大型化使船舶单位运输能力的建造价格和航运的能源消耗显著下降，同时减少了有害生态的物质排放。基于经济和环保的驱动，油船、集装箱船和豪华游船都在向大型化方向发展。全球最大的38万吨级矿砂运输船以低能耗、低污染、低排放的低碳经济与绿色造船理念设计建造，该船型不但降低了单位运力的造价，而且吨海里耗油量和CO2排放量低于同类型船舶；其能效设计指数已小于2，超前两年达到了国际海事组织规定的减排基线要求。
1低碳经济与绿色造船
人类从原始社会走来，经历了农业文明和工业文明，正朝着生态文明方向发展。在原始社会我们祖先以体力狩猎和采摘果实为生。随着铁器替代石制工具，创造了璀璨的农业文明。二百多年前，由于蒸汽机的发明，人类进入了基于煤炭、石油等化石能源和钢铁等矿物资源的工业文明时代。现代化的大规模生产，使劳动生产效率和资本生产率迅速提升。与此同时，大量地消耗了不可再生资源和化石能源，并排放有毒有害物质，导致资源和能源濒临枯竭，环境严重恶化，自然灾害频发，见图1?1?。
图1 人类文明和造船的阶进
2003年英国能源部发布《我们能源的未来-创建低碳经济报告》。该《报告》称：人类继续以高碳经济的模式发展，那么全球石油将在40年内消耗殆尽，天然气60年耗尽、煤炭100年。为了子孙后代，要提高能源的使用效率，要开发清洁的能源；要使高能耗、高污染、高排放的高碳经济模式转化为低能耗、低污染、低排放的低碳经济模式。
低碳经济旨在节约化石能源，它是为新能源普及提供时间保障。低碳经济是基于碳燃料文明的工业社会，向基于太阳能文明的生态社会过渡的经济运作模式。
2001年笔者在编写《国防科技名词大典》的词条时，称〈舰船绿色制造技术〉为：“力求舰船制造对环境影响最小，对资源利用率最高的生产技术。其目标是使舰船从设计、制造、使用到报废的全寿命期中，废弃物和有害排放物最少，以减少对空气、水和土地的污染，并节省资源，从而提高经济效益和社会效益。绿色制造要求使用绿色材料，使用节约资源和对环境及用户友好的生产设备，限制使用有毒性的有机溶剂为基体的材料和会产生有害排放物的工艺。”?2?
在工业文明向生态文明过渡中，绿色造船与低碳经济如出一辙，其核心是达到最高的能源效率和企求最低的有害排放，并提高船舶海洋航运的安全。为此，国际海事组织（IMO）研讨并颁布了一系列船舶建造与运营的规则、标准和规范。其中，对新建船舶规定要持续降低“能效设计指数（EEDI）” 的数值，它是以CO2排放量和货运能力的比值来表征船舶的能效。通过对现有同类型船舶的统计分析设立排放基线，在基线的基础上对新造船舶的能效进行控制。EEDI船舶与航速、装载量或总吨位、为达到该航速而需功率等有关。它对船型优化、推进系统优化、配套设备优化，对替代能源、新能源技术的应用，对船舶自重和造船工艺都提出了更高的要求。
2 运输船舶的大型化
十多年前，笔者发表了论文“造船哲理的思索”，认为船舶产品的发展是轨迹是大型化和专用化?3?，它们的实质就是高效。从历史长河来看，高效的先进模式终将替低效的落后模式，任何地域保护或国家意志都难以维系高效替代低效，优胜劣汰是生存的规律。在今天，高效更切合了绿色造船与低碳经济模式?4?。
船舶大型化有明显的规模经济效应，意味着单位运力的船舶造价和单位运力的能源消耗，以及CO2等有害气体排放量的显著下降。大量数据测算表明，30万吨级油轮每吨的造价只是5万吨级级油轮的41%。相应30万吨油轮的每吨船的租费，只有5万吨级油轮的35%。可见，大型化提高了船舶运营的经济性。
从绿色环保的视角计算， 7.5万吨级的油轮的EEDI为4.56左右，而30万吨级油轮的EEDI降到2.54左右，可见船舶大型化大大降低了单位运能的CO2排放，符合低碳经济的要求。1993年笔者赴日考察，日本的七大船厂无一例外地在建造超大型油船。
集装箱船的大型化发展尤为明显。1996年，集装箱船从5000标准箱（TEU）发展到7000TEU。2006年发展到9500TEU。2007年是1.3万TEU。当前，船东已签订了1.8万TEU集装箱船的建造合同。
豪华游轮也是越造越大，2008年世界最大的豪华游轮339×38.6m，排水量15.8万吨，15层旅客甲板，可载运4960人；当前，最大的豪华游轮船长361m、宽66m、高72m，排水量22.5万吨，16层旅客甲板，能载运8460人；更大的船长378m ，排水量25万吨的豪华游轮 ，也将诞生。
1972年，韩国建设第一座现代化船坞时，决定船坞的长640m，宽92m，以未来建造百万吨级船舶。至1981年，日本建造了载重量为56万吨，世界最大的巨型原油船（ULCC）；迄今，没有出现更大的船舶。但是，到2009年，韩国再次新建船坞时，仍采用640×92m的尺度。他们仍相信随着科技的进步和港口航道的发展，未来还有可能出现百万吨级的船舶。在建造和航运百万吨级的船舶条件未成熟之前，多国船厂创造了在大坞内串联或并联建造多艘船舶的技术，还创造了湿船坞建造法；取得了在一座坞建造多艘船，比多座船坞各造一艘船更高的生产效率。
3 矿砂船的大型化
在原国防科工委的支持下，由中国造船工程学会、中国船舶工业行业协会、中船工业集团、中船重工集团、中远海运集团和中国船级社等单位联合承担了《超大型矿砂船船型开发项目》，开发了23万吨级、32万吨级、36万吨级和50万吨级矿砂船系列船型。
2008年南通中远川崎船舶工程有限公司建造了中国远洋公司的30万吨级超大型矿砂船。渤海船舶重工为新加坡百国盛环球有限公司承造38.8万吨矿砂船。
江苏熔盛重工有限公司建造的38万吨级矿砂船，吸取了现有矿砂的优点，满足了IMO发布的有关燃油舱保护、压载舱涂层性能、防止船用油漆对环境污染、限制氮 氧化物和硫氧化物排放、压载水控制管理和压载水处理、船舶能效设计指数、绿色护照等所有的标准、规则和规范。该船技术经济性能、质量、适造性、性价比等各 方面指标都达到世界同类产品先进水平，相应的吨海里耗油量和CO2排放量也远低于同类型船舶。实船试航纪录的EEDI在1.99左右，满足IMO规定在 2013标准年1月1日以后开始执行的减排的基线要求。同时，该船以船舶行业标准评级超过满分，获得102分，符合低碳经济的绿色产品理念。
矿砂船的大型化主要驱动因素是矿业巨头和航运业巨头。成立于1942年的巴西淡水河谷公司（Vale）是全球最大的铁矿石生产商。2011年7月4日发布了 该公司的《2010年可持续发展报告》，称其在发掘并利用矿产资源中，恪守对环境的保护，致力于发展低碳经济的运作模式。其已经连续第二年被全球报告倡议 组织（GRI）评为A+级别。
自2008年起，淡水 河谷订造了30多艘38万吨级超大型矿砂船，其中向韩国订购11艘，向中国订购16艘。由江苏熔盛重工承建的首艘超大型矿砂船被命名为“ Vale China (淡水河谷中国)”号。该船于2008年8月3日签订建造合同，2010年10月23日开工，2011年7月14日出坞，11月9日完成试航，见图3；后 续38万吨级超大型矿砂船船正按计划建造中。
图3 “Vale China”号矿砂运输船试航
“Vale China”号矿砂运输船于在2011年11月25日在浙江舟山成功交付船东淡水河谷公司，见图4。后续各艘矿砂船将以我国沿海大连和烟台等城市命名。
图4“Vale China”号矿砂运输船交付船东淡水河谷公司
作为巴西至中国运矿的最大型标准船型的矿砂船，江苏熔盛重工建造的38万吨级超大型矿砂运输船船长360 m，型宽65 m，型深30.4 m，该船经过线型优化和舱容优化后，经实际测算，最大装载吨位可达40万吨。该船主尺度充分满足了下列要求：巴西矿石出口港和中国钢铁企业卸货港口的码头 与航道的水文数据；装卸设备对船舶空载和满载吃水限制；载重量、货舱舱容、压载舱舱容；以及船舶性能等。 “Vale China”号的主机功率29400kw是中国熔盛重工自主建造的发动机，具有油耗低、结构紧凑等特点，并且有效降低了硫氧化物和氮氧化物的排放。
“Vale China”号的船体关键部位采用高强度特种或特厚板钢。为此，采用了专用工艺工装、焊接工艺、精度控制等技术。对于船体零件的自由边采用倒棱机加工成园钝光滑，可防止因应力集中产生撕裂。
熔盛重工的4#船坞，其主尺度为580× 139.5 × 11.3m，配置1600T门式起重机，可以并列半串联建造2艘超大型矿砂船。这些大规格设施将适应建造更大尺度的船舶和海洋构筑物。
每个历史时期对船舶大型化发展都面临诸多的技术与管理方面的制约因素，专家们曾预言一万TEU是集装箱船的“极限值”，而现在已达到了1.8万TEU。科技 的发展没有止境，船舶大型化也未进入止境。但是，在船舶大型化的进程中，必须秉持严谨的科学态度，在追求低碳、环保、节能、高效和低成本的同时，更要重视 安全。为此，只有深化大型船舶结构强度、水动力性能、建造技术和船舶运营技术的研究，才能真正造福人类，并避免有害事故。（上海船舶工艺研究所 徐学光 ）
参考文献
?1?徐学光. 绿色造船的愿景. 《2010年上海世博会中国船舶馆科技论坛论文集》P39-45, 2010-7-1.上海.
?2?栾恩杰总编. 《国防科技名词大典 船舶》P194，航空、兵器、原子能出版社，2002-1.北京.
?3?徐学光. 造船哲理的思索.《第一届全国船舶与海洋工程学术会议论文集》P140-147.2000-8.上海.
?4?徐学光、刘祯祺.绿色造船的发展脉络.《中国船检》P72-75.2009-04-15. 北京.
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