关于船用LNG燃料发展的分析与探讨

2016-04-21欧向波陈锦芳梁晓敏

天然气技术与经济 2016年1期

关键词：船用佛山市柴油

欧向波　陈锦芳　梁晓敏

（佛山市燃气集团股份有限公司，广东　佛山　528000）

关于船用LNG燃料发展的分析与探讨

欧向波陈锦芳梁晓敏

（佛山市燃气集团股份有限公司，广东佛山528000）

摘要船用LNG的发展具有清洁环保、经济高效的优势，对节能减排、优化能源结构、改善空气质量和避免水域污染意义重大。为此，对船用LNG燃料发展进行了探讨与分析，通过数据对比分析，总结了船用LNG燃料经济环保、安全可靠、适用性强的优势，指出了目前船用LNG发展所存在的问题，明确了船用LNG燃料的发展形势。同时，运用相关数据，首次对2015年、2025年佛山市船用LNG需求量进行预测，并针对目前船用LNG燃料发展存在的关键问题提供了合理的建议。

关键词LNG清洁能源船舶污染

修订回稿日期：2015－12－31

0　引言

根据我国环境科学研究院目前开展的《船舶和港口空气污染防治研究项目》的初步研究成果，我国内河船舶排入大气的污染物（仅估算柴油机船舶部分），氮氧化物排放量为81×104t／a，颗粒物排放量为6.6×104t／a，硫氧化物排放量为10×104t／a。航运污染已成为我国继机动车尾气污染、工业企业排放之后的第三大大气污染来源，加强航运污染治理已刻不容缓。我国交通运输部发布《公路水路交通运输节能减排“十二五”规划》交政法发〔2011〕315号明确要求，至“十二五”末，营运船舶单位运输周转量能耗要比2005年下降15%，二氧化碳排放要比2005年下降16%。航运发展面临的严峻形势和要求，使得众多国家和地区迅速开展了船舶清洁燃料的探索和尝试。其中，对船用LNG燃料的探索和尝试尤为突出。笔者拟就船用LNG燃料发展问题作一探讨。

1　LNG船用燃料的发展优势分析

1.1减排与环保优势

LNG基本无排放杂质，燃烧时排放的二氧化硫为零、二氧化碳远少于其他燃料，是一种环境友好型的绿色船用燃料。对内燃机船和蒸汽船，LNG、重油方案的尾气排放量进行比较，见图1。

对LNG、轻油、海洋馏分油、残硫燃料油不同燃料排放污染物量的相比较，见表1。

图1　LNG与重油污染物排放比较图

表1　不同燃料排放污染物的比较表　g／kW·h

以上的简单比较，LNG为最清洁燃料，使用LNG作为燃料完全可以达到规定排放限值标准，其几乎不存在SO2和PM排放，同时也减少了NOx、CO2的排放量。

有相关运行试验表明，以LNG作为船用动力燃料，相比重油二氧化氮排放量可减少约80%、二氧化碳排放量约降低25%，二氧化硫以及颗粒物排放量为零。与使用柴油相比，硫氧化物排放量为零、氮氧化物排放减少85%～90%和二氧化碳排放减少15%～20%。

1.2安全可靠与适用性强优势

LNG具有无毒、无腐蚀性等特点。LNG为低温液体，即使发生泄漏事故也会很快自然气化，其密度比空气轻，会自动向上扩散，不会对水体产生污染。同时，由于添加臭味剂，扩散气体也便于及时发现。LNG燃点比汽柴油更高，瞬间着火慢，比汽柴油易扩散，不易达到爆炸极限，安全性强。此外，LNG作为船用燃料发动机运行平稳、噪音低。不稀释润滑油，有助于延长润滑油的使用期。不积炭能延长发动机使用寿命。

相关能源组织专门对LNG、LPG、汽油、柴油类液体燃料的特性进行过比较，LNG的安全可靠性以及适合作为船用燃料的优势明显（表2）。

表2　液体燃料的特性比较表

1.3经济效益优势

LNG作为车、船替代燃料，相对柴油、汽油而言，可节约燃料成本25%～30%，降低维修保养费10%以上。与CNG相比较，作为动力燃料续航能力强，运输费用低。此外，作为工业燃料，LNG可替代乙炔、丙烷、LPG，节约综合成本可达40%以上。

LNG作为船用燃料的经济性，以长江上运营的“红日166号”干散货船为例，2011年4月-12月共进行了7个航次近14 000 km试验，试验结果表明:与之前使用柴油单燃料发动机相比，改造成LNG—柴油混合燃料发动机后，柴油的平均替代率为60%～70%，燃料成本下降20%～30%。

从经济上而言，据某天然气有限公司资料显示，1 m3天然气近似于1.1～1.2 L柴油，假定柴油按6元／L，天然气4.5元／m3计算，两台6135柴油主机，运行时间为10 h／d，300 d／a，按70%替代率计算，可节约费用19.23万元／a［1］。

LNG动力船舶改造，其改建成本将增加8%～20%，但从长远来看，因LNG燃料营运成本较低，其经济优势依然明显。

2　LNG船用燃料的需求预测

统计、分析内河航运相关数据，可以计算出船用LNG燃料需求量。下面以2013年佛山市内河航运数据为例，提供船用LNG燃料需求量的粗略测算方法。

按船舶功率能耗测算船用LNG燃料量［2］，2013年佛山市内河货运船舶469艘，总功率195 062 kW，单艘功率416 kW，依据经验船用LNG按10 kW／h使用标态天然气0.6 m3，船舶每年运行时间按240 d计，即10 kW／h每年将消耗标态天然气3 460 m3（换算LNG为5.49 m3），故单艘货运船舶每年平均使用大约228 m3LNG。

2013年，佛山市内河航运货运船舶469艘，净载重量46.3×104t，即单艘平均载重量约1 000 t级，全年完成水路周转货运总量53×108t·km，按单艘船舶平均运距138 km计，每艘船舶年平均完成货运量约81.9×103t。根据每艘船舶年平均完成货运量可测算各港区完成的船舶航次，再通过平均每艘货运船舶每年使用的LNG量计算各港区消耗的LNG量，测算结果见表3。

根据佛山市《十二五交通发展规划》预测2015年全市水路货运量为4 338.5×104t，并且继续按2.41%增长预测2025年全市水路货运量为5 505.1× 104t。因此，按照上述方法预测，2015年、2025年分别需要530次、672次船舶航次完成货运量，消耗LNG约5.5×104t和7×104t。

表3　测算2013年各港区船用LNG需求量表

根据中商情报网2011年发布的《2011～2015年中国燃料油行业调研分析及市场预测报告》，预计到2015年，我国船用燃料油的需求量将由2010年的1 396×104t增长到1 867×104t。目前，交通运输部文件（交水发［2013］625号）《关于推进水运行业应用液化天然气的指导意见》仅对内河运输船舶能源消耗中LNG的比例提出了要求:到2015年，内河运输船舶能源消耗中LNG的比例达到2%以上，到2020年达到10%以上。因此，2015年，预计我国船用燃料LNG消耗将超过约38×104t。

3　船用LNG燃料发展存在的问题及对策建议

3.1存在的问题

1）船舶改造成本会增大，同时维护费用也会增加。多数厂家出于谨慎和降低成本的考虑，选择改造后的船舶投入短途航线运营甚至不改造。

2）部分柴油机厂和船厂等企业环保意识不强，经济前瞻性不足，对于LNG燃料船的改造和推广积极性不高。

3）缺乏统一的标准规范，相关法规也有待完善，一些标准规范实用性不强，尚不符合中国航运实际情况。

4）基础配套设施严重不足，存在关键技术难题，阻碍船用LNG燃料的发展。

3.2对策建议

1）政府政策支持，资助补贴船用LNG发展，出台利好政策。建议加大LNG政策的引导与相关资金支持，推动船用LNG发展。建议通过减税或补贴的方式、设立改造专项补贴、拉大柴油和船用LNG价格差和降低LNG的销售价格等措施，来刺激船舶使用LNG。

2）增强环保意识，加深对清洁能源认识，完善船用LNG相关的技术标准、建设规范，加强各部门、企业合作协调。建议国家联合相关企业及研究机构，尽快制定相关的标准规范及政策法规，为内河LNG产业的发展奠定基础。加强跨部门、跨行业的组织协调工作，合力解决部门审批、船级社认证、燃料供应安全性、动力配套等一系列问题。

3）政府制定严格的船舶排气排放标准和燃油品质标准，开展二氧化碳排放权交易业务。建议加大落实环保政策法规力度，施以强制性的污染物排放控制手段，在我国水域尽快设立船舶污染物排放控制区。

4）加强科技支撑，完善基础配套设施建设，攻克技术难关。建议国家增加研发资金，通过补贴方式鼓励企业机构实现技术突破，加大燃料主机的设计研究，对于国外高端技术，建议引进技术或开展技术合作。