歐向波　陳錦芳　梁曉敏

（佛山市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，廣東　佛山　528000）

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關(guān)于船用LNG燃料發(fā)展的分析與探討

歐向波陳錦芳梁曉敏

（佛山市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司，廣東佛山528000）

摘要船用LNG的發(fā)展具有清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)勢，對節(jié)能減排、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善空氣質(zhì)量和避免水域污染意義重大。為此，對船用LNG燃料發(fā)展進(jìn)行了探討與分析，通過數(shù)據(jù)對比分析，總結(jié)了船用LNG燃料經(jīng)濟(jì)環(huán)保、安全可靠、適用性強(qiáng)的優(yōu)勢，指出了目前船用LNG發(fā)展所存在的問題，明確了船用LNG燃料的發(fā)展形勢。同時(shí)，運(yùn)用相關(guān)數(shù)據(jù)，首次對2015年、2025年佛山市船用LNG需求量進(jìn)行預(yù)測，并針對目前船用LNG燃料發(fā)展存在的關(guān)鍵問題提供了合理的建議。

關(guān)鍵詞LNG清潔能源船舶污染

修訂回稿日期：2015－12－31

0　引言

根據(jù)我國環(huán)境科學(xué)研究院目前開展的《船舶和港口空氣污染防治研究項(xiàng)目》的初步研究成果，我國內(nèi)河船舶排入大氣的污染物（僅估算柴油機(jī)船舶部分），氮氧化物排放量為81×104t／a，顆粒物排放量為6.6×104t／a，硫氧化物排放量為10×104t／a。航運(yùn)污染已成為我國繼機(jī)動(dòng)車尾氣污染、工業(yè)企業(yè)排放之后的第三大大氣污染來源，加強(qiáng)航運(yùn)污染治理已刻不容緩。我國交通運(yùn)輸部發(fā)布《公路水路交通運(yùn)輸節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》交政法發(fā)〔2011〕315號(hào)明確要求，至“十二五”末，營運(yùn)船舶單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量能耗要比2005年下降15%，二氧化碳排放要比2005年下降16%。航運(yùn)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻形勢和要求，使得眾多國家和地區(qū)迅速開展了船舶清潔燃料的探索和嘗試。其中，對船用LNG燃料的探索和嘗試尤為突出。筆者擬就船用LNG燃料發(fā)展問題作一探討。

1　LNG船用燃料的發(fā)展優(yōu)勢分析

1.1減排與環(huán)保優(yōu)勢

LNG基本無排放雜質(zhì)，燃燒時(shí)排放的二氧化硫?yàn)榱?、二氧化碳遠(yuǎn)少于其他燃料，是一種環(huán)境友好型的綠色船用燃料。對內(nèi)燃機(jī)船和蒸汽船，LNG、重油方案的尾氣排放量進(jìn)行比較，見圖1。

對LNG、輕油、海洋餾分油、殘硫燃料油不同燃料排放污染物量的相比較，見表1。

圖1　LNG與重油污染物排放比較圖

表1　不同燃料排放污染物的比較表　g／kW·h

以上的簡單比較，LNG為最清潔燃料，使用LNG作為燃料完全可以達(dá)到規(guī)定排放限值標(biāo)準(zhǔn)，其幾乎不存在SO2和PM排放，同時(shí)也減少了NOx、CO2的排放量。

有相關(guān)運(yùn)行試驗(yàn)表明，以LNG作為船用動(dòng)力燃料，相比重油二氧化氮排放量可減少約80%、二氧化碳排放量約降低25%，二氧化硫以及顆粒物排放量為零。與使用柴油相比，硫氧化物排放量為零、氮氧化物排放減少85%～90%和二氧化碳排放減少15%～20%。

1.2安全可靠與適用性強(qiáng)優(yōu)勢

LNG具有無毒、無腐蝕性等特點(diǎn)。LNG為低溫液體，即使發(fā)生泄漏事故也會(huì)很快自然氣化，其密度比空氣輕，會(huì)自動(dòng)向上擴(kuò)散，不會(huì)對水體產(chǎn)生污染。同時(shí)，由于添加臭味劑，擴(kuò)散氣體也便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)。LNG燃點(diǎn)比汽柴油更高，瞬間著火慢，比汽柴油易擴(kuò)散，不易達(dá)到爆炸極限，安全性強(qiáng)。此外，LNG作為船用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低。不稀釋潤滑油，有助于延長潤滑油的使用期。不積炭能延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

相關(guān)能源組織專門對LNG、LPG、汽油、柴油類液體燃料的特性進(jìn)行過比較，LNG的安全可靠性以及適合作為船用燃料的優(yōu)勢明顯（表2）。

表2　液體燃料的特性比較表

1.3經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢

LNG作為車、船替代燃料，相對柴油、汽油而言，可節(jié)約燃料成本25%～30%，降低維修保養(yǎng)費(fèi)10%以上。與CNG相比較，作為動(dòng)力燃料續(xù)航能力強(qiáng)，運(yùn)輸費(fèi)用低。此外，作為工業(yè)燃料，LNG可替代乙炔、丙烷、LPG，節(jié)約綜合成本可達(dá)40%以上。

LNG作為船用燃料的經(jīng)濟(jì)性，以長江上運(yùn)營的“紅日166號(hào)”干散貨船為例，2011年4月-12月共進(jìn)行了7個(gè)航次近14 000 km試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明:與之前使用柴油單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)相比，改造成LNG—柴油混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)后，柴油的平均替代率為60%～70%，燃料成本下降20%～30%。

從經(jīng)濟(jì)上而言，據(jù)某天然氣有限公司資料顯示，1 m3天然氣近似于1.1～1.2 L柴油，假定柴油按6元／L，天然氣4.5元／m3計(jì)算，兩臺(tái)6135柴油主機(jī)，運(yùn)行時(shí)間為10 h／d，300 d／a，按70%替代率計(jì)算，可節(jié)約費(fèi)用19.23萬元／a［1］。

LNG動(dòng)力船舶改造，其改建成本將增加8%～20%，但從長遠(yuǎn)來看，因LNG燃料營運(yùn)成本較低，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢依然明顯。

2　LNG船用燃料的需求預(yù)測

統(tǒng)計(jì)、分析內(nèi)河航運(yùn)相關(guān)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出船用LNG燃料需求量。下面以2013年佛山市內(nèi)河航運(yùn)數(shù)據(jù)為例，提供船用LNG燃料需求量的粗略測算方法。

按船舶功率能耗測算船用LNG燃料量［2］，2013年佛山市內(nèi)河貨運(yùn)船舶469艘，總功率195 062 kW，單艘功率416 kW，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)船用LNG按10 kW／h使用標(biāo)態(tài)天然氣0.6 m3，船舶每年運(yùn)行時(shí)間按240 d計(jì)，即10 kW／h每年將消耗標(biāo)態(tài)天然氣3 460 m3（換算LNG為5.49 m3），故單艘貨運(yùn)船舶每年平均使用大約228 m3LNG。

2013年，佛山市內(nèi)河航運(yùn)貨運(yùn)船舶469艘，凈載重量46.3×104t，即單艘平均載重量約1 000 t級(jí)，全年完成水路周轉(zhuǎn)貨運(yùn)總量53×108t·km，按單艘船舶平均運(yùn)距138 km計(jì)，每艘船舶年平均完成貨運(yùn)量約81.9×103t。根據(jù)每艘船舶年平均完成貨運(yùn)量可測算各港區(qū)完成的船舶航次，再通過平均每艘貨運(yùn)船舶每年使用的LNG量計(jì)算各港區(qū)消耗的LNG量，測算結(jié)果見表3。

根據(jù)佛山市《十二五交通發(fā)展規(guī)劃》預(yù)測2015年全市水路貨運(yùn)量為4 338.5×104t，并且繼續(xù)按2.41%增長預(yù)測2025年全市水路貨運(yùn)量為5 505.1× 104t。因此，按照上述方法預(yù)測，2015年、2025年分別需要530次、672次船舶航次完成貨運(yùn)量，消耗LNG約5.5×104t和7×104t。

表3　測算2013年各港區(qū)船用LNG需求量表

根據(jù)中商情報(bào)網(wǎng)2011年發(fā)布的《2011～2015年中國燃料油行業(yè)調(diào)研分析及市場預(yù)測報(bào)告》，預(yù)計(jì)到2015年，我國船用燃料油的需求量將由2010年的1 396×104t增長到1 867×104t。目前，交通運(yùn)輸部文件（交水發(fā)［2013］625號(hào)）《關(guān)于推進(jìn)水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用液化天然氣的指導(dǎo)意見》僅對內(nèi)河運(yùn)輸船舶能源消耗中LNG的比例提出了要求:到2015年，內(nèi)河運(yùn)輸船舶能源消耗中LNG的比例達(dá)到2%以上，到2020年達(dá)到10%以上。因此，2015年，預(yù)計(jì)我國船用燃料LNG消耗將超過約38×104t。

3　船用LNG燃料發(fā)展存在的問題及對策建議

3.1存在的問題

1）船舶改造成本會(huì)增大，同時(shí)維護(hù)費(fèi)用也會(huì)增加。多數(shù)廠家出于謹(jǐn)慎和降低成本的考慮，選擇改造后的船舶投入短途航線運(yùn)營甚至不改造。

2）部分柴油機(jī)廠和船廠等企業(yè)環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)前瞻性不足，對于LNG燃料船的改造和推廣積極性不高。

3）缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，相關(guān)法規(guī)也有待完善，一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用性不強(qiáng)，尚不符合中國航運(yùn)實(shí)際情況。

4）基礎(chǔ)配套設(shè)施嚴(yán)重不足，存在關(guān)鍵技術(shù)難題，阻礙船用LNG燃料的發(fā)展。

3.2對策建議

1）政府政策支持，資助補(bǔ)貼船用LNG發(fā)展，出臺(tái)利好政策。建議加大LNG政策的引導(dǎo)與相關(guān)資金支持，推動(dòng)船用LNG發(fā)展。建議通過減稅或補(bǔ)貼的方式、設(shè)立改造專項(xiàng)補(bǔ)貼、拉大柴油和船用LNG價(jià)格差和降低LNG的銷售價(jià)格等措施，來刺激船舶使用LNG。

2）增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，加深對清潔能源認(rèn)識(shí)，完善船用LNG相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)范，加強(qiáng)各部門、企業(yè)合作協(xié)調(diào)。建議國家聯(lián)合相關(guān)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)，盡快制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及政策法規(guī)，為內(nèi)河LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。加強(qiáng)跨部門、跨行業(yè)的組織協(xié)調(diào)工作，合力解決部門審批、船級(jí)社認(rèn)證、燃料供應(yīng)安全性、動(dòng)力配套等一系列問題。

3）政府制定嚴(yán)格的船舶排氣排放標(biāo)準(zhǔn)和燃油品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，開展二氧化碳排放權(quán)交易業(yè)務(wù)。建議加大落實(shí)環(huán)保政策法規(guī)力度，施以強(qiáng)制性的污染物排放控制手段，在我國水域盡快設(shè)立船舶污染物排放控制區(qū)。

4）加強(qiáng)科技支撐，完善基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)，攻克技術(shù)難關(guān)。建議國家增加研發(fā)資金，通過補(bǔ)貼方式鼓勵(lì)企業(yè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，加大燃料主機(jī)的設(shè)計(jì)研究，對于國外高端技術(shù)，建議引進(jìn)技術(shù)或開展技術(shù)合作。

4　結(jié)束語

在環(huán)保、政策以及市場的驅(qū)動(dòng)下，我國內(nèi)河船用LNG的發(fā)展日新月異，推進(jìn)船用LNG快速發(fā)展已是迫在眉睫，在發(fā)展過程中我們要正確面對客觀存在的問題，妥善解決好這些問題，我國船用LNG的發(fā)展才能提速。

參考文獻(xiàn)

［1］桂慧樵.“藍(lán)色動(dòng)力”為京杭運(yùn)河帶來綠色生機(jī)—LNG在船舶運(yùn)輸研發(fā)應(yīng)用紀(jì)實(shí)［N］.長江航運(yùn)報(bào)，2010-09-24 （1）.

［2］王亮.重慶船用LNG加注碼頭布局規(guī)劃發(fā)展預(yù)測研究［J］.中國水運(yùn)，2014，14（12）：279-281.

（編輯：周娟）

作者簡介：歐向波（1987－），碩士，從事天然氣工程設(shè)計(jì)及天然氣專項(xiàng)規(guī)劃管理工作。E-mail：oxb@fsgas.com。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.022

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：2095-1132（2016）01-0075-03