近年來，人們的消費水平不斷提高，消費觀念不斷改變，海上旅遊的熱情隨之高漲，伴隨而來的是全球豪華郵輪市場的穩定、快速增長。在近20年中，豪華郵輪的年均增長率穩定維持在7%左右，截至2017年年底，全球共有豪華郵輪404艘、客位51.7萬個。尤其在近幾年，在船市整體慘淡的情況下，豪華郵輪市場卻逆勢而上，成為全年船舶市場成交的焦點，且根據目前的手持訂單可以推斷，未來幾年，各家船廠的豪華郵輪建造與成交量將接近飽和狀態。
圖片來自meyerwerft.de
由於豪華郵輪市場的火爆，擁有建造能力的造船廠都從中發現了商機。不僅僅是造船廠，豪華郵輪這一高附加值的產品同樣給整個豪華郵輪產業鏈帶來了一塊巨大的“蛋糕”，而作為豪華郵輪的“心臟”，動力系統自然是“蛋糕”中最重要的一部分。
作為造船界“皇冠上的明珠”，豪華郵輪對動力系統的性能、噪音等條件都具有較高的要求。根據英國克拉克松研究公司對2000年後完工交付的195艘豪華郵輪的統計分析結果來看：
採用“柴電”推進動力系統的豪華郵輪共143艘；
採用“柴燃”混合動力系統的豪華郵輪為10艘；
採用柴油機動力系統的豪華郵輪為33艘；
採用燃氣輪機動力系統的豪華郵輪為8艘；
採用核動力推進的豪華郵輪為1艘。
“柴電”推進系統
“柴電”推進系統是由柴油機發電為電動機提供電能，從而驅動螺旋槳工作。在195個調研樣本中，採用“柴電”推進系統的豪華郵輪數量佔據了73.3%，共143艘，可謂“一枝獨秀”，其較高的經濟性與優良的性能使其適用於任何類型的豪華郵輪。以目前世界最大的豪華郵輪“海洋交響”號（MS Symphony of the Seas）為例，其動力系統採用了4臺瓦錫蘭的12V46F中速機以及2臺16V46F中速機，分別推動ABB公司的3套20兆瓦級Azipod電力推進系統以及4臺5.5兆瓦級瓦錫蘭WTT-55推進器。
“海洋交響”號 圖片來自croisieresdunet.com
供應商方面，在柴油機市場中，瓦錫蘭為143艘豪華郵輪中的100艘提供了柴油機；同時，卡特彼勒在小型豪華郵輪中佔有一定的市場，而作為船機“巨頭”的曼恩能源解決方案公司，在豪華郵輪船機市場的競爭中卻居於下風，在143個調研樣本中，僅有23艘豪華郵輪採用了該公司的柴油機作為主機。
在電力推進系統及其解決方案的市場中，ABB公司的電力推進系統，尤其是Azipod系列吊艙推進系統佔據了豪華郵輪電推系統的“大半壁江山”，除此之外，羅爾斯·羅伊斯、西門子等電推系統解決方案也佔有一定的市場。
“柴燃”混合動力系統
“柴燃”混合動力系統通常指柴油機與燃氣輪機單獨或共同輸出，為豪華郵輪提供動力。以著名的豪華郵輪“瑪麗皇后2”號（ Queen Mary 2）為例，“瑪麗皇后2”號安裝了4臺瓦錫蘭16V 46C-CR環保型中速機，總功率為67200千瓦；同時，“瑪麗皇后2”號配備了2臺GE公司的LM2500+型燃氣輪機，總功率為50000千瓦。此外，“瑪麗皇后2”號為電力推進，柴油與燃氣輪機分別推動4臺21500千瓦的阿爾斯通電動機，為4臺羅·羅的美人魚（Mermaid）吊艙式推進器提供電力。“柴電”混合動力系統也被稱為複合式柴油燃氣渦輪系統（CODAG），低速平穩運營時由柴油機驅動，省油節能；高速運行時與高功率的燃氣輪機並聯輸出。“瑪麗皇后2”號是第一艘利用CODAG推進的豪華郵輪。
“瑪麗皇后2”號 圖片來自cruisehive.com
供應商方面，在克拉克松195個調研樣本中，共有10艘豪華郵輪採用了“柴燃”混合動力系統。其中，GE公司的LM1600與LM2500系列燃氣輪機與瓦錫蘭的16V46C、8L46C系列中速機分別壟斷了該領域中的燃氣輪機與柴油機市場。總體來說，相關企業通過不斷完善技術，既解決了“柴燃”混合動力系統燃氣輪機能耗過高、經濟性較低的問題，又解決了柴油機推進力不足、噪聲太大的問題。在此基礎上，系統可對燃氣輪機排放的高溫尾氣進行回收再利用，用於鍋爐等艙室設備的供能，再一次提高整體能源利用率。隨著未來技術的進一步精進，“柴燃”混合動力系統在豪華郵輪中將會有更廣闊的市場。
柴油機動力系統
柴油機動力系統是由柴油機作為推進動力，不通過電動機，而是通過齒輪箱與傳動軸機械驅動螺旋槳進行工作的驅動系統。儘管柴油機動力系統的經濟性較高，但從豪華郵輪的舒適性來考慮，柴油機動力系統並非最佳選擇，這從柴油機動力豪華郵輪的交付時間上便可推斷：以柴油機為動力直接驅動螺旋槳進行工作的豪華郵輪交付時間主要集中在2000年～2005年之間，在2010年之後僅有4艘豪華郵輪採用該動力系統，而在2014之後便再無此型動力的豪華郵輪完工交付。在調研樣本中，有33艘豪華郵輪採用柴油機動力系統，其中已有3艘被棄用或已報廢。
從交船年份上可以看出，隨著近年來新型動力系統種類及技術的不斷更新迭代，柴油機機械驅動豪華郵輪航行這一較為“古老”的方式正逐漸被市場淘汰。儘管擁有較高的燃油經濟性，但相較於其他動力系統，柴油機動力系統因其噪音大、推進動力不足、響應速度慢等因素，仍難以匹配豪華郵輪的定位與需求。
燃氣輪機動力系統
燃氣輪機動力系統由燃氣輪機單獨工作為電動機提供電能，從而驅動螺旋槳工作。在調研樣本中，嘉年華郵輪集團和皇家加勒比郵輪集團各有4艘豪華郵輪採用了燃氣輪機動力系統，其燃氣輪機均由GE公司提供，型號為LM2500及其衍生品。此外，8艘豪華郵輪均為中小型郵輪，載客人數在2500人左右，載重噸在90000噸左右。
豪華郵輪被譽為造船界“皇冠上的明珠”，燃氣輪機被譽為現代工業“皇冠上的明珠”。同為“明珠”，燃氣輪機自然也意味著優良的性能與高昂的價格。一方面，燃氣輪機本身價格高昂，其價格為400～500美元/千瓦，而四衝程柴油機的價格僅為300美元/千瓦，二衝程柴油機則更低。另一方面，燃氣輪機油耗極高，主流船用燃氣輪機的熱效率在30%～40%之間，即使是採用間冷回熱循環的羅·羅WR-21燃氣輪機效率也僅為42%。在能耗方面，燃氣輪機油耗為220～225千克/千瓦時，而目前柴油機產品油耗約為170千克/千瓦時。此外，如今天然氣市場火爆，帶動天然氣價格暴漲，作為燃料其價格已非常高昂，若使用煤油、柴油等燃料價格也較重油更高。為降低能耗，GE公司推出了以燃氣輪機為核心的“燃-蒸聯合循環電力系統”(COGES),即對燃氣輪機的高溫尾氣進行回收用於鍋爐燃燒，再利用鍋爐產生的蒸汽帶動蒸汽輪機工作發電，極大提高了能效轉換率。此類動力系統在“千禧”號（Celebrity Mellennium）等豪華郵輪中得到應用，但目前在豪華郵輪上的實船應用並不多，各方面性能與實用性仍有待考證。
“千禧”號 圖片來自shipparade.com
因此，雖說“明珠”還需“明珠”配，燃氣輪機縱使擁有再優良的性能，但其較低的經濟性並不適用於現階段的豪華郵輪產業。在未來，隨著燃氣輪機的技術改良與經濟性優化，其在豪華郵輪產業中或將有較好的前景。
總體來說，在豪華郵輪產業中，無論是何種動力系統，核心的配套設備仍舊為動力領域的“老三樣”：柴油機、燃氣輪機以及電力推進系統。目前柴油機市場主要份額被瓦錫蘭佔據，燃氣輪機市場被GE公司佔據，電力推進系統市場被ABB公司所佔據，整體行業壟斷性較強，企業介入較為困難。我國在低、高速機自主品牌研發上有一定的突破，但在中速機尤其是大功率中速機方面的研發能力仍不足；在燃氣輪機與電力推進系統方面，我國雖有相應的自主品牌且已得到實船應用，但其功率相對較小，難以滿足郵輪的實際需求。因此，在豪華郵輪這一巨大的產業之中，除了郵輪建造技術外，如何進軍並拿下動力系統這一塊“大蛋糕”也須成為我國船機企業未來發展的一個重要方向。
作者：李夏青 中國船舶重工集團有限公司第七一四所工程師
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