相關(guān)行業(yè)應(yīng)以市場份額占比大的主力船型為重點，大力推動船舶動力技術(shù)加快向低碳、零碳方向發(fā)展，努力進行關(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)對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，國際海事組織（IMO）不斷加碼船舶碳排放控制，歐盟加快實施碳排放權(quán)交易機制，全球造船及航運市場正從傳統(tǒng)燃油船舶體系向環(huán)保船舶新體系轉(zhuǎn)變。”這是中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會近期發(fā)布的《2020年船舶工業(yè)經(jīng)濟運行分析》對船舶燃料發(fā)展動態(tài)的表述。

業(yè)內(nèi)人士表示，近年來，國際航運減排的成績有目共睹，船舶燃料動力技術(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)略實施和中國提出2060年前實現(xiàn)碳中和目標的背景下，相關(guān)行業(yè)應(yīng)以市場份額占比大的主力船型為重點，大力推動船舶動力技術(shù)加快朝低碳、零碳方向發(fā)展，努力進行關(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日進行的第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，國家主席習(xí)近平指出，中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。在2020年12月12日慶?！栋屠铓夂騾f(xié)定》簽署五周年的網(wǎng)絡(luò)峰會上，習(xí)近平表示，到2030年中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將下降65%以上。這意味著中國按下了碳減排的“加速鍵”。

中國船舶集團有限公司旗下第七一一研究所總工程師王鋒分析認為，2030年前后中國實現(xiàn)碳達峰后，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)型才能推動目標實現(xiàn)。

中國船東協(xié)會常務(wù)副會長張守國表示，中國在高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的道路上，對航運業(yè)碳減排有更高的期望和要求，這對我國航運業(yè)而言是不小的壓力。無論是遠洋船，還是近海和內(nèi)河船，都要求動力整體向低碳、零碳轉(zhuǎn)型。

中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會相關(guān)部門負責(zé)人謝予認為，面對日益嚴峻的減排形勢，船舶工業(yè)主要從優(yōu)化船型、提高主機性能、采用新型推進系統(tǒng)與動力裝置等方面采取了積極的應(yīng)對措施。要幫助航運船舶實現(xiàn)運行低碳化，重點就是推動船舶動力系統(tǒng)的低碳技術(shù)發(fā)展。

現(xiàn)有技術(shù)遠不能支撐目標實現(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（比2000~2010年間建造船舶提高30%的碳效率），但要在2030~2050年實現(xiàn)提高40%~70%碳效率的目標，現(xiàn)有的船舶動力技術(shù)還遠遠不能滿足。

業(yè)界專家分析認為，航運業(yè)減排即船舶發(fā)動機減排。發(fā)動機減排主要有兩種途徑，一種是提高發(fā)動機熱效率，另一種是尋找替代燃料。無論哪一種途徑，對船舶動力技術(shù)而言都意味著巨大的挑戰(zhàn)。

據(jù)了解，當(dāng)前，船用中速柴油機和高速柴油機最低燃油消耗為180克/千瓦時～195克/千瓦時，熱效率為42%~47%；船用低速柴油機最低燃油消耗率為155克/千瓦時～170克/千瓦時，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、高速機和低速機的熱效率都存在5%左右的提升空間。

因此，2030年碳減排40%的目標，可以通過提高發(fā)動機熱效率及混合動力、低碳燃料等實現(xiàn)。但要在2050年碳減排70%，即使將發(fā)動機熱效率提升至上限也難以達成，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實現(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。中國遠洋海運集團有限公司科技與信息化管理本部總經(jīng)理劉一凡分析認為，船用LNG動力要想獲得迅速而廣泛的使用，其價格優(yōu)勢、經(jīng)濟性和可獲得性還需進一步提升，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，僅適用于某些氣體運輸船，尤其是LPG運輸船。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。這使甲醇對遠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)濟性，無法實現(xiàn)航運業(yè)所需的規(guī)?；?yīng)，也未經(jīng)過航運運營實踐的驗證。此外，氫燃料的應(yīng)用還面臨儲存與運輸困難、泄露后存在爆炸隱患等。

氨被認為是最有希望實現(xiàn)零碳航運目標的替代燃料之一。對遠洋船舶而言，氨具有較高的能量密度以及相對便利的存儲和供應(yīng)條件。業(yè)內(nèi)專家認為，短期內(nèi)，能夠同時燃燒傳統(tǒng)燃油和氨氣的發(fā)動機是利用氨氣的最佳方式，未來氨氣燃料電池可能會成為更有效的減排方案。

聚焦主線合力推動減碳

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

低碳燃料、零碳燃料、負碳燃料各有優(yōu)點與缺點，在選擇替代燃料時，必須針對遠洋、近海、內(nèi)河具體船型，從技術(shù)可行性、可獲得性以及經(jīng)濟性等角度進行綜合考量。

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

得益于儲能技術(shù)和直流組網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，船舶混合動力、電力推進等在國內(nèi)船舶獲得應(yīng)用，實船運行的節(jié)能和減排效果良好。業(yè)內(nèi)專家認為，未來船舶動力應(yīng)該是動力轉(zhuǎn)換、存儲、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)路徑來滿足不同國際或國內(nèi)法規(guī)要求。

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

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

中國船東協(xié)會提出，支持從國際航運特點出發(fā)，以IMO作為各方談判平臺，制定全球范圍統(tǒng)一實施的溫室氣體減排措施。業(yè)內(nèi)專家表示，我國航運企業(yè)需要與動力、能源、設(shè)計、造船等上下游產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)單位攜手合作，及時關(guān)注國內(nèi)、國際新規(guī)則的變化趨勢，集聚智慧，積極應(yīng)對。只有各方對航運減排的政策法規(guī)、交易機制、技術(shù)研發(fā)和實際應(yīng)用給予高度重視并積極參與其中，彰顯硬實力，爭取話語權(quán)，才能在這場船舶零碳戰(zhàn)役中成為勝利者。

尋找船舶碳減排“最優(yōu)解”

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

順應(yīng)這場變局才能走得更遠。面對以航運碳減排為代表的綠色浪潮，航運、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，航運業(yè)實現(xiàn)中長期減排目標依然沒有完美的“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，必須超前開展航運碳減排領(lǐng)域核心技術(shù)攻關(guān)。航運企業(yè)在這方面提出了很有價值的建議，即以市場份額占比較大的主力船型為重點，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，作為歐盟長期科研計劃的“大力神”計劃（高效低排放船用發(fā)動機科研計劃）在歐洲船用發(fā)動機產(chǎn)業(yè)持續(xù)引領(lǐng)世界船舶動力發(fā)展中起到了重要作用。如果國內(nèi)相關(guān)航運碳減排技術(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，應(yīng)鼓勵航運碳減排技術(shù)的多樣化發(fā)展。遠洋船舶、沿海船舶、內(nèi)河船舶在推進功率需求、航程距離、靠港頻次、燃料能量密度和補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，甲醇具有相對便利的存儲和供應(yīng)條件，在國內(nèi)近海和內(nèi)河航運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、多鼓勵不同技術(shù)發(fā)展，才有利于航運碳減排系統(tǒng)化、精細化和科學(xué)化推進。

（中國船舶報）