關于船用LNG燃料發展的分析與探討

歐向波　陳錦芳　梁曉敏

（佛山市燃氣集團股份有限公司，廣東　佛山　528000）

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關于船用LNG燃料發展的分析與探討

歐向波陳錦芳梁曉敏

（佛山市燃氣集團股份有限公司，廣東佛山528000）

摘要船用LNG的發展具有清潔環保、經濟高效的優勢，對節能減排、優化能源結構、改善空氣質量和避免水域污染意義重大。為此，對船用LNG燃料發展進行了探討與分析，通過數據對比分析，總結了船用LNG燃料經濟環保、安全可靠、適用性強的優勢，指出了目前船用LNG發展所存在的問題，明確了船用LNG燃料的發展形勢。同時，運用相關數據，首次對2015年、2025年佛山市船用LNG需求量進行預測，并針對目前船用LNG燃料發展存在的關鍵問題提供了合理的建議。

關鍵詞LNG清潔能源船舶污染

修訂回稿日期：2015－12－31

0　引言

根據我國環境科學研究院目前開展的《船舶和港口空氣污染防治研究項目》的初步研究成果，我國內河船舶排入大氣的污染物（僅估算柴油機船舶部分），氮氧化物排放量為81×104t／a，顆粒物排放量為6.6×104t／a，硫氧化物排放量為10×104t／a。航運污染已成為我國繼機動車尾氣污染、工業企業排放之后的第三大大氣污染來源，加強航運污染治理已刻不容緩。我國交通運輸部發布《公路水路交通運輸節能減排“十二五”規劃》交政法發〔2011〕315號明確要求，至“十二五”末，營運船舶單位運輸周轉量能耗要比2005年下降15%，二氧化碳排放要比2005年下降16%。航運發展面臨的嚴峻形勢和要求，使得眾多國家和地區迅速開展了船舶清潔燃料的探索和嘗試。其中，對船用LNG燃料的探索和嘗試尤為突出。筆者擬就船用LNG燃料發展問題作一探討。

1　LNG船用燃料的發展優勢分析

1.1減排與環保優勢

LNG基本無排放雜質，燃燒時排放的二氧化硫為零、二氧化碳遠少于其他燃料，是一種環境友好型的綠色船用燃料。對內燃機船和蒸汽船，LNG、重油方案的尾氣排放量進行比較，見圖1。

對LNG、輕油、海洋餾分油、殘硫燃料油不同燃料排放污染物量的相比較，見表1。

圖1　LNG與重油污染物排放比較圖

表1　不同燃料排放污染物的比較表　g／kW·h

以上的簡單比較，LNG為最清潔燃料，使用LNG作為燃料完全可以達到規定排放限值標準，其幾乎不存在SO2和PM排放，同時也減少了NOx、CO2的排放量。

有相關運行試驗表明，以LNG作為船用動力燃料，相比重油二氧化氮排放量可減少約80%、二氧化碳排放量約降低25%，二氧化硫以及顆粒物排放量為零。與使用柴油相比，硫氧化物排放量為零、氮氧化物排放減少85%～90%和二氧化碳排放減少15%～20%。

1.2安全可靠與適用性強優勢

LNG具有無毒、無腐蝕性等特點。LNG為低溫液體，即使發生泄漏事故也會很快自然氣化，其密度比空氣輕，會自動向上擴散，不會對水體產生污染。同時，由于添加臭味劑，擴散氣體也便于及時發現。LNG燃點比汽柴油更高，瞬間著火慢，比汽柴油易擴散，不易達到爆炸極限，安全性強。此外，LNG作為船用燃料發動機運行平穩、噪音低。不稀釋潤滑油，有助于延長潤滑油的使用期。不積炭能延長發動機使用壽命。

相關能源組織專門對LNG、LPG、汽油、柴油類液體燃料的特性進行過比較，LNG的安全可靠性以及適合作為船用燃料的優勢明顯（表2）。

表2　液體燃料的特性比較表

1.3經濟效益優勢

LNG作為車、船替代燃料，相對柴油、汽油而言，可節約燃料成本25%～30%，降低維修保養費10%以上。與CNG相比較，作為動力燃料續航能力強，運輸費用低。此外，作為工業燃料，LNG可替代乙炔、丙烷、LPG，節約綜合成本可達40%以上。

LNG作為船用燃料的經濟性，以長江上運營的“紅日166號”干散貨船為例，2011年4月-12月共進行了7個航次近14 000 km試驗，試驗結果表明:與之前使用柴油單燃料發動機相比，改造成LNG—柴油混合燃料發動機后，柴油的平均替代率為60%～70%，燃料成本下降20%～30%。

從經濟上而言，據某天然氣有限公司資料顯示，1 m3天然氣近似于1.1～1.2 L柴油，假定柴油按6元／L，天然氣4.5元／m3計算，兩臺6135柴油主機，運行時間為10 h／d，300 d／a，按70%替代率計算，可節約費用19.23萬元／a［1］。

LNG動力船舶改造，其改建成本將增加8%～20%，但從長遠來看，因LNG燃料營運成本較低，其經濟優勢依然明顯。

2　LNG船用燃料的需求預測

統計、分析內河航運相關數據，可以計算出船用LNG燃料需求量。下面以2013年佛山市內河航運數據為例，提供船用LNG燃料需求量的粗略測算方法。

按船舶功率能耗測算船用LNG燃料量［2］，2013年佛山市內河貨運船舶469艘，總功率195 062 kW，單艘功率416 kW，依據經驗船用LNG按10 kW／h使用標態天然氣0.6 m3，船舶每年運行時間按240 d計，即10 kW／h每年將消耗標態天然氣3 460 m3（換算LNG為5.49 m3），故單艘貨運船舶每年平均使用大約228 m3LNG。

2013年，佛山市內河航運貨運船舶469艘，凈載重量46.3×104t，即單艘平均載重量約1 000 t級，全年完成水路周轉貨運總量53×108t·km，按單艘船舶平均運距138 km計，每艘船舶年平均完成貨運量約81.9×103t。根據每艘船舶年平均完成貨運量可測算各港區完成的船舶航次，再通過平均每艘貨運船舶每年使用的LNG量計算各港區消耗的LNG量，測算結果見表3。

根據佛山市《十二五交通發展規劃》預測2015年全市水路貨運量為4 338.5×104t，并且繼續按2.41%增長預測2025年全市水路貨運量為5 505.1× 104t。因此，按照上述方法預測，2015年、2025年分別需要530次、672次船舶航次完成貨運量，消耗LNG約5.5×104t和7×104t。

表3　測算2013年各港區船用LNG需求量表

根據中商情報網2011年發布的《2011～2015年中國燃料油行業調研分析及市場預測報告》，預計到2015年，我國船用燃料油的需求量將由2010年的1 396×104t增長到1 867×104t。目前，交通運輸部文件（交水發［2013］625號）《關于推進水運行業應用液化天然氣的指導意見》僅對內河運輸船舶能源消耗中LNG的比例提出了要求:到2015年，內河運輸船舶能源消耗中LNG的比例達到2%以上，到2020年達到10%以上。因此，2015年，預計我國船用燃料LNG消耗將超過約38×104t。

3　船用LNG燃料發展存在的問題及對策建議

3.1存在的問題

1）船舶改造成本會增大，同時維護費用也會增加。多數廠家出于謹慎和降低成本的考慮，選擇改造后的船舶投入短途航線運營甚至不改造。

2）部分柴油機廠和船廠等企業環保意識不強，經濟前瞻性不足，對于LNG燃料船的改造和推廣積極性不高。

3）缺乏統一的標準規范，相關法規也有待完善，一些標準規范實用性不強，尚不符合中國航運實際情況。

4）基礎配套設施嚴重不足，存在關鍵技術難題，阻礙船用LNG燃料的發展。

3.2對策建議

1）政府政策支持，資助補貼船用LNG發展，出臺利好政策。建議加大LNG政策的引導與相關資金支持，推動船用LNG發展。建議通過減稅或補貼的方式、設立改造專項補貼、拉大柴油和船用LNG價格差和降低LNG的銷售價格等措施，來刺激船舶使用LNG。

2）增強環保意識，加深對清潔能源認識，完善船用LNG相關的技術標準、建設規范，加強各部門、企業合作協調。建議國家聯合相關企業及研究機構，盡快制定相關的標準規范及政策法規，為內河LNG產業的發展奠定基礎。加強跨部門、跨行業的組織協調工作，合力解決部門審批、船級社認證、燃料供應安全性、動力配套等一系列問題。

3）政府制定嚴格的船舶排氣排放標準和燃油品質標準，開展二氧化碳排放權交易業務。建議加大落實環保政策法規力度，施以強制性的污染物排放控制手段，在我國水域盡快設立船舶污染物排放控制區。

4）加強科技支撐，完善基礎配套設施建設，攻克技術難關。建議國家增加研發資金，通過補貼方式鼓勵企業機構實現技術突破，加大燃料主機的設計研究，對于國外高端技術，建議引進技術或開展技術合作。

4　結束語

在環保、政策以及市場的驅動下，我國內河船用LNG的發展日新月異，推進船用LNG快速發展已是迫在眉睫，在發展過程中我們要正確面對客觀存在的問題，妥善解決好這些問題，我國船用LNG的發展才能提速。

參考文獻

［1］桂慧樵.“藍色動力”為京杭運河帶來綠色生機—LNG在船舶運輸研發應用紀實［N］.長江航運報，2010-09-24 （1）.

［2］王亮.重慶船用LNG加注碼頭布局規劃發展預測研究［J］.中國水運，2014，14（12）：279-281.

（編輯：周娟）

作者簡介：歐向波（1987－），碩士，從事天然氣工程設計及天然氣專項規劃管理工作。E-mail：oxb@fsgas.com。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.022

文獻標識碼：B

文章編號：2095-1132（2016）01-0075-03