李銀濤 ＊趙 楠

（1.中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海200011；2.海裝駐上海地區(qū)第八軍事代表室 上海200011）

引 言

隨著全球氣候出現(xiàn)多變性，冰川融化變成海洋、雪山融化露出石峰、城市雨水酸化、霧霾頻發(fā)、PM2.5居高不下……，人類賴以生存的地球環(huán)境正面臨著嚴峻挑戰(zhàn)，各國政府以及國際組織正不斷通過制定新的政策，發(fā)布新的法規(guī)，鼓勵能源結(jié)構(gòu)調(diào)整來極力減少工業(yè)，航運等給大氣帶來的污染。

根據(jù)挪威船級社（DNV·GL）2018年發(fā)布的《世界能源轉(zhuǎn)型展望-到2050年的全球和區(qū)域預(yù)測》，如圖1所示［1］，目前以及將來世界運輸行業(yè)對能源的需求將一直以公路運輸為主，海運對能源的需求僅次于航空運輸，并在未來數(shù)年內(nèi)保持小幅增長。大部分海運碼頭均位于沿海城市，貨物裝卸期間排放的尾氣對城市大氣有著直接的影響，硫氧化物排放控制區(qū)（SECA）以及氮氧化物排放控制區(qū)（NECA）的設(shè)立是城市藍天保衛(wèi)戰(zhàn)中極為重要的一步。

圖1 世界運輸行業(yè)能源需求量

為了滿足SECA和NECA對船舶排放尾氣的限值要求，在燃料上除選擇低硫燃油外，還可以尋求其他可以替代石油燃料的清潔綠色燃料，或是尋求零排放的動力方案。在推進動力的方案選擇上，結(jié)合船東實際需求及建造成本，優(yōu)先選用節(jié)能環(huán)保的方案，并根據(jù)實際情況決定是選用綠色的替代燃料還是使用傳統(tǒng)石油燃料并增加尾氣后處理設(shè)備。

1 限值要求

當前規(guī)則規(guī)范對船舶排放尾氣中的CO2、SOX，NOX含量有著具體量化的指標。新船能效設(shè)計指數(shù)（EEDI）的實質(zhì)是將船舶能耗折算成CO2排量與船舶有效能耗折算成CO2排量的比值，該比值越高說明船舶能源利用的效率越低。因此，通過對船舶EEDI指數(shù)的控制，即可實現(xiàn)船舶對CO2減排的目的。EEDI指數(shù)與動力系統(tǒng)的傳遞效率、柴油機的燃油消耗率以及船體性能等均有關(guān)系，本文著重對如何降低尾氣中SOX和NOX的含量進行比較分析。

船舶排放尾氣中SOX的來源完全來自于燃料，柴油機燃燒過程中無法通過柴油機自身降低SOX的含量，所以對尾氣中SOX的控制主要是依托燃料的選擇或是增加脫硫洗滌塔對尾氣進行凈化處理。

船舶排放尾氣中NOX的產(chǎn)生與燃料本身沒有直接關(guān)系，NOX產(chǎn)生于氣缸內(nèi)高溫高壓燃燒使空氣中的氮氣氧化，因此對尾氣中NOX的控制主要依托柴油機的選型或是增設(shè)如廢氣再循環(huán)（EGR）、選擇催化還原（SCR）等尾氣后處理設(shè)備。

1.1 燃料中硫含量限值要求

MARPOL 公約附則 VI、EU 法令及 CARB 法規(guī)相繼制定或?qū)嵤┝诵碌腟OX排放控制標準，要求船舶在指定區(qū)域（如MARPOL 公約附則VI 規(guī)定的排放控制區(qū)、歐盟港口、加利福尼亞沿岸24 n mile海域及港口）使用硫含量不超過0.10% m/m 的燃油。此外，中國香港特區(qū)以及中國大陸排放控制區(qū)實施方案也相繼實施了新的SOX排放控制標準，要求船舶在指定區(qū)域內(nèi)航行或停泊時使用的燃油硫含量不超過 0.50 % m/m 。［2］

毫無疑問，2020限硫令對航運有著深遠影響，無論是對油料供應(yīng)商、船東、船廠、設(shè)備商、設(shè)計公司還是對港口當局。當前全球硫氧化物排放控制區(qū)分布見下頁圖2。［3］

1.2 尾氣中NOX的限值要求

除2016年美國海域設(shè)立的NECA外，2021年波羅的海和北海區(qū)域設(shè)置的NECA也即將生效，針對的是2021年1月1日之后鋪龍骨的新建船舶。如下頁圖3所示。

NECA區(qū)域?qū)OX的排放限值對應(yīng)于國際海事組織（IMO）規(guī)定的第3階段排放（Tier III）標準，該限值與柴油機的額定轉(zhuǎn)速有著直接關(guān)系，低速柴油機與中速柴油機的NOX排放限值不同，額定轉(zhuǎn)速越高，NOX的限值越低，不同轉(zhuǎn)速下NOX在不同階段的限值如下頁圖4所示。

圖2 硫氧化物排放控制區(qū)分布圖

圖3 氮氧化物排放控制區(qū)分布圖

圖4 柴油機氮氧化物排放限值

從圖2和圖3可見，所有的氮氧化物排放控制區(qū)都是硫氧化物排放控制區(qū)。交通運輸部關(guān)于印發(fā)船舶大氣污染物排放控制區(qū)實施方案的通知（即“交海發(fā)［2018］168號”文）對排放控制區(qū)有較具體的說明。因此，在沒有裝設(shè)脫硫洗滌塔的情況下，NECA區(qū)域必須使用低硫燃油或不含硫分的燃料。

2 應(yīng)對措施及比較

隨著日趨嚴格的尾氣排放限值，人們試圖尋找能夠滿足要求的各種燃料。受生產(chǎn)鏈和供應(yīng)鏈等各種因素的影響，目前為止尚未找到一種能夠完全替代石油燃料且能持續(xù)供給的綠色燃料。面對2020限硫令及2021 Tier III，船舶燃料市場出現(xiàn)了多種燃料并存的局面，但每種燃料的使用又遇到了不盡相同的困難。面對這種“亂象”，我們該如何選擇？面對不同燃料，我們又如何去解決主要矛盾？面對將來，我們應(yīng)該進行什么樣的知識儲備以應(yīng)對將來新的清潔能源？圖5所列的主要可實施方案中，風向標指向何方？

圖5 船舶未來的動力燃料風向標

截止目前，為應(yīng)對該限硫令，主要采用以下4種方案：

（1）高硫燃油+脫硫洗滌塔；

（2）燃用低硫油；

（3）以LNG為燃料；

（4）采用電池提供動力及電力。

為滿足Tier III，目前主要采用的方案有以下4種：

（1）柴油機采用廢氣再循環(huán)（EGR）；

（2）尾氣采用選擇性催化還原（SCR）；

（3）選用燃氣模式下（以LNG為燃料）可直接滿足Tier III的內(nèi)燃機；

（4）采用電池提供動力及電力。

綜上所述，限硫令主要從燃料層面解決，燃料層面沒解決的就在尾氣處理環(huán)節(jié)解決，即增加脫硫裝置。Tier III可以通過柴油機自身技術(shù)更新解決，如燃用天然氣、機體增加尾氣處理裝置，柴油機自身沒解決的，則在尾氣后增設(shè)脫硝裝置。

當然，從技術(shù)層面上講，還有其他很多途徑可以滿足限硫令及Tier III的要求，后文也將進行初步比較分析。

2.1 高硫燃油+脫硫裝置+脫硝裝置

在2012年之后，國際海域航行的船舶主要使用硫含量不高于3.5% m/m 的燃油，這類船舶如果需要進入SECA和NECA，若不更換原有設(shè)備，則需在柴油機排氣管上增加脫硫裝置和脫硝裝置。

燃料中的硫含量越高，脫硫裝置的尺寸越大，相關(guān)配套服務(wù)的泵組及艙柜容量也越大，設(shè)備越重且耗電量也越大。而脫硝裝置的容量則與柴油機的輸出功率（煙氣量）息息相關(guān)。圖6羅列出燃用高硫燃油的船舶在滿足SECA和NECA要求時所需要增加的尾氣后處理設(shè)備。

圖6 使用高硫燃油滿足SECA和NECA的途徑

對于已營運船，為滿足限硫令及Tier III的要求并保持現(xiàn)有燃油類型不變，可直接增加尾氣后處理設(shè)備來降低尾氣中的SOX、NOX含量，這無疑是改動量最小的方案。其加裝周期短，可實施性強。如果增加尾氣后處理設(shè)備后船舶原電站依然夠用，機艙主要設(shè)備、油艙及供油管路等均不會發(fā)生變化，除機艙內(nèi)會增加一些為尾氣后處理設(shè)備服務(wù)的艙柜和泵組外，主要變化來自于煙囪布置與擴容。

脫硫裝置即脫硫洗滌塔，在陸地上尤其是火力發(fā)電廠上的應(yīng)用相當成熟，維護較簡單，日常消耗主要是氫氧化鈉（NaOH）溶液，其基本原理是用堿性的NaOH溶液中和煙氣中的SOX，主要反應(yīng)過程式為

脫硫洗滌塔系統(tǒng)分為開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和混合式系統(tǒng)，目前已經(jīng)安裝脫硫洗滌塔的項目多數(shù)選擇了簡單的開式系統(tǒng)，但開式系統(tǒng)將對大氣的污染轉(zhuǎn)移到了對海洋的污染，因此當前已有數(shù)十個國家及港口（如中國、新加坡、比利時、德國、愛爾蘭、挪威、立陶宛和巴拿馬等）已明確禁止裝有開式脫硫洗滌塔系統(tǒng)的船舶進入其水域，并且這個團體成員還在不斷增加。

廢氣再循環(huán)（EGR）脫硝主要是在柴油機內(nèi)部完成，即將燃燒后的部分廢氣送入到氣缸參與燃燒，以減小燃燒過程中的含氧量，降低燃燒過程的壓力峰值，從而實現(xiàn)減少NOX生成的目的。圖7所示為安裝有EGR的低速柴油機。

圖7 配套EGR的低速柴油機

選擇性催化還原裝置（SCR）的主要工作原理是用尿素溶液中含有的NH3成分來將尾氣中的NOX通過催化還原成N2，其主要反應(yīng)過程為：

根據(jù)催化還原時廢氣的壓力，SCR系統(tǒng)可分為高壓SCR系統(tǒng)（HP SCR）和低壓SCR系統(tǒng)（LP SCR）。由于低速柴油機增壓器后的廢氣溫度較低，有時達不到催化還原所需的溫度，為了提高廢氣溫度，可先使氣缸內(nèi)排出的高溫廢氣進入SCR裝置，凈化處理后的廢氣再進入增壓器。這種安裝在增壓器進氣前的SCR裝置稱為HP SCR，反之，安裝在增壓器廢氣排出口后的SCR裝置稱為LP SCR。

圖8和圖9分別表示了HP SCR系統(tǒng)和LP SCR系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及基本工作流程。

圖8 配套HP SCR裝置的低速柴油機

圖9 配套LP SCR裝置的低速柴油機

低速柴油機配套LP SCR系統(tǒng)依然存在因廢氣溫度低而無法正常工作的情況，此時我們需要在SCR反應(yīng)器內(nèi)或之前增設(shè)助燃裝置來提高煙氣溫度以滿足催化還原的溫度需求。通過初步比較，HP SCR一般僅用作低速柴油機，其設(shè)備主要占用機艙空間，外部排氣管路較為簡單。LP SCR的反應(yīng)器一般布置在機艙煙囪內(nèi)，排氣管路布置較為復雜，同等功率的反應(yīng)器尺寸較HP SCR系統(tǒng)大很多，需要較大的煙囪空間。因此，對于低速機，在主機廠家許可時，一般優(yōu)先選用HP SCR方案，避免設(shè)備尺寸過大引起的設(shè)備過重、重心過高難以布置以及增加助燃裝置等額外問題。對于中高速柴油機，因渦輪增壓器廢氣進口沒有廢氣集合管，只能通過增加LP SCR達到尾氣脫硝的目的。

使用高硫分脫硫洗滌塔最大的好處是船東可以繼續(xù)使用硫含量不高于3.5% m/m的高硫燃油，在低硫油價格高且無統(tǒng)一標準的情況下，高硫分脫硫洗滌塔在實際解決方案中比其他方案略勝一籌。LP SCR系統(tǒng)不涉及到柴油機自身的改裝，因此老船改造項目多使用LP SCR系統(tǒng)。對于新造船上的低速機，優(yōu)先考慮使用EGR或HP SCR系統(tǒng)進行脫硝；對于中高速機，一般使用LP SCR系統(tǒng)進行脫硝。

2.2 低硫燃油+脫硝裝置

相對于高硫燃油增加尾氣后處理的方案，使用低硫燃油可以不需要脫硫洗滌塔即可滿足在SECA航行的要求。

因NOX主要產(chǎn)生于燃油在氣缸內(nèi)的燃燒過程，使用低硫燃油后的脫硝方案原理與上節(jié)高硫方案相同。圖10為使用低硫燃油時滿足SECA和NECA要求的配置方案，除不需要脫硫洗滌塔外，其他原理與圖6相同。

圖10 使用低硫燃油滿足SECA和NECA的途徑

不過在限硫令實施之初，低硫燃油相對于傳統(tǒng)燃油高昂的價格讓很多船東望而卻步，并且目前低硫油尚未形成完整的供應(yīng)鏈，各國以及各個低硫油供應(yīng)商所供應(yīng)的低硫燃油差異性較大，實際使用過程中極易導致柴油機運行不穩(wěn)定或發(fā)生故障。目前低硫燃油的獲得途徑主要有以下3種：

（1）通過加工低硫原油生產(chǎn)低硫重質(zhì)燃料油，獲取過程如圖11所示。受低硫原油資源限制，這種低硫重質(zhì)燃料油的產(chǎn)量難以滿足全球所有船舶的燃料需求。

圖11 對低硫原油加熱獲取低硫燃油

（2）調(diào)和低硫油，即將低硫含量的燃油與高硫含量的燃油，按一定比例混合調(diào)制生產(chǎn)出滿足IMO及ISO 8217要求的低硫燃油。

（3）對渣油進行降硫煉化加工，需要對現(xiàn)有燃油加工廠進行升級改造，需要有良好的市場前景讓決策者決心投資改造。

為滿足SECA要求，老船改造項目中，除加裝脫硫洗滌塔外，也有大量船舶選擇對船舶燃油系統(tǒng)進行低硫燃油改造。在對柴油機、鍋爐等燃油設(shè)備進行低硫油改造的同時，應(yīng)完善不同燃油間的切換程序及管道內(nèi)高硫含量燃油的清洗程序，確保有足夠的時間將管道內(nèi)高硫的燃油置換成低硫燃油；同時針對未來使用的低硫燃油特性，需要確認燃油系統(tǒng)是否需要冷卻或冷凍來確保燃油進機前的黏度。新船設(shè)計時，大部分船東直接選擇了按照低硫油進行系統(tǒng)設(shè)計，尾氣后處理僅考慮使用脫硝裝置。

2.3 LNG燃料+脫硝裝置（按需）

相對于常規(guī)油燃料，LNG作為一種已經(jīng)被廣泛認可的清潔能源，越來越多地被用作船舶推進及電力燃料。LNG作為燃料時可減少20%～25% CO2排放量，減少85%～90% NOX排放量，且?guī)缀鯖]有硫氧化物及可吸入顆粒物的排放［4］。表1［5］列出了當量熱值條件下，LNG燃料與柴油的質(zhì)量比較。由該表可見，單位質(zhì)量的LNG燃料能量密度更高。

表1 當量熱值天然氣與柴油對比表

LNG燃料中幾乎不含有硫成分，可完美解決其作為燃料時尾氣中SOX及PM排放問題，但NOX是空氣中的氮氣在氣缸內(nèi)高溫高壓的燃燒過程中氧化產(chǎn)生，與燃料的成分無關(guān)。部分柴油機在以LNG為燃料的燃氣模式運行時，尾氣中的NOX需要經(jīng)脫硝裝置處理后才能達到Tier III的排放標準。使用LNG和其他氣體燃料時滿足硫氧化物及氮氧化物排放的途徑參見圖12。

由圖12可見，雙燃料中速機和WinGD品牌的雙燃料低速機在燃氣模式下無需脫硫和脫硝裝置，便可滿足排放控制區(qū)內(nèi)SOX及NOX的排放要求。硫分越高的燃油尾氣，后處理系統(tǒng)越復雜；氣缸內(nèi)工作溫度越高，工作壓力越大的柴油機，尾氣后處理系統(tǒng)也越復雜。

圖12 使用LNG滿足SECA和NECA的途徑

以LNG為代表的氣體燃料發(fā)動機在燃氣模式下的尾氣后處理系統(tǒng)雖然簡單，但LNG燃料的處理及供應(yīng)系統(tǒng)卻較為復雜，涉及到低溫、高壓以及危險區(qū)等眾多普通船員不熟悉的領(lǐng)域。除去LNG燃料的價格因素，LNG燃料的處理與供應(yīng)系統(tǒng)的初期投資以及LNG燃料可獲得的便利性，成為了船東的首要關(guān)注點。

下頁圖13所示為LNG燃料處理與供應(yīng)系統(tǒng)的基本組成，包含LNG燃料儲存艙、加注系統(tǒng)、燃料供給泵、氣化器、緩沖罐以及控制系統(tǒng)等。不同的氣體燃料發(fā)動機供氣壓力不盡相同，LNG燃料處理及供應(yīng)系統(tǒng)隨供氣壓力的變化而出現(xiàn)較大差異性。一般來說，供氣壓力越高，燃氣處理及供應(yīng)系統(tǒng)就越復雜。

從燃燒產(chǎn)物來看，LNG作為燃料確實是一種理想的綠色能源，但甲烷作為LNG中的主要成分，其泄漏除對設(shè)備及人員存在危害外，對大氣的污染也應(yīng)引起重視。甲烷對大氣造成溫室效應(yīng)的效果是二氧化碳的20多倍，也許將來尾氣中甲烷的逃逸量如同現(xiàn)在的CO2、SOX和NOX，也會作為一項主要的考核指標納入法規(guī)。

除LNG外，還有其他類似的烴類、醇類燃料，燃燒后的產(chǎn)物也只有CO2和水，如乙烷，丙烷以及甲醇等，在技術(shù)應(yīng)用上也都有實際業(yè)績，但因為這些物質(zhì)作為燃料的可獲得性較差，目前僅用于專用運輸船上，無法大范圍推廣。如乙烷運輸船上可使用乙烷作為燃料，甲醇運輸船上可以使用甲醇作為燃料等。

圖13 LNG燃料處理及供應(yīng)系統(tǒng)典型組成

隨著天然氣燃料發(fā)動機技術(shù)，配套供氣系統(tǒng)及其控制技術(shù)的逐漸成熟，已有越來越多的船舶開始使用LNG為動力及電力燃料，并且覆蓋到幾乎所有的主流船型，此外還有很多處于觀望中的船東在新船建造階段就申請了LNG Ready附加符號，為船舶將來改裝成LNG燃料動力船提供了可實施性方案。這種“預(yù)備”在顯示出觀望態(tài)度的同時也反映了未來船舶燃料的發(fā)展趨勢，但同時也說明了LNG燃料的價格及可獲得性、投資回報等還沒有達到船東的預(yù)期，當前還無法完全替代正在使用的石油燃料。一旦LNG燃料的可獲得性以及成本相對于油燃料有較大優(yōu)勢，LNG作為船舶動力及電力的燃料將會迅速發(fā)展。

2.4 純電池推進

隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展，已有相當數(shù)量的船舶使用了純蓄電池電力推進，純蓄電池推進最大的優(yōu)點在于可以完全實現(xiàn)尾氣零排放。

作為推進的蓄電池體積龐大，碼頭充電時間無法與油燃料的加注時間相比，且蓄電池的續(xù)航力令人堪憂。尤其是遠洋船舶或是裝卸貨時有較大電力需求的液貨船及液化氣船，蓄電池推進可能就遇到了發(fā)展的瓶頸。當然，岸電的使用可以有效解決這一矛盾，即蓄電池僅用作海上推進，港口停泊工況及裝卸貨工況均可使用岸電，使用岸電作業(yè)過程中可以完成對電池的充電。

受工業(yè)發(fā)展及蓄電池總?cè)萘肯拗?，目前純蓄電池推進僅適合于短航程及裝機功率需求小的船舶。

另外，隨著近年來燃料電池技術(shù)不斷發(fā)展，以氫燃料電池為典型的燃料電池也取得了長足進步，實現(xiàn)了小區(qū)域范圍的應(yīng)用。燃料電池直接將化學能轉(zhuǎn)化為電能，用以取代發(fā)電機組或直接作為推進能源，無運轉(zhuǎn)部件大大降低了噪聲及振動。以氫燃料電池為典型的燃料電池雖然具有很多好處，但當前其昂貴的初期投資和營運成本往往令船東無法承受，望而卻步。

2.5 混合動力推進

混合動力推進兼具傳統(tǒng)動力推進系統(tǒng)的便利性以及電池推進的環(huán)保性?；旌蟿恿ο到y(tǒng)一般與中速柴油機配合使用，在排放控制區(qū)外，中速主推進柴油機可以0.5% m/m的燃油為燃料，通過減速齒輪箱驅(qū)動可調(diào)螺距螺旋槳給船舶提供推進動力，主機富裕的功率可以通過齒輪箱PTO驅(qū)動軸帶發(fā)電機提供正常航行時的船舶用電，并給蓄電池充電。在排放控制區(qū)內(nèi)航行時，主機及發(fā)電機均停運，由船上的蓄電池提供推進及船舶其他系統(tǒng)設(shè)備的電力需求；港口停泊及裝卸貨期間，使用岸電完成裝卸貨并給蓄電池充電。

混合動力推進系統(tǒng)的配置可以根據(jù)船舶的實際需求進行個性化的定制，具有極高的靈活性?；旌蟿恿ν七M中，船舶推進采用了電力推進（如圖14所示），但無論采用哪種推進型式，使用工況基本一致，即：在排放控制區(qū)外使用油燃料，不設(shè)尾氣后處理設(shè)備，同時完成電池充電；排放控制區(qū)內(nèi)使用蓄電池推進，港口作業(yè)使用岸電并完成充電。

圖14 典型混合動力推進系統(tǒng)

鑒于目前蓄電池容量及電池空間布置的限制，混合動力推進雖然具有常規(guī)推進系統(tǒng)的便利性以及蓄電池推進的環(huán)保性，但蓄電池的總裝機容量還無法匹配所有噸位船舶的電力需求，所以實際應(yīng)用需要根據(jù)航線及本船電力需求進行可行性論證。

2.6 氫燃料

氫氣作為能源載體的使用才剛剛出現(xiàn)。氫氣作為一種燃燒后僅生成水的清潔能源也逐步進入船舶燃料的選項里。以氫氣為燃料能完美解決尾氣排放限值中的CO2、SOX、NOX以及PM等所有問題。

促使氫氣作為燃料的主要有以下兩個因素：

（1）風能、太陽能、水勢能等間歇性可再生能源具有季節(jié)性及不穩(wěn)定性，這些能源難以并入電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電力輸出，且這些能源大規(guī)模部署后的供電超過了基本需求，電價也較低廉。在這些電能富足且廉價的地區(qū)可通過電解水來制取氫氣，并將氫氣液化儲存，通過管道或槽車，鐵路及船等交通工具運送至需要的地方。

（2）環(huán)保的驅(qū)使。無論是陸地的工廠還是海洋中的船舶，尾氣排放限值要求的提高驅(qū)使人們尋找能夠替代石油的綠色燃料，氫氣無疑就成為最佳綠色燃料。

但液態(tài)氫的儲存和運輸溫度較LNG更低，且相關(guān)設(shè)備配套并不成熟，沒有規(guī)?；l(fā)展，所以氫氣雖然是最佳的綠色燃料，但以氫氣為燃料的船用發(fā)動機卻不成熟，氫氣發(fā)動機開發(fā)成本高，相對于通用使用氫氣為燃料的燃料電池，缺少市場競爭力。并且目前氫燃料電池的價格和使用成本還較高，所以氫燃料雖然環(huán)保，以氫氣為載體的能源目前還無法大規(guī)模應(yīng)用。

2.7 其他替代燃料

（1）生物燃料。生物燃料最好的例子就是木材、木炭和秸稈等，其最大的優(yōu)點在于其本身存在于大自然中，被認為是碳中性（carbon neutral），燃燒后不計入碳排放量。船舶受空間限制，且生物燃料技術(shù)沒有普及，目前尚無船舶使用生物燃料的報道。最有可能得到應(yīng)用的生物燃料是生物柴油。在大多數(shù)情況下，先進的生物燃料比化石燃料更昂貴。

（2）風能、太陽能、潮汐能等技術(shù)在理論上可以在船上進行利用，但受建造成本、空間布置、裝機容量、發(fā)電效率和持續(xù)穩(wěn)定性等眾多因素影響，僅能作為船舶的輔助能源進行利用，也無法大規(guī)模應(yīng)用。

（3）核能也是用于發(fā)電的理想清潔能源，因其優(yōu)越的自持力，目前主要用于軍方船舶及破冰船。核能的利用尚無完整的規(guī)范體系，并且燃料的可獲得性差。所以如生物燃料、風能、太陽能和核能等燃料或能源本身是理想的清潔燃料或能源，但僅能小范圍內(nèi)作為輔助進行應(yīng)用，不具備大規(guī)模應(yīng)用的可行性。

3 結(jié) 語

對限硫令及Tier III的要求，各單位及部門都在設(shè)法積極應(yīng)對，但縱觀目前所有可行方案，尚無十全十美的方案能解決所有矛盾。本文旨在于對不同燃料及解決方案進行簡單分析，以期拋磚引玉，給設(shè)計者及決策者一些啟示。

在未來數(shù)十年內(nèi)，船舶燃料依然會是以石油燃料為主，完善低硫油標準，確保低硫油供應(yīng)質(zhì)量，完善低硫油價格體系，這是大勢所趨。在將來，3.5% m/m的高硫燃油將會比0.1% m/m的低硫燃油更難以獲得。因此，在當前限硫令背景下，因經(jīng)濟性因素，安裝或改裝脫硫洗滌塔相對于使用低硫燃油略勝一籌，脫硫洗滌塔在燃料過渡期得到了良好的應(yīng)用，尤其是老船改裝以及2020年左右建造的船舶。

目前，為滿足船舶經(jīng)濟性需求及減少排放，船舶設(shè)計中對線型的優(yōu)化，船體節(jié)能附體以及水動力優(yōu)化的需求越來越高。為滿足船舶排放限值的逐步提高，船舶總的發(fā)展趨勢表現(xiàn)為設(shè)計航速降低，尤其是裝機功率較大的集裝箱船降速尤為明顯。

隨著環(huán)保要求的提高，石油燃料在能源結(jié)構(gòu)中的比例也在逐步降低。近年來，LNG、蓄電池等新興能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例逐步上升，隨著LNG燃料的可獲得性以及產(chǎn)業(yè)配套的健全，LNG燃料的處理及供應(yīng)系統(tǒng)建造成本也會逐步降低，LNG作為船舶燃料也是未來主要發(fā)展趨勢之一。此外，隨著電池技術(shù)的發(fā)展，混合動力推進因其自持能力強，不需要尾氣后處理裝置，以及技術(shù)成熟且對船員沒有額外要求等眾多優(yōu)點，將來會有良好的應(yīng)用前景。

為滿足排放要求，除結(jié)合實際船舶對燃料的需求外，我們還應(yīng)知曉各種應(yīng)對措施的優(yōu)點，并且充分評估各種方案可能帶來的風險。