我國(guó)船舶節(jié)能減排研究

摘要：雖然我國(guó)航運(yùn)事業(yè)蓬勃發(fā)展，造船能力不斷提高，但是和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家比差距很大，在節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新方面差距很大，投資少，研究環(huán)境低迷，很多減排技術(shù)只能依賴進(jìn)口。我們迫切需要喚醒節(jié)能減排意識(shí)，全面深化開展綠色船舶節(jié)能減排研究，積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定，改變我國(guó)船舶行業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范領(lǐng)域的落后狀況，以增強(qiáng)我國(guó)船舶行業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)航運(yùn)公司船舶標(biāo)準(zhǔn)化程度相對(duì)較低，落后的船型多，專業(yè)化船舶比例小。目前我國(guó)老舊船舶能源利用率低，船舶燃料中硫含量和排放廢氣的控制要求處于較低水平，這就造成了能源的浪費(fèi)和大氣污染。

關(guān)鍵詞：研究意義；創(chuàng)新點(diǎn)；技術(shù)路線

一、 研究意義與必要性

實(shí)現(xiàn)綠色航運(yùn)是我國(guó)綠色交通體系的目標(biāo)之一，交通行業(yè)一直是造成污染和溫室氣體排放大戶。近年來(lái)，航運(yùn)事業(yè)蓬勃發(fā)展。船舶大型化發(fā)展和建造數(shù)量成倍增長(zhǎng)，能源的消耗和廢氣廢熱的排放不斷加劇。我國(guó)政府越來(lái)越重視環(huán)境污染問(wèn)題，增強(qiáng)了治污的決心，增強(qiáng)了治污的措施和法規(guī)，已經(jīng)向世界做出了承諾和行動(dòng)，節(jié)能減排工作已經(jīng)成為基本國(guó)策。

二、 研究主要研究?jī)?nèi)容

根據(jù)MARPOL 73/78 附則VI（防止船舶污染國(guó)際公約）“防止船舶造成空氣污染規(guī)則”修正案和《氮氧化物技術(shù)規(guī)則》修正案以及《船舶能效管理計(jì)劃（SEEMP）》管理措施：

1. 優(yōu)化節(jié)能型船舶設(shè)計(jì)：在滿足船舶使用的條件下，優(yōu)化船體線型設(shè)計(jì)與船型，使船舶阻力小、裝載效率高、選配耗油量小的主機(jī)，達(dá)到船、機(jī)、槳、舵的最佳配置，從而提高船舶的推進(jìn)效率和運(yùn)輸效率，減少燃油的消耗和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

2. 隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展采用風(fēng)帆助航：用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制風(fēng)帆的操縱及風(fēng)帆與動(dòng)力裝置的優(yōu)化配合已成為現(xiàn)實(shí)，但由于風(fēng)能的使用效率還較低，目前有一定的局限性。

3. 采用玻璃鋼材料制造船舶：玻璃鋼船舶表面光滑阻力小，船自重輕，航速快、穩(wěn)性好、抗風(fēng)能力強(qiáng)。建造玻璃鋼船舶應(yīng)以小型船舶為主，如漁船、海事巡邏艇、游艇，玻璃鋼船比同尺度鋼質(zhì)船舶節(jié)省燃油可達(dá)10%，維修費(fèi)用也會(huì)降低。

4. 選用低轉(zhuǎn)速、大直徑、高效率螺旋槳，提高螺旋槳推進(jìn)效率，與主機(jī)匹配達(dá)到最佳機(jī)、槳配合發(fā)揮最佳推進(jìn)效率。采用主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)，柴油機(jī)在部分負(fù)荷工作時(shí)經(jīng)濟(jì)性差，耗油量大；采用主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)，可使主機(jī)工作在效率高的運(yùn)行區(qū)域，提高了效率，可能減少柴油發(fā)電機(jī)組。

5. 主機(jī)廢氣余熱節(jié)能技術(shù)：通過(guò)廢氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽，滿足船上燃油、滑油、淡水的加熱和日常用途。在大功率船舶上，由于排氣余熱量大，產(chǎn)生多余的蒸汽可用于蒸汽輪機(jī)的余熱利用系統(tǒng)，可使船用電力系統(tǒng)輸出電量增加30%左右。主輔機(jī)冷卻水余熱可作為制淡裝置的熱源、加熱器的熱源、吸收式制冷裝置的熱源。

6. 長(zhǎng)期在短航線營(yíng)運(yùn)的油輪，輔鍋爐的燃油消耗量可以占到船舶消耗燃油總量的70%甚至80%以上，選用可靠性高、熱效率高，智能化的柴油發(fā)電機(jī)組和輔鍋爐，可以解以燃油消耗量占據(jù)大比例的問(wèn)題。

三、 研究主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)、先進(jìn)性

通過(guò)實(shí)船測(cè)量與科學(xué)統(tǒng)計(jì)，分別制定出不同的油耗標(biāo)準(zhǔn)：a. 平均每小時(shí)耗油量。b. 船舶耗油量和創(chuàng)造的收入之比。通過(guò)實(shí)際產(chǎn)出與投入之比，反映出船舶的生產(chǎn)效率，也反映出能源利用水平。對(duì)同一時(shí)間船與船之間的能源系利用率進(jìn)行橫向比較，對(duì)同一船舶在不同時(shí)間內(nèi)能源利用率的縱向比較，可以進(jìn)行節(jié)能效果分析。

1. 最低燃油消耗率航速，最低燃油費(fèi)用航速，最高盈利航速是考核節(jié)能減排時(shí)最低燃油消耗率航速最常用的方法。一般認(rèn)為拖輪、游艇等沒(méi)有必要使用經(jīng)濟(jì)航速，因?yàn)楹匠潭?，任?wù)急，使用經(jīng)濟(jì)航速的可操作性低。就拿接送引水員來(lái)說(shuō)，引航站的計(jì)劃是按照靜水額定航速計(jì)算的。提前一小時(shí)出發(fā)，在逆潮和平潮時(shí)一般可以準(zhǔn)時(shí)到達(dá)，而順?biāo)畷r(shí)同樣的航程就會(huì)提前二十分鐘左右到達(dá)，節(jié)約的燃油顯而易見。

2. 提高操作技能：操車時(shí)加車太猛，過(guò)急煙囪冒濃黑煙，黑煙的主要成分為不完全燃燒的油分子顆粒和炭黑。如果能讓這部分黑煙完全燃燒就可以節(jié)省一點(diǎn)燃料，每次節(jié)省一點(diǎn)點(diǎn)一年下來(lái)就是一個(gè)巨大數(shù)量。盡量避免緊急情況的發(fā)生，避免猛然加車、平穩(wěn)變速、冷車慢行、盡量多用舵少用車、規(guī)范操作，做到以最小的車發(fā)揮最大效用。

四、 研究方法和技術(shù)路線

通過(guò)研究“綠色”為重點(diǎn)。船舶油耗監(jiān)管系統(tǒng)和科學(xué)引領(lǐng)，研究降低能源的消耗及尾氣排放。

1. 船型開發(fā)以“綠色”為重點(diǎn)：從船舶設(shè)計(jì)方面看過(guò)去單一講求環(huán)保，注重船舶安全向注重“高效、減排、循環(huán)再利用、再生、清潔能源，本質(zhì)安全，人居適宜”等全面綠色新標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變。在這一新標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)下，海洋科考船，海上保安和海洋油氣開發(fā)等特定用途的船舶向功能多元化的方向發(fā)展。研究多功能復(fù)合船型，電力或噴水推進(jìn)船型。隨著燃料成本到上漲及整個(gè)行業(yè)對(duì)環(huán)境保護(hù)關(guān)注度的提高，低能耗船舶將適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展，更加節(jié)能的智能性船舶需求越來(lái)越大。

2. 我國(guó)漁業(yè)船舶能耗占漁業(yè)作業(yè)總耗能的80%以上，每年消耗柴油八百多噸，漁船節(jié)能減排對(duì)促進(jìn)漁業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少環(huán)境污染，保護(hù)漁業(yè)資源有重要價(jià)值。推進(jìn)柴油—LNG混燃技術(shù)，在不對(duì)柴油機(jī)大改動(dòng)的前提下促進(jìn)漁船節(jié)能減排?；烊技夹g(shù)完全可靠，柴油替代率大于70%，燃油費(fèi)用降低20%以上，有害氣體的排放明顯減少，加快漁船LNG燃料動(dòng)力改造技術(shù)，同時(shí)船舶節(jié)能環(huán)保技術(shù)、余熱回收技術(shù)、節(jié)能泵技術(shù)、節(jié)能空調(diào)技術(shù)、新型能源技術(shù)，促進(jìn)清潔能源在漁船應(yīng)用。

可再生能源在石油鉆井平臺(tái)有應(yīng)用前景，海上石油鉆井平臺(tái)的電力系統(tǒng)為整個(gè)海洋石油開采系統(tǒng)提供能源和動(dòng)力，海洋中蘊(yùn)藏著豐富的可再生資源，其中的技術(shù)已經(jīng)成熟，推行可再生能源的電力推進(jìn)系統(tǒng)為海上石油鉆井平臺(tái)供電成為可能。

3. 科技引領(lǐng)，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)：在日常生產(chǎn)運(yùn)行中采取用節(jié)能監(jiān)測(cè)和控制等新技術(shù)，提高用電、用水、用氣的效率，使用高效、節(jié)能的電動(dòng)機(jī)、鍋爐、風(fēng)機(jī)、泵類新設(shè)備，淘汰落后的高耗能的設(shè)備。采用無(wú)余量切割裝配先進(jìn)工藝，減少材料浪費(fèi)。要經(jīng)常檢查管線，及時(shí)解決“跑、冒、滴、漏”問(wèn)題。盡管中國(guó)船級(jí)社頒布了《綠色船舶規(guī)范》和《船舶能效管理認(rèn)證規(guī)范》，但這些規(guī)范尚處于自愿實(shí)施階段，建立“可監(jiān)測(cè)、可匯報(bào)、可核查”（MRV）機(jī)制，建立全國(guó)統(tǒng)一的船舶能耗與碳排放信息管理平臺(tái)。

作者簡(jiǎn)介：

李成海，副教授，山東省濰坊市，山東交通職業(yè)學(xué)院。endprint