作业,不受码头和进港航道水深的限制,装卸效率也较高。因此,在长航线上选配载重量大的油船,会取得明显的经济效果,这是促使油船不断向大型化方向发展的主要动力。

三、石油海运通道与主要港口

20世纪50年代以来,随着石油生产量的增长和国际贸易的发展,油船运输能力和运量增长十分迅速,全球的石油海运通道相继开通,世界一些知名海运港口也如雨后春笋般出现。

(一)全球重要石油海运运输通道

世界石油运输航线一般是从主要产油国运往主要石油消费国的航线,产油国为中东、南美、西非等地区,而石油消费国为西方和泛太平洋工业化国家。

1.长距离大型油船运输航线

15万~30万吨油船是原油船市场主力军,包括苏伊士型油船和超大型油船。它们服务的航线是世界主要油船航线,主要包括两条航线:

(1)波斯湾—好望角—西欧、北美航线。当然,对于能满载通过苏伊士运河和曼德海峡的苏伊士型油船,可以避免绕行好望角,从而缩短航线。

(2)波斯湾—马六甲海峡、新加坡海峡—远东航线。当然,对于吃水超过马六甲海峡限制的油船,则要绕行龙目海峡。

2.中、短程中型油船运输航线

15万吨以下中、小型油船服务的航线为全球石油运输的中、短程航线,包括阿芙拉型、巴拿马型、灵便型等油船类型。这类航线主要包括四条,分别是波斯湾—苏伊士运河—地中海—西欧、北美线;西北非—西欧、北美、拉美线;东南亚—中日韩、新、澳线;波斯湾—印度、澳、新线。

(二)世界重要石油运输海峡

在上述的世界大、中型石油运输航线中,有许多重要的石油运输海峡和运河,它们是全球最重要的石油运输通道。

1.霍尔木兹海峡

霍尔木兹海峡位于阿曼与伊朗之间,连接波斯湾与阿拉伯海,自古就是东西方国家之间文化、经济、贸易的重要交通枢纽。自海湾地区成为世界石油宝库之后,该海峡更是波斯湾石油运往远东、欧洲、美洲的唯一通道,全球大约1/3的海运原油贸易、海湾地区石油总出口量的90%依赖这一海峡,具有十分重要的战略意义和航运地位,被人们称为“海上石油通道的咽喉”、中东地区的“油库总阀门”。

霍尔木兹海峡是世界上最重要的石油枢纽。在2018年,通过该海峡的石油运输量约为2 100万桶/日,占全球总量30%。美国能源信息署(Energe Information Administration,EIA)估计通过霍尔木兹海峡的原油约80%运往亚洲,出口至中国、日本、印度、韩国和新加坡等国。另外,通过该海峡运输的石油也负担着西欧石油消费国60%的供应量。

霍尔木兹海峡最窄处的宽度仅有21英里(1英里=1 609.344米),其中船舶可穿过的最窄航段宽2英里。霍尔木兹海峡的深度和宽度都足以容纳世界上吨位最大的油船,每年通过该海峡的油船中有2/3载重量超过15万吨。

2.马六甲海峡

马六甲海峡是位于马来半岛与印度尼西亚的苏门答腊岛之间的狭长海峡,由新加坡、马来西亚和印度尼西亚三国共同管辖,是一个世界级战略要地。该海峡水深25~150米,全长约1 080千米,呈东南-西北走向,东南端连接南中国海,东南部的新加坡海峡、菲利普斯海峡最狭窄的地方宽度只有1.7英里,形成了一个天然瓶颈,在这里有可能发生碰撞、搁浅或原油漏油等事故。马六甲海峡可通行满载吃水20.5米左右的超大型油船。

目前,马六甲海峡对于日本、中国都是最主要的能源运输通道,被誉为“海上十字路口”。该海峡是中东运往中国、日本、韩国等亚洲消费市场最短的海上路线。经马六甲海峡进入南海的油船是经过苏伊士运河的3倍、巴拿马运河的16倍,目前我国有超过80%的进口石油是通过马六甲海峡运输的。

2016年马六甲海峡运量为1 600万桶/日,继续保持第二大航运要塞的地位。其中85%~90%为原油,其余为成品油。

据国际海事组织(Internation Maritime Organization,IMO)报告,2015年马六甲海峡海盗劫持及偷窃事件明显增加。如果马六甲海峡被封锁,世界上将近一半油船都需要绕过印度尼西亚群岛。绕行将降低全球输油能力,增加运输成本,影响原油价格。为此,各国纷纷建立备用方案,以逐步减少通过马六甲海峡的运输量。

3.苏伊士运河与曼德海峡

苏伊士运河是亚洲与非洲之间的分界线,同时也是亚洲、非洲与欧洲之间最直接的水上通道,是中东石油和天然气出口到欧洲和北美的战略通道。该运河始建于1859年4月,于1869年11月17日正式通航,全长190千米,平均宽度为100米、平均深度为13米,无船闸。2010年,苏伊士运河管理局将运河深度加深到20多米,以满足60%以上的油船过境需求。苏伊士运河不能通过满载的超大型和巨型油船。苏伊士最大型油船是可以满载通过苏伊士运河的最大油船。

苏伊士运河连通了红海与地中海,使大西洋经地中海与印度洋和太平洋连接起来,与绕道非洲好望角相比,欧洲大西洋各国从地中海经苏伊士运河到印度洋,航程缩短5 500~8 000千米,航期缩短7~10天;从黑海沿岸到印度洋航程缩短了12 000千米。据统计,每年约有几万艘来自世界100多个国家和地区的船舶通过运河。中东地区出口到西欧的石油,70%经由苏伊士运河运送,每年经苏伊士运河运输的货物占世界海运贸易的14%,在世界上适于海运的人工运河中,其使用国家之众,过往船舶之多,货运量之大,苏伊士运河名列前茅。

苏伊士运河连接着地中海与印度洋,但中间隔着红海,红海北端是运河,南部便是曼德海峡。如果曼德海峡遭到封锁,即使苏伊士运河畅通无阻,地中海的航行船舶也只能进入到红海,而从印度洋来的船舶只能进入亚丁湾。因此,曼德海峡的战略地位与苏伊士运河同等重要。

曼德海峡位于阿拉伯半岛西南端与非洲大陆之间,呈西北-东南走向,大部分来自波斯湾通过苏伊士运河的油船也会通过曼德海峡。海峡长50千米,宽26~32千米,平均水深150米。苏伊士运河通航后,每年约3万艘船舶通过曼德海峡,运送欧亚货物贸易量的80%,并且每天将约330万桶石油运往欧洲。该海峡作为太平洋、印度洋和大西洋三大洋的“水上走廊”,是世界上最重要和最繁忙的海峡之一,西方有人称它为“世界战略心脏”。

4.土耳其海峡

土耳其海峡,又称黑海海峡,包括博斯普鲁斯海峡(伊斯坦布尔海峡)、马尔马拉海峡和达达尼尔海峡(恰纳卡莱海峡)三部分。海峡呈东北-西南走向,全长345千米。该海峡不仅是欧洲和亚洲的分界线,而且是连接黑海与地中海的唯一通道,是俄罗斯和包括阿塞拜疆与哈萨克斯坦在内的里海地区国家向欧洲出口石油的主要海运路线之一,2016年原油和成品油流量约240万桶/日,其中80%是原油。

土耳其海峡最窄处的宽度只有半英里,每年有大约4.8万艘船舶通过海峡,是世界上最繁忙和最难航行的水道之一。尽管土耳其声称对海峡的环境和安全问题有权进行监管,但和平时期商船均可自由通过海峡。

5.巴拿马运河

巴拿马运河位于中美洲国家巴拿马国土上,横穿巴拿马海峡,素有“世界桥梁”之誉,被认为是世界七大奇迹工程之一。巴拿马运河由美国建造完成,1914年开始通航,1920年起成为国际通航水道,现由巴拿马共和国拥有和管理,属于水闸式运河。该运河全长46海里(1海里=1 852米),水深13~15米不等,宽度150~304米。从大西洋到太平洋要经过3段船闸,整个运河的水位高出两大洋26米,原有船闸可以通航76 000吨级船舶,船舶通过运河一般需要9个小时。

虽然巴拿马运河是连接太平洋和大西洋的重要航运要道,但并非全球石油运输最重要航道,2015年石油运量仅占全球总运量的1.7%。一方面是巴拿马运河可通过其他海峡航线替代,如麦哲伦海峡、合恩角海峡和德雷克海峡等,但通过这些海峡会增加运距,使运输时间和成本大幅增加。另一方面是由于运河河道宽度的限制无法满足超大型油船等一些大型油船的通航。

为改善通航能力,巴拿马运河管理局于2016年6月完成自1914年运河竣工以来的首次扩建工程(见图1-1),包括加深和拓宽河道,以及建造一套更大型的船闸。经过扩建后可通行船舶由原来的巴拿马型船(30万~50万桶成品油)扩大至新巴拿马型和阿芙拉型船(40万~82万桶成品油),苏伊士型油船也可以减载通过,但航道依旧不能通过超大型油船。

巴拿马运河也是中国与拉美国家石油贸易的重要通道,扩建后运输时间节省近一半,并有助于保障中国从拉美国家进口石油的安全,具有重要的政治和战略意义。

图1-1 扩建后的巴拿马运河正式通航

苏伊士运河与巴拿马运河是当今世界最重要的两条国际运河。在地中海地区,苏伊士运河的通航使欧亚的海运贸易无须再绕道非洲好望角。在世界另一侧,巴拿马运河连通太平洋与大西洋,使两大洋之间的贸易运输不必再绕行麦哲伦海峡,航程大幅度缩短。

这两条运河的存在,彻底改变了欧、亚、美三大洲的贸易格局,促进了各洲之间的经济联系,也改变了当地的政治局面,具有极其重要的战略意义。

6.丹尼斯海峡

丹尼斯海峡是连接波罗的海与北海之间的多个海峡的总称,是俄罗斯石油海运出口到欧洲的重要途径。

2016年,日均约有320万桶石油通过丹尼斯海峡。自2005年开放波罗奈斯克港口后,俄罗斯将大部分原油出口转移到波罗的海港口。2011年,波罗奈斯克港口石油出口占丹尼斯海峡所有出口货物的近一半,2016年该比例下降到32%。部分来自挪威和英国的石油也从2016年开始向东流向斯堪的纳维亚市场。

7.好望角

位于非洲南部的好望角是全球油船运输的重要中转站。在苏伊士运河开通之前,好望角一直是西方国家通往东方的必经之地。15世纪末,西方探险家为了寻找通往东方的航线,第一次来到这里。但是他们发现好望角海域几乎终年大风大浪,很多船舶在这里沉没,所以他们对这里记忆犹新。

当时的好望角一直被西方探险家认为是非洲的最南端,由于船舶驶过好望角就会变得风平浪静,好望角因此而得名。随着人类对地球认知的不断加深,最后发现好望角并不是非洲的最南端,厄加勒斯角才是。

好望角是通过亚丁湾、曼德海峡和苏伊士运河向西行驶的替代航线,但绕行好望角的时间和成本都会相应增加。据美国联邦交通运输部测算,若关闭苏伊士运河和苏麦德输油管道,从沙特阿拉伯运向美国的油船绕行好望角会增加约2 700英里的路程。到达欧洲的时间将增加15天,到达美国的时间将增加8~10天。

(三)我国接卸原油/成品油的主要港口

2019年中国海运原油进口量高达4.37亿吨,原油进口的构成继续朝多元化方向推进。先前以波斯湾、非洲货源为主,其后是南美、俄罗斯货源。受贸易摩擦影响,从美国进口量锐减,沙特阿拉伯、俄罗斯等国间接受益,从沙特阿拉伯和巴西的原油进口量都有提升。中国港口接货情况,主要是青岛、宁波、舟山、泉州和日照等大型港口。而来自俄罗斯科兹米诺进口的原油运输油船全部为阿芙拉型。这些油船几乎全部进入了山东地区的青岛、龙口和莱州港口。从原油海运航线上来看,主要有4条:中东航线、拉美航线、非洲航线和东南亚航线,这些航线中的绝大部分油船要经过马六甲海峡。

目前,20万~30万吨级超大型油船是原油运输的主力军,原油装卸或中转需要与之相匹配的原油码头或港口。因此,原油码头成为港口重要的基础设施,成为石化企业油品运输网络的核心节点,也是探讨港口原油运输格局的重要组成部分。

受航道和泊位吃水的限制,我国目前能接纳超大型油船的主要港口(包括环渤海、长三角以及珠三角等地区)罗列如下。

1.环渤海地区主要石油港口

我国环渤海地区有大连、营口、秦皇岛、天津、烟台、青岛、日照等多个石油港口,其中尤以大连港、青岛港、天津港为主要的石油运输大港。

大连港位于我国辽东半岛南部,属东北亚经济圈中心位置,现拥有集装箱、原油、成品油等现代化专业泊位100多个,万吨级以上泊位70多个,拥有国内最大的30万吨级原油码头和国内港口规模最大的原油储罐群,可接纳45万吨级油船,年通过能力达到8 000万吨,是东北地区重要的油品及液体化工品储转分拨基地。

青岛港位于山东半岛南岸的胶州湾内,属太平洋西海岸重要的国际贸易口岸和海上运输枢纽,有青岛老港区、黄岛油港区、前湾新港区和董家口港区四大港区,可以停泊30万吨级油船,年接卸原油约6 840万吨,进口原油吞吐量居全国港口第一,也是胜利油田原油的主要输出港。

天津港是中国北方最大的人工港,也是我国北方重要的对外贸易口岸和最大的综合性港口。港口功能齐全,拥有集装箱、矿石、煤炭、焦炭、原油及其制品、钢材、大型设备、滚装汽车、液化天然气、散粮、国际邮轮等各类泊位总数176个,其中万吨级以上泊位122个。港口主航道水深已达21米,可满足30万吨级原油船自由进出港,有连接大港油田和天津石化的原油与成品油管线,已跻身全国原油及制品为支柱的油品大港行列。

2.长三角地区主要石油港口

长三角地区主要石油港口依托上海国际航运中心,以上海国际航运中心洋山深水港、宁波舟山港、连云港为主,充分发挥温州、南京等沿海和长江下游港口作用,服务于长三角及长江沿线地区的社会经济发展。

上海国际航运中心洋山深水港位于杭州湾出口处、长江口外,是世界最大海岛人工港,是我国首个在小型岛屿上建成的港口。港区分东、南、西、北四个港区,其中东港区是远东最大的成品油中转基地,规划建设1 900米长的油品码头作业区,这是一座国家战略储备油库,共分三期建设。一期工程是成品油库和生产生活设施区,2009年3月投入使用,可储存成品油42万立方米;远期工程完成后可储存成品油270万立方米,将用中、小型油船转运油品至上海等地。

宁波舟山港由北仑、洋山、六横、衢山、穿山等19个港区组成,共有生产泊位620多座,其中万吨级以上大型泊位近160个,5万吨级以上的大型、特大型深水泊位90多个。2012年5月,舟山大榭港区实华二期投入使用,吞吐能力超过2亿吨,是我国大型和特大型深水泊位最多的港口,原油装卸能力为7 335万吨/年,是亚洲最大的原油码头,也是中国首个正式投入使用的45万吨级原油码头。

3.珠三角地区石油港口

珠三角地区石油港口由粤东和珠三角地区港口组成,以广州、深圳、珠海、汕头港为主。

广州港位于珠江入海口和珠江三角洲地区中心地带,经由西江联系我国西南地区,经伶仃洋与我国沿海及世界各地港口相连,是我国古代“海上丝绸之路”的起点之一,也是世界交通史上唯一2 000多年长盛不衰的大港。截至2017年底,广州港拥有各类生产用泊位807个,其中万吨级以上泊位76个,最大靠泊能力30万吨。原油和成品油运输航线主要由广州至大连、福建、南通等港口。

深圳港位于广东省珠江三角洲南部,毗邻香港地区,经香港地区暗士顿水道可达国内沿海港口及世界各地港口,码头总长约12 965米,包含蛇口、赤湾、妈湾、盐田等9个港区,主要经营集装箱、散杂货、油气品等,拥有泊位21个,其中万吨级以上深水泊位8个。