LNG动力船舶试行节能减排

LNG（液化天然气）作为相对清洁、燃烧效率高的能源，逐步被大家所关注，然而，以LNG为动力的船舶设计、建造及运营的发展进度缓慢，其主要原因是技术推广滞后及辅助基础设施供给不足等，在以石化能源为主体的消费结构带来的弊端凸显的趋势下，许多国家正在考虑如何将LNG运用到交通工具上，以改善物流的能源消耗和污染排放，更好地实现绿色物流发展。

LNG动力船舶

北欧最积极

当今世界上正在使用LNG动力船舶的国家较少，主要集中在对环境保护意识较高的北欧国家，如挪威是最早改变石油能源路径依赖，也是最多采用液化天然气等清洁能源作为船用燃料的先行者。DNV（挪威船级社）对LNG动力船的相关研究已进行了半个多世纪，早在20世纪60年布《LNG运输船规范》，70年布《驳船安装LNG动力装置的规范》，2011年《气体燃料船发动机安装规范》等。近年来，DNV检验入级20艘LNG动力燃料船舶已交付使用，其中14艘客滚船、4艘平台服务船、3艘军事巡逻船。在石化能源价格攀高和环保压力不断加大的背景下，世界各国在近些年开始加快LNG动力船舶建设，据不完全统计，美国、丹麦、德国、瑞典、荷兰、意大利、法国、西班牙、日本、中国等国家都在积极开展LNG船舶建设工作。

我国关注LNG动力船舶是从2010年开始，但受到技术水平、基础设施条件等方面的制约，对LNG如何运用在船舶上进行了大量的前期研究和实验，目前，我国已经实现了拖轮、散货船、游船和渔政船四种船型的LNG改装（包括单纯LNG动力以及LNG/柴油混合动力）试验。我国第一艘LNG水上加注船舶—— 500m?LNG加注趸船目前也已在湖北宜昌开工建造；江苏相关企业也承担了我国首个LNG水上加气站试点的建设和试运工作，并预计在2～3艘船上进行LNG动力改造试验。试验成功后，江苏将在长江附近建设10座加气站并对1000吨～5000吨级黄沙船、散货船和集装箱船进行动力系统改造。

不过，我国由于LNG技术发展得较晚，LNG用于船用动力的标准也尚未制定，现有港口的LNG基础设施不足，导致了我国LNG用作船舶燃料的进展比较缓慢。因此在LNG动力的技术和相关政策上还需要做很多的工作。虽然前景看似美好，但作为新兴绿色能源，LNG船用燃料的应用和推广依然受到业界人士的担忧。

双驱动力技术不完善

目前涉及LNG动力在船舶上的技术应用分为纯LNG动力和混合LNG/柴油（或其他燃料、能源供给方式）动力。在技术可操作性上，目前混合动力在对现有船舶直接进行改装，实现LNG动力的运用相对比较实际。其技术关键点就是LNG混合动力就是在船舶现有柴油机的基础上，增加一套LNG供气系统和柴油LNG双燃料电控喷射系统，通过电子转换开关，可实现单纯柴油燃料状态下和LNG/柴油两种燃料状态下两种运行模式，将船舶单一的柴油动力改造为柴油LNG双燃料动力，通过采用LNG部分或完全替代柴油燃料，达到节省燃油和降低排放污染物的双重目的。而采用单纯的LNG燃料，则要考虑船舶动力装置问题，如蒸汽轮机动力装置与燃气轮机动力装置。

如果采用蒸汽轮机动力装置，其系统是在主锅炉中采用LNG作为燃料，利用主锅炉产生的蒸汽驱动蒸汽透平进而推动螺旋桨和发电机组。蒸汽轮机的大输出功率可以充分满足船舶推进的要求，在柴油机问世之前蒸汽锅炉及透平一直是船舶动力装置的主流，技术成熟可靠性高而且日常维护的频率和成本都很低。不过最大的缺点是整体热效率较低，通常蒸汽轮机的热效率仅为20%～30%，不到低速柴油机的一半；另一种燃气轮机动力装置则刚好相反，因系统只有一次能量转化，且燃烧气体推动透平做功后可以方便地进行再循环利用，所以热效率要高于蒸汽轮机，热效率依然要低很多，船舶续航力的问题依然无法解决。

而LNG和柴油两种模式混合的系统是在不改动原柴油机结构的前提下，为柴油机组加装电控的供油、供气系统，将柴油机改造成既能完全使用柴油，又能使用柴油/LNG混合燃料的两用发动机。这种系统需要对原有的柴油发动机进行一定程度的改造。

尽管在LNG动力装置上已经可行并实施，而还有许多关键问题难以解决，总结起来有LNG与其他燃料在动力系统操作切换的稳定性，LNG作为完全单纯动力驱动的续航能力问题，而后面是始终制约LNG取代其他燃料的根本性因素。根据相关的实验数据显示，使用LNG燃料的船舶续航能力最多也只有22天（约10000海里），目前尚无法满足远洋航行要求，而采用燃油的船舶续航力普遍在42天以上（约18000海里）。而导致使用LNG燃料船舶续航力较差的最主要原因是LNG储罐及配套设施布置困难。

中国首个出台

LNG文件

正当许多质疑和不确定在LNG动力船舶的发展前景上，政府和市场上一些实际举动给出了回应。从新制订的《天然气发展“十二五”规划》来看，从宏观角度的政策保障上，将使天然气在一次能源消费中的比例要由4%提高到7.5%，不过距国际应用水平尚有较大差距。因此，我国在天然气利用政策中将“内河、湖泊和沿海航运的以天然气（尤其是LPG）为燃料的运输船舶（含双燃料和单一天然气燃料运输船舶）”列为优先类用户，鼓励应用；另一方面的主要原因是迫于船舶节能减排的压力，IMO（国际海事组织）2011年7月通过MARPOL（国际防止船舶造成污染公约）附则Ⅵ修正案，提高了船舶的NOX（氮氧化物）和SOX（硫氧化物）的排放标准，要求到2020年船舶燃油含硫量必须低于0.5%，其中进入ECA（排放控制区）的船舶到2015年燃油含硫量必须低于0.1%；到2016年进入ECA的船舶全部实施NOX第3阶段标准，相比第1阶段排放标准提高约80%，而使用LNG可减少NOX排放20%以上，没有SOX和颗粒物排放，是目前所有途径中应对排放控制标准提高的首选。

因此，政府部门在近期制定了与之相关的措施，包括《交通运输部关于推进水运行业应用液化天然气的指导意见》，作为燃料在水运行业应用出台的文件，我国成为世界上首个制定类似文件的国家，远期发展目标是在2020年，内河船舶能源消耗中应用LNG的比例达到10%以上。

LNG动力应用需要

解决的问题

LNG的动力应用发展有市场的驱动，但短期内成形、成熟、成规模还需要逐一解决以下问题：

在国有LNG动力系统研究需要继续投入和支持。国际上LNG燃料船动力系统主要有瓦锡兰、MAN、罗尔斯·罗伊斯和三菱重工四家公司供应，其中瓦锡兰和MAN以双燃料发动机为主，而罗尔斯·罗伊斯和三菱重工以气体发动机为主。LNG船体制造方面，日本、韩国为主要产地。三菱重工是多艘LNG燃料船舶主机的供应商。国内大多发动机动力生产厂商都具备LNG单燃、混合燃料发动机生产能力。目前欧洲国家LNG发动机和双燃料发动机的研究走在了前列，掌握了核心技术。日韩两国企业目前主要采用技术引进和许可证生产的方式。国内在LNG发动机方面还处于起步阶段，具有代表性的双燃料发动机可达到70%的柴油替代率。但是国内研发相关的LNG发动机或双燃料发动机输出功率都较小，离大规模应用还有距离。因此LNG燃料动力船以改造为主，主要是中石油、新奥能源等燃料供应公司在推动，目前尚无新造内河LNG燃料动力船。

国内大部分港口LNG补给设备不配套。一方面，很多企业都在自主设计适用于我国的LNG/柴油双燃料加注趸船，但目前我国海事管理部门明确规定加注船都必须是单一形式，不能加油加气混合在一条趸船上，虽然已经有在建的加气趸船，但还是无法满足后续的补给和供应的需求量，仍需进一步研究。另一方面，由于船舶在锚泊时受潮水、风流的影响，位置不停变化，而LNG输送管道均为低温管道，不易延展和伸缩，进行船对船加气时，依然面临许多有待攻克的技术难题。因此，需要有LNG能源公司统一规划接收站和加气补给站，并结合港口向LNG船舶用户进行配送服务，形成完整的LNG燃料供应链和规模效应，降低LNG终端售价。与此同时，相关企业可布局水上加气站，这些加气站与国家新建的LNG接收站等基础设施相互配合，将推动LNG双燃料动力船全面发展。

有关针对LNG动力运营更多的政策引导和支持。目前由于我国LNG动力运用还处于前期的探索和布局规划，还未涉及更多实际运营的细节，而其他国家已在此方面有很多的经验，如挪威在LNG动力船舶方面制定了相关支持和引导政策，包括征收排放税，即从2007年1月1日起，征收NOx排放税，征收1.9欧元/排放1千克NOx（其中燃油制造商1.4欧元，供应商等0.5欧元，用于建立NOx基金支持LNG燃料船舶建设）；对于LNG动力船、NOx减排补贴，包括LNG船舶造价80%（2011年之前为75%），44欧元/减排1千克NOx（2011年之前为19欧元），建立NOx基金，2.25亿欧元（在2008年至2011年政府的财政支出年度）。

总的来看，推广LNG动力船舶，实施LNG清洁能源发展方针，具有节能减排，发展低碳经济重大深远意义，符合“十二五”期间国家建设“资源节约型和环境友好型”的经济发展战略。