临港新片区三周年｜五大动力产业解读：船舶动力的现状与变革

2019年8月20日，上海自贸试验区临港新片区正式揭牌。两个月前，上海市经信委等六部门联合发布了《聚焦临港核心区打造上海“全球动力之城”实施方案》。方案提出，以聚焦临港打造全球动力之城核心区为目标，将上海建设成为源源不断向世界输出强大澎湃“中国动力”的全球动力之城。

临港新片区如何打造成为融合硬科技和人文软实力的全球动力之城核心区，在临港新片区三周年之际，澎湃研究所与上海中创产业创新研究院联合推出临港新片区揭牌三周年特别策划“在这里，逐梦星辰大海”。策划将从临港、上海和长三角城市群三个维度分析临港建设全球动力之城的实力和短板，此外，还将重点分析“空天陆海能”五个动力产业体系。

船舶动力是船舶最核心的设备之一，具有高附加值、高技术特点。随着世界海运贸易逐步复苏、IMO环保政策趋严以及绿色低碳技术逐步成熟推动全球船舶向绿色低碳发展，全球船舶动力将迎来新的变革。从全球竞争格局来看，船舶动力高端品牌主要掌握在少数西方国家企业手中，上海船舶制造集成能力突出、龙头企业和研究院所以及平台集聚优势明显、领先技术突破动作频频，但对标国际一流水平，上海船舶动力产业还面临着一些短板问题。下阶段，上海要进一步提升自主创新能力攻克更多“卡脖子”难题，加强大功率绿色低碳发动机的前沿技术储备，不断健全动力服务体系，加快建设全球动力之城。

船舶动力发展趋势分析

当前船用动力主要有低速、中速和高速内燃机，产业链主要由研发设计、零部件制造和整机制造三大块组成。其中零部件包括固定部件、运动部件以及动力和辅助系统，而关重零部件主要为机座、机架、曲轴、运动部件、供油及喷射系统、涡轮增压系统等。船用发动机是价值最高的配套设备，占总船价的12%左右，一般大型船用曲轴的造价能占到发动机总造价的1/3，涡轮增压器约占动力主机价值的近10%。

船舶发动机产业链 本文图表均由作者自制

在世界贸易逐渐复苏和IMO环保政策趋严的背景下，造船业迎来久违的新一轮景气周期，碳中和对船舶技术及工艺的要求上了一个新台阶，全球船舶呈现绿色化低碳化发展趋势，也引发船舶动力新的变革。

一是船用发动机市场未来仍有较大的增长空间。尽管新冠肺炎疫情对世界经济影响的不确定性依然存在，但造船行业信心因2021年全球新造船市场超预期回升已经得到明显提振，加上去碳化需求带来的市场机会，全球新造船市场需求仍将保持较高水平，而对应的高端化、大功率、绿色低碳的主发动机和多台辅助发动机的价值也将水涨船高，船用发动机市场有望进入高景气阶段。根据Fortune Business Insights的数据显示，在当前和未来相当长时期内，柴油机（柴油燃料的内燃机）仍将是海洋商用船舶的最主要动力源，预计市场未来将增长到2027年的145.1亿美元，2021-2027年复合年均增长率为4.7%。

二是中国发动机的全球市场份额将进一步提升。随着国家部委领导的“船用低速机工程”等重大专项对船用低速机研发支持，依托中船动力、中船沪东重机、中船三井等行业龙头企业，中国船舶动力制造企业的全球市场份额将进一步提升，并推动全球市场竞争格局发生明显变化，逐渐缩小与韩国等领先国家的差距。随着中国中、高速机研发体系的建立和完善，依托中船动力、潍柴动力、玉柴股份等行业龙头企业，中国的中、高速机品牌将加快占领高端市场以及走出去步伐。

三是船舶发动机将加快绿色低碳化转型。今年上半年，中国船舶业新承接订单中绿色动力船舶占比从2021年的24.4%快速提升至44.8%，燃料类型包括LNG、甲醇、生物质能、氢。目前，以LNG为主的双燃料动力已逐渐成为市场的主流，未来有望逐渐向甲醇、氨以及生物质燃料等双燃料动力发展。MAN Energy表示：到2025年后，全球将有一半以上的新造船舶规定使用双燃料发动机。瓦锡兰提出未来将推进大功率氨燃料低速机的研制工作，711所也表示将陆续推出甲醇和氨燃料等绿色低碳船用发动机自主机型。

船舶动力区域竞争格局

船舶动力经过百年竞争发展，低速、中速和高速三类发动机因多方面不同特性形成了不同的全球产业格局，但高附加值部分仍主要集中在欧美日船舶动力企业手中，中国围绕发动机及其关重零部件的研制呈现沿海、沿江分布，主要集中在上海、大连、潍坊、武汉、重庆等城市。

全球竞争格局

西方船舶动力企业通过长期持续投入技术与产品创新，获得了技术领先从而占据了大部分市场份额。从国际产业布局来看，目前全球低速机被三大品牌（MAN、瓦锡兰、J-Eng）垄断，其余厂商多为专利授权生产，主要集中在韩中日。低速机制造代表企业有韩国现代重工发动机（全球市场30%左右份额）、中船动力集团（全球市场20%份额）以及韩国斗山发动机等。中、高速发动机方面，国际一线高端品牌有芬兰瓦锡兰、德国MAN、MTU、英国罗罗、美国卡特彼勒和康明斯等，二线品牌有日本洋马、大发、阪神，韩国现代、斗山等。

在关重零部件配套方面，曲轴的龙头企业主要是日本神户制钢、德国MIBA、韩国现代重工等；涡轮增压器的代表企业为德国MAN、瑞士ABB、美国康明斯、川崎重工等；燃油喷射系统的龙头企业是英国RR、美国卡特彼勒、德国博世等；活塞环的代表企业为美国辉门、德国马勒、KS等。

国内竞争格局

2015年，中船集团成功收购瓦锡兰旗下低速机业务，随后在上海成立了中船温特图尔发动机公司，为提升中国船用柴油机研发、设计、制造、服务全产业链的能力与水平落下重要一子。中国船用发动机基本上由MAN、瓦锡兰、MTU等公司进行专利授权生产，其中低速机自主研发仍然依赖瓦锡兰的研发体系、标准规范和数据知识库，其关重件研制配套能力离“自主可控”仍有较大差距；中、高速机研发体系已基本建立，主要集中于内河运输船等领域，其关重件自主配套可达80%。

从国内企业分布来看，船舶动力产业链龙头企业分布集中，主要集聚在上海、大连、潍坊、武汉、重庆等沿海、沿江、沿河城市。

上海船舶动力产业基础和实力最为雄厚，已经在发动机设计、研发、制造以及关重零部件制造方面集聚了一批行业龙头企业，包括中船711所、中船动力研究院、中船沪东重机、中船三井、中船瓦锡兰、昌强重工等；

大连海洋装备制造业实力强大，拥有大连船柴、大连华锐重工等发动机制造和关键部件配套企业，大连船柴成功建造了全球首台机载选择性催化还原系统（SCR）船用低速机CSSC WinGD X52，大连华锐重工成功研制全球首支、世界最大22000标箱集装箱船用曲轴，填补了世界空白。

武汉、宜昌和洛阳分别拥有中国动力旗下的武汉船柴、宜昌船柴和河柴重工，中国动力在船用低速机国内市场份额达到30%，公司在大功率柴油机等方面长期与军方合作，武汉船柴、河柴重工均为首艘国产航母提供配套。

重庆船舶动力配套行业优势明显，江增重工自主研制的部分涡轮增压器产品连续三年接单量全国第一，市场占有率超过50％；重庆红江在低速机电控系统方面先后突破多项“卡脖子”关键技术，多项核心技术打破国外技术垄断，填补国内空白。

潍坊、青岛等海洋动力装备产业实力不容小觑，潍坊拥有中国内河航运船用发动机龙头企业潍柴重机，其内河航运中速柴油机市占率居国内第一；青岛海西曾生产出了中国造船业的第一个大型船用曲轴。

江苏船舶与海工装备产业已连续13年位居全国第一，南京、镇江等在船舶发动机制造以及配套产业集聚了中船动力镇江、南京船配、恒泰重工、威孚高科等重点企业，南京船配在新造机配套市场的占有率已达到15%，已经逐步成为中国船舶集团所属沪东重机、中国船柴、中船三井等造机龙头企业的重要合作伙伴；中船动力镇江的手持订单量和累计承接订单量在国内中速机生产厂商中处于领先地位。

国内船舶动力行业龙头企业分布情况

上海发展船舶动力的优势、短板与建议

上海是中国最大的工业城市，在船舶动力领域拥有深厚的工业基础，早在1958年，一机部九局产品设计四室、上海沪东造船厂、上海船舶修造厂、上海交大、新中动力机厂等5家单位开始设计制造国内首台万吨远洋船主机——8820马力大缸径二冲程船用重型低速柴油机7ESDZ75/160型。如今上海在船舶制造集成、龙头企业和研究院所集聚、领先技术突破和动力研制实力等方面具有明显优势，但对标国际先进水平，上海动力产业还面临着核心技术差距明显、产业链条不完整、绿色低碳前沿技术储备不足等短板问题。

主要优势

一是船舶制造集成能力突出。上海船舶制造规模全球领先，拥有外高桥造船、江南造船、沪东中华造船等全球知名船企，中国船舶重工集团公司711研究所已发展成为集研发、生产、服务、工程承包为一体的现代企业集团，中船动力（集团）有限公司形成以船用柴油机和船舶动力装置为主业，动力集成系统、电气集成系统，机械成套与海工设备三大板块及全球技术服务的业务格局，集成优势明显。

二是龙头企业、科研院所和平台集聚优势明显。上海船舶动力主要以中外合资企业以及央企为主，部分民企研发实力较强，集聚了中船三井、中船瓦锡兰、沃尔沃遍达、斯贝克玛液压机械（上海）、中船沪东重机、上海船用曲轴等龙头企业，昌强重工作为国内民企代表，自主研发的大型船用曲轴制造技术填补了国内空。另外，上海还汇集了上海船用柴油机研究所（711所）、中船动力研究院等研究院所，拥有全国80%船用动力研发设计能力，拥有国家重点学科上海交大船舶与海洋工程学院以及在建的海洋动力实验中心具备世界先进水平的研发验证条件。

三是动力领域领先技术突破亮点频现。中船动力研究院自主研发全球最小缸径船用低速双燃料发动机（CX40DF）首台机，该型发动机的电控系统、增压器、油雾探测器等核心部件首次实现了自主配套，国产配套率达到80%。中船动力公司成功研制全球首台新一代智能控制废气再循环（iCER）系统的双燃料主机7X62DF-2.1，可减少28%以上温室气体排放，未来有望成为市场青睐的新型主机。中船集团旗下温特图尔发动机有限公司（WinGD）成功交付世界首台采用Scheme B模式验证、满足国际海事组织（IMO）Tier III标准的低速二冲程发动机选择性催化还原（SCR）装置。中船动力研究院牵头，集合全国动力装备企业、科研院所，开展国家重大专项“船用低速机工程（一期）研制项目”，加快提高我国低速机的自主化水平。

短板之处

上海在船舶动力领域已经具备一定国际竞争实力，但对标全球一流水平，上海船舶动力发展仍面临一些短板问题：一是上海动力领域集聚了一批代表企业，但高端高附加值领域仍然一定程度上被国外企业掌控，世界船用低速机的专利许可和售后服务的高附加值领域主要被德国、芬兰和日本公司垄断，中速机国产品牌尚未打开国际市场。

二是船用发动机部分关键零部件仍然有较高的对外依存度，如轴瓦、活塞环、喷油器、电控系统、燃油系统、传感器等还一定程度上依赖国外企业供应。

三是上海在氢、氨等多种绿色低碳气体燃料前沿技术与新产品开发方面储备不足。早在2018年国外船舶动力头部企业MAN就与现代重工开展合作，提升其双燃料燃气发动机的开发能力，2020年MAN还有日本5家企业签署氨燃料船舶联合开发协议。上海头部船舶动力企业需要高度重视产业链上下游合作，加强与重点科研院所等合作开展未来燃料新技术的合作和研究。

发展建议

下阶段，上海要进一步巩固船舶动力产业优势，不断提升自主创新能力攻克更多“卡脖子”难题，并争取在国际高端市场以及绿色低碳领域取得更多突破。具体包括：一是提升动力主机研制能力。聚焦船用大功率低、中速环保发动机、柴油机的技术研发、总装制造、试验验证、维修服务等环节，形成关键核心技术自主可控，打造世界一流的船舶动力研发制造中心。重点突破双燃料发动机等核心设备。二是加强核心零部件制造突破。围绕活塞环、曲轴、增压器、油雾探测器等关重零部件技术短板重点领域，加快提升国产化关重件的自主研制和自主配套能力。三是发展新型船用动力燃料。围绕LNG燃料、氨燃料、氢燃料等清洁能源动力在燃料供给系统设计、推进系统设计等领域的前沿研究，加强绿色低碳燃料技术和产品开发的技术储备。

（作者许倩茹系上海中创产业创新研究院研究员）