福建船舶油改气历程与思考

福建闽能燃气有限公司 陈 锋 王东平 吴 杰

国务院及有关部委先后出台了有关建设低碳交通运输体系、加快内河水运发展的意见，进一步推动节能减排工作。发展LNG 动力船舶，对我国航运的节能减排具有重要意义，前景广阔。

1 背景分析

福建省航运历史悠久、有漫长的海岸线和闽江等内河水路，以及丰富的港口资源。福建全省水运客、货运均居全国第七位，通航里程1886 公里。2009 年底，内河货运量2770万吨,沿海货运量1.25 亿吨；内河拥有机动船舶1278 艘，其中客轮397 艘，功率总计为3.14 万kW，货船881 艘，功率总计为20.45 万kW，净载重量为243088 吨位。沿海客船258艘，总吨数为13499 吨位，载客量为14016 客位；货船1007艘，总吨数为1799300 吨位；远洋货船69 艘，总吨数为513819吨位；渔船6.8 万艘。

福建内河与沿海船舶、中小型船舶均是以轻质柴油作为发动机的燃料。目前，按单机平均功率331.5kW、常用功率248.6kW、柴油消耗量205g/ kW· h、LNG 消耗0.3Nm3/ kW· h、航行时间5280 小时计算，福建4771 艘的沿海、沿江运输船舶有一半的数量适合进行船舶油改气，即若有2385 艘，则一年运输船舶可消耗柴油总量64.2 万吨，消耗LNG 量为45.7万吨。渔船共有6.8 万艘，按总量1/3 的渔船（主机功率≥120kW）适合船舶油改气，则有2 万多艘（按单机常用平均功率200kW、柴油消耗量205g/ kW·h、LNG 消耗0.3Nm3/ kW·h、航行时间5280 小时计算），则一年渔船消耗的柴油总量433 万吨，消耗LNG 总量为308 万吨。

在船舶运管成本中，燃料成本占总成本的50%～60%左右。使用LNG 动力比柴油动力能源利用率提高5%～10%，经测算，1 立方米LNG 气体在动力使用上近似1.1 公升（柴、汽）油。LNG 罐体固定在船舶甲板上，封闭运行，所有控制点都有传感器，能自动或手动切断气源，在船安全性较高。LNG 是主要动力能源，与柴油配比为7:3，测算显示，运用LNG 后船舶能节约燃料成本近25%～30%。

LNG 作为船舶动力燃料，与燃油相比，其优势在于排放更清洁，国外已经投入使用的双燃料船舶发动机硫化物排放量减少了90%，氮氧化物排放量减少了80%，二氧化碳排放量减少了20%。

长期以来，由于国内一直没有排放限制法规，普遍未采用减少排放的技术措施，导致我国船舶柴油机有害物排放水平要高出欧美同类船舶柴油机。同时，柴油动力的船舶还存在使用成本高、排放碳和硫高、泄漏污染水面等局限。受船舶油污、废气排放以及柴油供应压力等影响，我国发展船用LNG、实现近海与内河航运“绿色环保”成为发展趋势。

福建拥有可靠的天然气供应基地。位于莆田的福建LNG接收站，是继广东LNG 建成投产之后的我国第二个LNG 接收站，是国家重点建设项目，也是福建省规划的大型能源基础设施项目。我省与印尼签订的液化天然气销售与购买协议（SPA）中，年协议合同量为260 万吨，合同期限25 年，目前福建与印尼续签了第二期液化天然气销售与购买协议，合同量为300 万吨，这为福建省发展LNG 船舶项目提供了可靠的气源保证。

2 福建省“船舶油改气”工作历程

福建省投资集团中闽物流公司启动“船舶油改气”以来的工作，能够典型代表我省这方面的工作历程。

2.1 前期准备

中闽物流2009 年率先在全国提出“船舶油改气”. 与上海交大等合作启动项目前期工作。首先，开展合作伙伴的选择、项目具体实施技术、装置的调研工作及我省船舶油改气市场调研；对国内成功研发的LNG 燃料发动机系统和各类新能源船舶进行实地考察与调研，与相关单位进行合作前的意向交流与洽谈，签订合作谅解备忘录和合作框架协议等。开展对沿海主要港口、渔港码头船舶的市场，船舶的发动机型号、燃料品种、燃料用量、船舶改造费用、用户改造意愿等展开调查。

第二，与济柴、武汉交发船舶设计公司商定合作框架意向。济柴可满足福建方提出船舶动力的型号、规格要求，生产提供福建船舶市场所需要的双燃料船舶动力系统。包括双燃料船用发动机、双燃料船用发电机组（辅机）、撬装式LNG供气模块、LNG 低温储罐和动力控制集成系统（ECU 系统），完全按照中国船级社（CCS）规范要求进行设计、生产，具有完善的安全操作系统，保证双燃料发动机使用安全可靠，保证（动力系统设备及其配套的设备）通过CCS 认证。

济柴负责动力系统集成模块CCS 统一认证，船体结构部分的认证应由福建地方的船检部门给予认证，渔船的改造还要得到地方渔业检验部门的认可和认证。

武汉交发公司协助编制《福建船舶油改气项目可行性研究报告》，负责福建方委托设计船舶的设计图纸通过CCS 盖章认可。对于有资质、能力承担福建近海新能源渔船、内河/沿海新能源运输船和近海LNG 加气趸船的设计，福建方提供需要船舶的相关要求和近海水文地质相关资料作为设计的依据，明确工作重点，并进行实船考察。

2011 年8 月22 日，中海石油福建新能源有限公司(中闽物流重组)、中船重工武汉701 所(中国舰船设计研究中心)、中船重工河南柴油机有限公司、一拖（洛阳）柴油机有限公司、福建船舶集团福宁船舶重工公司在武汉签订《福建船舶“油改气”示范项目合作开发框架协议》。

2011 年9 月9 日，中海石油福建新能源有限公司、中船重工武汉701 所在福州主持召开“福建LNG 船舶油改气示范项目工作会议”，对示范目标船LNG 油改气方案、船舶主机技术方案、改装相关要求，进行充分的分析和讨论。

2.2“目标示范船舶”选择

2011 年9～12 月，启动在建的内河350T 运输甲板驳船，进行LNG 动力系统改造初步方案设计(后因非技术性原因中止)；启动在航2 万吨运输货船的LNG 动力系统改造项目前期调研工作(后因“预评估不可行”中止)。

2.3 示范区域选择

当前应选择可用LNG 罐车对船补气的地点。

福安赛江为内河运输船示范点：福安赛江沿岸分布43家修造船企业，相关从业人员6.5 万多人，年造船能力110万吨，占全省的“半壁江山”，船舶工业产值占全省1/3，跻身福建四大船舶修造基地、全国民间船舶交易市场、全国重要的拆解中小船基地。

连江黄岐渔港为渔船示范点、黄岐拥有渔船5092 艘，其中功率在50kW 以下的有3700 艘，多为木质养殖船，共有1815 艘；50～120kW 的有450 艘，120kW 以上功率的共有942 艘，其中收鲜船有502 艘，多为200kW 以上。黄岐渔港适合于LNG 罐车对船补气及今后LNG 加注趸船建。

选择游船示范点：经考察闽江内河福州段游船，其条件适合作为示范船及大金湖游船：数量41 艘2102 个座位，储备运力36 艘858 个座位；主机功率：31.6kW～195kW 不等，较大游船适合油改气;结合履行泰宁申请丹霞地貌世界遗产的“绿色”承诺。

2.4 示范船舶动力配置、LNG 加注趸船选择

考虑国内技术成熟度和LNG 动力系统开发实际，以LNG/柴油双燃料动力船为主，待LNG 动力系统发展成熟、LNG 加气站网布局形成后，向LNG 单燃料动力船为主过渡。

LNG 加注趸船开发：LNG 船舶加气网点形成前，是限制行业发展的主要因素。船舶受潮涨潮退、水流、载荷影响，停泊位置动态变化，LNG 输送管道为低温管道，其特性给船加气成了目前需要克服的难题。在技术相对成熟的北欧，采用“LNG 储配站”，将储存、配送、物流做到一体化联动。国内如武汉交通发展公司开发LNG 加气趸船，即一种移动式的小型储气船只，为经过的柴油-LNG 双燃料船只加注LNG。

3 当前目标市场开发分析

在北欧、法国，目前最先被考虑的船舶有：渡船、游船（法国）、汽车渡轮、海岸警备船、钻井平台补给船、中小型货柜船等近、内海船舶。

对于福建而言，内河和沿海船舶气化应当首选货运船，其次是工程船，渔船由于大多吨位小、年行驶时间短且享受政府燃油补贴，改装后如果政府不继续提供燃油补贴，则没有改装的积极性。中国船级社对内河运输船油改气配套法规明确不适用于客运船，客船的油改气时机未到。 我国水上客运量少，2010 年还不到全国旅客运量的1%，因此，水上客运消耗燃料量较少。同时，由于客船运送大量的乘客，船舶停靠码头人口和建筑密度大，无论是对船舶本身还是码头的安全性要求都非常高，因此，较难满足气化条件。

按照船舶航行的水域，货运船舶分可为内河运输、近海运输和远洋运输三类。其中远洋运输基本为万吨以上大型船舶，LNG 储罐的体积相比用柴油（或重油）时体积大，导致前者的载货量要小。考虑到所需要的LNG 储罐的体积，大型远洋集装箱船以LNG 为燃料的可能性不大。

专家认为，运输船龄小于18 年且船长大于40 米小于68米的内河一般干货船都在“油改气”的范围之内。LNG 替代船用燃料油没有竞争力、不经济，而替代柴油则具有较好的经济性；只有燃用柴油的内河和近海货运船舶用LNG 替代才比较现实。远期有可能类似欧盟国家因受环境因素制约而采取远洋船舶在轮船靠岸时临时改烧LNG 的方式来满足排放要求。从技术经济角度考虑，现阶段适宜改装成LNG 动力的船舶吨位不宜低于1000t 级，不宜高于8000 t 级，以3000～5000t 级最为理想。

工程船是指装有特种机械，在港区或航道从事码头修筑、航道疏通等工程的专用船舶，如挖泥船、打桩船、起重船。这类船舶通常在某一固定区域作业，部分适合气化，但船舶保有量有限，潜力预测暂不考虑。

渔船油改气应顺势而为，因为至今尚未有任何油改气的政策层面支撑,或政府要求推进的说法。拟选择改造的示范渔船（F 船）是福建进行LNG 双燃料动力改造的主要船型，适合于改造。福建渔船共有6.8 万艘，95%以上船身长度不到24m，尤其是内河渔船其长度一般不到12m，吨位小、装机功率低。若用LNG 作动力，需要增加储气罐、气化器、供气管道以及其他操控设施，改造后作业空间将大受影响，因此，从数量上看，大部分不适宜改装。另一方面，自2006年起，农业部对渔船实施燃油补贴政策，启动补贴机制，补贴额度主要根据渔船的装机功率和类型来确定，即渔船年油价补贴＝主机总功率（kW） × 补助用油系数（元／kW · a）。若用天然气替代，按70%的柴油替代率、天然气价格按现价计算，全年节省燃料费低于燃油补贴。因此，渔船改烧LNG 后若不能享受燃油补贴，气化的可能性不大，尤其是在沿海建造水上LNG 加注站（LNG 加注趸船）尚不具备条件下。渔船是属于农业部管理，海洋渔业局需对改造的渔船进行全程的监控、颁发认证。

可启动“科技示范渔船”：选择2 条收鲜渔船（F 船），船型长度约20～30m 左右、宽度6m 左右，主机功率120kW～350kW，载重量200 吨～400 吨左右，进行新建或改造（其中一艘采用LNG 双燃料动力系统、另一艘为LNG 单燃料动力系统）；LNG 冷能可提供为冷藏介质，LNG 加注可先由加注车提供。

4 近年来船舶油改气发展相对缓慢的原因分析

（1）LNG 动力船舶需要增加储气系统、混燃系统、安全与消防系统等更为复杂的设备装置；操作规程比燃油船步骤多。

（2） LNG 燃料补给需要到特定港口或区域，LNG 的运输、储存等诸多环节还不畅通。

（3）尚未实行强制性排放标准，LNG 与燃料油相比经济上更有竞争性，被新、改装船投资、试航成本及“过关斩将”的手续办理耗费财力、精力，船东难有积极性。

（4）据机构数据，LNG 单、双动力船舶新船建造成本比普通燃油船建造成本高，维护成本也高。

（5） LNG 动力船及LNG 船舶加注站存在建造标准规范缺乏、配套基础设施严重不足、双燃料和单燃料气体发动机及配套技术待改进等一系列问题。

5 展望

综合考虑技术研发、法规建立、市场培育、资源输入等因素，我们认为2012 年前，我国船舶油改气处于试验阶段，2013年～2015年为启动阶段；由于LNG 动力船舶制造、LNG 内河运输及安全管理等标准规范相继制订或颁布，国家对LNG 动力船舶运输将逐步放开。LNG 价格比柴油具有明显竞争优势，船舶企业对柴油动力船舶进行改造的积极性将快速提高。