翁雨波中國船舶工業(yè)經(jīng)濟(jì)與市場(chǎng)研究中心科技與配套部部長(zhǎng)

航運(yùn)業(yè)承擔(dān)了全球80%以上的貨物運(yùn)輸，是全球大氣中NOx、SOx、CO2等排放的重要來源。為降低船舶排放，國際海事組織（IMO）對(duì)各類廢氣排放均出臺(tái)了相應(yīng)的法規(guī)，并逐步實(shí)施?？商娲剂鲜呛竭\(yùn)界實(shí)現(xiàn)CO2總排放量至2050年較2008年減少50%目標(biāo)的重要手段，也是降低NOx、SOx的排放的途徑之一，其發(fā)展應(yīng)用情況值得關(guān)注。

主要船用替代燃料

目前，船用可替代燃料主要有LNG、LPG、甲醇、生物燃料、氫氣五大類，以及電池系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)和風(fēng)力輔助推進(jìn)等三大系統(tǒng)。從各替代燃料應(yīng)用情況來看，LNG是應(yīng)用較為廣泛替代燃料，采用LNG作為燃料的船舶數(shù)量已經(jīng)超過500艘，且手持訂單超過300艘，而其他各類替代燃料應(yīng)用數(shù)量較小，均在10艘以下。在三大系統(tǒng)上，電池系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，目前已經(jīng)安裝應(yīng)用的船舶數(shù)量超過70艘，訂單數(shù)量超過80艘，而燃料電池系統(tǒng)和風(fēng)力輔助推進(jìn)系統(tǒng)正處于試驗(yàn)應(yīng)用階段，安裝應(yīng)用數(shù)量較少。

1、LNG動(dòng)力應(yīng)用最為廣泛

目前，LNG作為船用燃料應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，全球使用LNG作為動(dòng)力的船舶數(shù)量已經(jīng)超過500艘，且近幾年持續(xù)增長(zhǎng)。在現(xiàn)有LNG動(dòng)力船舶中，LNG運(yùn)輸船在現(xiàn)有LNG動(dòng)力船隊(duì)中占據(jù)69%。此外，客船、海工船、油船、集裝箱船及散貨船開始采用LNG動(dòng)力推進(jìn)，訂單比重逐漸增加。截至目前，全球共有513余艘LNG動(dòng)力船舶，其中379艘為L(zhǎng)NG運(yùn)輸船，135艘為非LNG運(yùn)輸船。此外，手持訂單中，LNG動(dòng)力船占比不斷提升，目前全球共有311艘船舶計(jì)劃采用LNG動(dòng)力，占手持訂單總艘數(shù)的7.6%，占總噸的15.7%。部分船舶也采用LNG Ready設(shè)計(jì)，從而在將來?xiàng)l件成熟時(shí)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)NG動(dòng)力。

2、電池動(dòng)力發(fā)展迅速

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球運(yùn)營中和擬建造電動(dòng)船舶（包含混合動(dòng)力和純電池動(dòng)力）數(shù)量為155艘，其中營運(yùn)船舶75艘，擬建造船舶80艘。純電動(dòng)船舶共有28艘，其中已經(jīng)運(yùn)營8艘，手持訂單19艘。從電動(dòng)船舶應(yīng)用船型上看，目前電動(dòng)船舶以車客渡船、客船為主，且主要分布在北歐地區(qū)。

3、其他替代燃料應(yīng)用進(jìn)展緩慢

除LNG燃料和電池動(dòng)力系統(tǒng)外，其他替代燃料仍處于發(fā)展的起步階段，市場(chǎng)接單相對(duì)偏少。

LPG：LPG與LNG類似，也是全球海運(yùn)的重要能源。目前，MAN已經(jīng)開發(fā)出ME-LGIP低速機(jī)，其可以以LPG為燃料，全球有4艘5.5萬載重噸采用LPG為燃料的LPG船正在建造中。

圖1. 全球LNG船隊(duì)規(guī)模

圖2. LNG動(dòng)力船型分布

表1 LNG動(dòng)力船船隊(duì)情況

表2 LNG Ready船船隊(duì)情況

甲醇：甲醇屬于可再生能源，也是全球海運(yùn)的重要化學(xué)品，近年來，MAN已經(jīng)開發(fā)了ME-LGI系列發(fā)動(dòng)機(jī)，可采用甲醇作為燃料。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球已有7艘甲醇運(yùn)輸船采用甲醇作為燃料，另有4艘正在建造中。

圖3 電池動(dòng)力船舶應(yīng)用情況（艘）

乙烷：乙烷也是全球貿(mào)易的重要化學(xué)品，MAN已經(jīng)開發(fā)了ME-GIE系列發(fā)動(dòng)機(jī)，可以采用乙烷作為燃料。目前全球已有4艘乙烷運(yùn)輸船采用乙烷作為燃料，另有2艘正在建造中。

生物燃料：生物燃料屬于可再生能源，目前ABC、Scania等發(fā)動(dòng)機(jī)廠商已經(jīng)開發(fā)出了生物燃料柴油機(jī)。目前全球有5艘采用生物燃料為動(dòng)力的船舶，另有4艘正在建造中，主要船型為客渡船。此外，馬士基等也在試驗(yàn)在傳統(tǒng)燃油中添加生物燃料的方式，從而達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用的效果。

氫燃料：2017年，比利時(shí)公司Cie.Maritime Belge SA（CMB）完成了雙燃料氫動(dòng)力渡輪Hydroville的建造，這是全球第一艘通過認(rèn)證的柴油和氫能雙燃料動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)客船。目前，氫燃料研究相對(duì)較少。

燃料電池：2018年7月，英國船廠Ferguson Marine聯(lián)合挪威康士伯海事、巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)公司等合作伙伴啟動(dòng)了氫燃料動(dòng)力客滾船HySeas III號(hào)建造項(xiàng)目，而美國Golden Gate Zero Emission Marine（GGZEM）公司將建造美國首艘氫氣燃料電池船Water-Go-Round號(hào)，該船將能運(yùn)輸84名乘客，最高航速可達(dá)22節(jié)。

風(fēng)帆動(dòng)力：風(fēng)力輔助推進(jìn)系統(tǒng)近幾年快速發(fā)展。芬蘭Norsepower公司制造的旋筒風(fēng)帆動(dòng)力裝置（Rotor Sails）已經(jīng)獲得了首個(gè)型式認(rèn)證，利用這套裝置船舶可以減少7%～10%的燃料消耗，并已經(jīng)安裝在馬士基油輪Maersk Pelican號(hào)等3艘船上。大連船舶重工建造的世界上第一艘機(jī)帆混合動(dòng)力VLCC船也采用了風(fēng)帆技術(shù)。

船用替代燃料未來發(fā)展前景

2018年，IMO已 經(jīng) 同 意 在2050年前，航運(yùn)業(yè)的總溫室氣體排放量將比2008年至少降低50%，并盡快在本世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)零碳排放，替代燃料是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段。目前，替代燃料的可獲得性、經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)發(fā)展水平是影響其大規(guī)模使用的重要因素，但在航運(yùn)業(yè)減排的大背景下，替代燃料未來發(fā)展必將迎來機(jī)遇期。

1、LNG/LPG

未來幾年內(nèi)，LNG船舶仍是替代燃料中最廣泛的一種，隨著基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善、更嚴(yán)格的航運(yùn)環(huán)境監(jiān)管下，將推動(dòng)LNG的發(fā)展應(yīng)用。根據(jù)LNG燃料加注聯(lián)盟SEALNG提供的信息顯示，從有限的供應(yīng)量來看，全球最大的25個(gè)港口中，有24個(gè)港口具有LNG燃料加注能力。而IBIA（國際燃油行業(yè)協(xié)會(huì)）預(yù)測(cè)，到2020年，航運(yùn)市場(chǎng)對(duì)LNG燃料需求將達(dá)到4%。

而LPG/乙烷等，隨著技術(shù)的成熟，未來也有可能首先在LNG運(yùn)輸船、乙烷運(yùn)輸船等上得到大規(guī)模應(yīng)用。

2、甲醇

甲醇燃料也是未來有可能大規(guī)模應(yīng)用的替代燃料。甲醇最大的優(yōu)勢(shì)在于不需要低溫儲(chǔ)存和絕熱，因而燃料艙的設(shè)計(jì)和建造非常簡(jiǎn)單，與LNG相比成本大大降低。此外，甲醇加注方便，在全球港口或傳統(tǒng)的船用燃料補(bǔ)給中心都較易獲取。在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上，甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)在現(xiàn)有部分雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上基本不需要任何改動(dòng)，只需要加上新的噴油器和燃料共軌系統(tǒng)，就可以使用甲醇作為燃料。就減排效果來說，甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)與LNG發(fā)動(dòng)機(jī)相差無幾，可以直接滿足目前的主要法規(guī)要求。歐盟海事局（EMSA）“甲醇和乙醇用作航運(yùn)替代燃料研究”項(xiàng)目比較了重油加后處理裝置、LNG和甲醇三種方案，其結(jié)果表明，對(duì)于僅在排放控制區(qū)（ECA）內(nèi)航行的船舶，甲醇優(yōu)勢(shì)高于LNG，與重油加后處理裝置的方案經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)。隨著甲醇燃料應(yīng)用研究的加快，甲醇在未來船用替代燃料市場(chǎng)應(yīng)用范圍將逐步加大。

3、生物燃料

生物燃料是實(shí)現(xiàn)零排放的重要能源。生物燃料在政策扶持下發(fā)展很快，近幾年取得了很大的成績(jī)，以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)，已經(jīng)形成規(guī)模，未來加緊向非糧原料生產(chǎn)轉(zhuǎn)型；以廢油等為原料的生物柴油生產(chǎn)，也已步入產(chǎn)業(yè)化道路。目前，生物燃料已經(jīng)在車用市場(chǎng)占有一定的市場(chǎng)份額，隨著與傳統(tǒng)柴油摻燒技術(shù)的不斷成熟，生物燃料在航運(yùn)中需求也將逐步提升。

4、電池動(dòng)力

鋰電池作為清潔能源，已成為船舶動(dòng)力行業(yè)熱點(diǎn)之一，近幾年迎來爆發(fā)式的增長(zhǎng)。發(fā)展速度快、應(yīng)用船型廣、零排放、低噪音的電動(dòng)船舶已成為實(shí)現(xiàn)船舶工業(yè)節(jié)能減排和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要路徑。同時(shí)，在新能源汽車發(fā)展的帶動(dòng)下，動(dòng)力電池、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在成本控制、技術(shù)等方面都有了大幅度提升。純電動(dòng)和混合動(dòng)力船舶未來市場(chǎng)需求將穩(wěn)步提升。

5、燃料電池

受成本、安全、壽命等多種因素影響，燃料電池在民用船舶領(lǐng)域目前尚不具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的條件，但是隨著國際公約法規(guī)對(duì)船舶排放要求的日益嚴(yán)格，燃料電池系統(tǒng)卓越的排放性能有可能將其推向船舶動(dòng)力市場(chǎng)的新風(fēng)口。目前限制船用燃料電池系統(tǒng)走向大規(guī)模商業(yè)化的歸根結(jié)底還是技術(shù)與成本問題，但隨著技術(shù)的不斷革新，燃料電池將有可能打破現(xiàn)有的船用動(dòng)力系統(tǒng)格局，在船舶上的應(yīng)用范圍將逐步擴(kuò)大。

6、風(fēng)力輔助推進(jìn)

風(fēng)帆動(dòng)力是可再生清潔能源，是助力航運(yùn)業(yè)減排重要方案。目前，風(fēng)帆輔助推進(jìn)技術(shù)正加快發(fā)展，通過將風(fēng)力輔助推進(jìn)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)計(jì)算技術(shù)在不斷結(jié)合，實(shí)時(shí)計(jì)算風(fēng)向、風(fēng)速與船舶航行狀態(tài)。未來，風(fēng)帆動(dòng)力將作為輔助動(dòng)力得到大規(guī)模應(yīng)用。