相關(guān)行業(yè)應(yīng)以市場(chǎng)份額占比大的主力船型為重點(diǎn)，大力推動(dòng)船舶動(dòng)力技術(shù)加快向低碳、零碳方向發(fā)展，努力進(jìn)行關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和自主技術(shù)裝備系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。

“全球正合作應(yīng)對(duì)氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，國(guó)際海事組織（IMO）不斷加碼船舶碳排放控制，歐盟加快實(shí)施碳排放權(quán)交易機(jī)制，全球造船及航運(yùn)市場(chǎng)正從傳統(tǒng)燃油船舶體系向環(huán)保船舶新體系轉(zhuǎn)變。”這是中國(guó)船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)近期發(fā)布的《2020年船舶工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析》對(duì)船舶燃料發(fā)展動(dòng)態(tài)的表述。

業(yè)內(nèi)人士表示，近年來，國(guó)際航運(yùn)減排的成績(jī)有目共睹，船舶燃料動(dòng)力技術(shù)的創(chuàng)新在其中發(fā)揮了重要作用。在IMO船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略實(shí)施和中國(guó)提出2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的背景下，相關(guān)行業(yè)應(yīng)以市場(chǎng)份額占比大的主力船型為重點(diǎn)，大力推動(dòng)船舶動(dòng)力技術(shù)加快朝低碳、零碳方向發(fā)展，努力進(jìn)行關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和自主技術(shù)裝備系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。

碳減排“加速鍵”已開啟

在2020年9月22日進(jìn)行的第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上，國(guó)家主席習(xí)近平指出，中國(guó)將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在2020年12月12日慶祝《巴黎氣候協(xié)定》簽署五周年的網(wǎng)絡(luò)峰會(huì)上，習(xí)近平表示，到2030年中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將下降65%以上。這意味著中國(guó)按下了碳減排的“加速鍵”。

中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司旗下第七一一研究所總工程師王鋒分析認(rèn)為，2030年前后中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰后，還需持續(xù)減排30年，在這一過程中，能源、工業(yè)、交通、建筑等領(lǐng)域只有加速低碳轉(zhuǎn)型才能推動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

中國(guó)船東協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)張守國(guó)表示，中國(guó)在高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的道路上，對(duì)航運(yùn)業(yè)碳減排有更高的期望和要求，這對(duì)我國(guó)航運(yùn)業(yè)而言是不小的壓力。無論是遠(yuǎn)洋船，還是近海和內(nèi)河船，都要求動(dòng)力整體向低碳、零碳轉(zhuǎn)型。

中國(guó)船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)部門負(fù)責(zé)人謝予認(rèn)為，面對(duì)日益嚴(yán)峻的減排形勢(shì)，船舶工業(yè)主要從優(yōu)化船型、提高主機(jī)性能、采用新型推進(jìn)系統(tǒng)與動(dòng)力裝置等方面采取了積極的應(yīng)對(duì)措施。要幫助航運(yùn)船舶實(shí)現(xiàn)運(yùn)行低碳化，重點(diǎn)就是推動(dòng)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的低碳技術(shù)發(fā)展。

現(xiàn)有技術(shù)遠(yuǎn)不能支撐目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)IMO的分析，到2025年，現(xiàn)有技術(shù)基本能夠?qū)崿F(xiàn)船舶能效指數(shù)（EEDI）第三階段目標(biāo)（比2000~2010年間建造船舶提高30%的碳效率），但要在2030~2050年實(shí)現(xiàn)提高40%~70%碳效率的目標(biāo)，現(xiàn)有的船舶動(dòng)力技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足。

業(yè)界專家分析認(rèn)為，航運(yùn)業(yè)減排即船舶發(fā)動(dòng)機(jī)減排。發(fā)動(dòng)機(jī)減排主要有兩種途徑，一種是提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，另一種是尋找替代燃料。無論哪一種途徑，對(duì)船舶動(dòng)力技術(shù)而言都意味著巨大的挑戰(zhàn)。

據(jù)了解，當(dāng)前，船用中速柴油機(jī)和高速柴油機(jī)最低燃油消耗為180克/千瓦時(shí)～195克/千瓦時(shí)，熱效率為42%~47%；船用低速柴油機(jī)最低燃油消耗率為155克/千瓦時(shí)～170克/千瓦時(shí)，熱效率為50%～54%。通過采用增大壓縮比、提高升壓比、降低預(yù)脹比等方式提升熱效率技術(shù)，中速機(jī)、高速機(jī)和低速機(jī)的熱效率都存在5%左右的提升空間。

因此，2030年碳減排40%的目標(biāo)，可以通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率及混合動(dòng)力、低碳燃料等實(shí)現(xiàn)。但要在2050年碳減排70%，即使將發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率提升至上限也難以達(dá)成，只有碳中和燃料或零碳燃料技術(shù)的突破才有可能助推這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

目前，以甲醇、液化天然氣（LNG）為代表的低碳燃料發(fā)展速度加快，零碳燃料尤其是氫燃料、氨燃料等清潔替代燃料也逐漸被關(guān)注。不過，未來船用燃料的格局仍然不是很清晰。中國(guó)遠(yuǎn)洋海運(yùn)集團(tuán)有限公司科技與信息化管理本部總經(jīng)理劉一凡分析認(rèn)為，船用LNG動(dòng)力要想獲得迅速而廣泛的使用，其價(jià)格優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)性和可獲得性還需進(jìn)一步提升，甲烷逃逸問題也要得到解決。

液化石油氣（LPG）作為提煉原油的副產(chǎn)品，由于在來源、產(chǎn)量等方面缺乏LNG所具有的優(yōu)勢(shì)，僅適用于某些氣體運(yùn)輸船，尤其是LPG運(yùn)輸船。甲醇的減排效果與LNG相差無幾，但能量密度低。與目前的液體礦物燃料相比，甲醇燃料的加注頻率要高出2~3倍。這使甲醇對(duì)遠(yuǎn)洋船舶的吸引力大大降低。

氫燃料或含氫燃料或成主流。但目前來看，氫燃料生產(chǎn)成本高，尚不具有經(jīng)濟(jì)性，無法實(shí)現(xiàn)航運(yùn)業(yè)所需的規(guī)?；?yīng)，也未經(jīng)過航運(yùn)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐的驗(yàn)證。此外，氫燃料的應(yīng)用還面臨儲(chǔ)存與運(yùn)輸困難、泄露后存在爆炸隱患等。

氨被認(rèn)為是最有希望實(shí)現(xiàn)零碳航運(yùn)目標(biāo)的替代燃料之一。對(duì)遠(yuǎn)洋船舶而言，氨具有較高的能量密度以及相對(duì)便利的存儲(chǔ)和供應(yīng)條件。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，短期內(nèi)，能夠同時(shí)燃燒傳統(tǒng)燃油和氨氣的發(fā)動(dòng)機(jī)是利用氨氣的最佳方式，未來氨氣燃料電池可能會(huì)成為更有效的減排方案。

聚焦主線合力推動(dòng)減碳

目前，采取以替代燃料為核心，以動(dòng)力技術(shù)、能效技術(shù)為輔助措施的綜合解決方案，已成為航運(yùn)業(yè)減排的最主要舉措。

低碳燃料、零碳燃料、負(fù)碳燃料各有優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，在選擇替代燃料時(shí)，必須針對(duì)遠(yuǎn)洋、近海、內(nèi)河具體船型，從技術(shù)可行性、可獲得性以及經(jīng)濟(jì)性等角度進(jìn)行綜合考量。

近年來，國(guó)內(nèi)相關(guān)船企加大了船舶LNG發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)力度。2018年，七一一所推出了自主研發(fā)的M23G氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，采用稀薄燃燒和多點(diǎn)噴射技術(shù)，整機(jī)功率達(dá)1.2 兆瓦（MW）~1.6MW，熱效率為42%，可作為近海和內(nèi)河船舶主動(dòng)力。臺(tái)架試驗(yàn)表明，與燃燒柴油相比，燃燒LNG可實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放減少20%以上，同時(shí)氮氧化物排放可滿足IMO TierⅢ排放要求。

得益于儲(chǔ)能技術(shù)和直流組網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，船舶混合動(dòng)力、電力推進(jìn)等在國(guó)內(nèi)船舶獲得應(yīng)用，實(shí)船運(yùn)行的節(jié)能和減排效果良好。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，未來船舶動(dòng)力應(yīng)該是動(dòng)力轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、應(yīng)用的混合體，形式應(yīng)按需求靈活組合和應(yīng)用，按照不同技術(shù)路徑來滿足不同國(guó)際或國(guó)內(nèi)法規(guī)要求。

例如，對(duì)遠(yuǎn)洋船舶而言，氨燃料作為含氫燃料可能成為船舶主動(dòng)力燃料，動(dòng)力電池、燃料電池等將以混合動(dòng)力方式作為輔助能源；對(duì)內(nèi)河船舶而言，氫燃料、生物燃料、動(dòng)力電池將得到較好的應(yīng)用。

挖掘現(xiàn)有船舶動(dòng)力技術(shù)的節(jié)能減排潛力，也是一種有效途徑。如從設(shè)計(jì)方面優(yōu)化動(dòng)力裝置及其配套設(shè)備，安裝廢氣渦輪、廢氣鍋爐、廢氣發(fā)電機(jī)等采用主機(jī)廢氣節(jié)能技術(shù)的裝置，采用電噴共軌技術(shù)，優(yōu)化機(jī)艙布置和改善主機(jī)進(jìn)氣環(huán)境等，都可以有效降低船舶能耗，達(dá)到減排效果。據(jù)測(cè)算，余熱發(fā)電系統(tǒng)可充分回收柴油機(jī)高溫水、排氣余熱，回收主機(jī)功率5%~10%，降低EEDI指數(shù)3%~5%。

中國(guó)船東協(xié)會(huì)提出，支持從國(guó)際航運(yùn)特點(diǎn)出發(fā)，以IMO作為各方談判平臺(tái)，制定全球范圍統(tǒng)一實(shí)施的溫室氣體減排措施。業(yè)內(nèi)專家表示，我國(guó)航運(yùn)企業(yè)需要與動(dòng)力、能源、設(shè)計(jì)、造船等上下游產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)單位攜手合作，及時(shí)關(guān)注國(guó)內(nèi)、國(guó)際新規(guī)則的變化趨勢(shì)，集聚智慧，積極應(yīng)對(duì)。只有各方對(duì)航運(yùn)減排的政策法規(guī)、交易機(jī)制、技術(shù)研發(fā)和實(shí)際應(yīng)用給予高度重視并積極參與其中，彰顯硬實(shí)力，爭(zhēng)取話語權(quán)，才能在這場(chǎng)船舶零碳戰(zhàn)役中成為勝利者。

尋找船舶碳減排“最優(yōu)解”

社會(huì)日益關(guān)注生態(tài)環(huán)境和海洋環(huán)境保護(hù)，國(guó)際公約、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范越來越聚焦能效與環(huán)保，這在將全球航運(yùn)和造船業(yè)帶入一個(gè)安全、環(huán)保和質(zhì)量監(jiān)管水平更高時(shí)代的同時(shí)，也將其帶入新一輪產(chǎn)業(yè)格局的大調(diào)整時(shí)代。

順應(yīng)這場(chǎng)變局才能走得更遠(yuǎn)。面對(duì)以航運(yùn)碳減排為代表的綠色浪潮，航運(yùn)、造船及其他產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)方迫切需要通過技術(shù)創(chuàng)新，加快推動(dòng)低碳、零碳技術(shù)以更低的成本在更廣范圍內(nèi)應(yīng)用，從而減少污染物和溫室氣體排放，提高船舶能效。目前來看，航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期減排目標(biāo)依然沒有完美的“終極方案”，也難以在控制成本與滿足減排要求之間取得很好的平衡，未來的低碳零碳轉(zhuǎn)型之路將非常艱難。

因此，必須超前開展航運(yùn)碳減排領(lǐng)域核心技術(shù)攻關(guān)。航運(yùn)企業(yè)在這方面提出了很有價(jià)值的建議，即以市場(chǎng)份額占比較大的主力船型為重點(diǎn)，聚焦綠色生態(tài)環(huán)保技術(shù)和船舶向低碳零碳發(fā)展主線，加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和自主技術(shù)裝備系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。來自政府的支持以及政府部門的組織協(xié)調(diào)至關(guān)重要，在歐洲，作為歐盟長(zhǎng)期科研計(jì)劃的“大力神”計(jì)劃（高效低排放船用發(fā)動(dòng)機(jī)科研計(jì)劃）在歐洲船用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)引領(lǐng)世界船舶動(dòng)力發(fā)展中起到了重要作用。如果國(guó)內(nèi)相關(guān)航運(yùn)碳減排技術(shù)研發(fā)得到類似支持，其協(xié)同創(chuàng)新能力將得到極大提升。

同時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)航運(yùn)碳減排技術(shù)的多樣化發(fā)展。遠(yuǎn)洋船舶、沿海船舶、內(nèi)河船舶在推進(jìn)功率需求、航程距離、靠港頻次、燃料能量密度和補(bǔ)給便利性等方面存在很大差異，因此，碳減排技術(shù)的應(yīng)用也必定是靈活多樣的。比如，甲醇具有相對(duì)便利的存儲(chǔ)和供應(yīng)條件，在國(guó)內(nèi)近海和內(nèi)河航運(yùn)中就有可能取得不遜于液化天然氣（LNG）的應(yīng)用規(guī)模。在很多技術(shù)路徑前景仍不明朗的情況下，多嘗試、多鼓勵(lì)不同技術(shù)發(fā)展，才有利于航運(yùn)碳減排系統(tǒng)化、精細(xì)化和科學(xué)化推進(jìn)。

（中國(guó)船舶報(bào)）