淺談我國(guó)綠色船舶技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略

胡步洋，吳丹萍，楊峻凱

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣州 510727）

1 前言

目前能耗和污染問(wèn)題是制約船舶發(fā)展的主要問(wèn)題，并且其嚴(yán)重性與日俱增。國(guó)際海事組織出臺(tái)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)與條約，旨在改善船舶對(duì)于環(huán)境的污染問(wèn)題。受這些標(biāo)準(zhǔn)和條約的影響和推動(dòng)，船舶業(yè)界也力圖改善船舶對(duì)于環(huán)境的污染等問(wèn)題，發(fā)展的目標(biāo)也放在了船舶綠色化方面。船舶綠色化，即在滿足經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的前提下減少對(duì)于環(huán)境的破壞，保護(hù)良好的生活和生態(tài)環(huán)境。在船舶的全生命周期中，從設(shè)計(jì)—建造—營(yíng)運(yùn)—拆解各個(gè)環(huán)節(jié)，綠色船舶的概念一直貫徹始終。在滿足船舶的正常使用功能中，將船舶對(duì)于環(huán)境的影響降到最低甚至消除，減少對(duì)于資源的消耗，做到節(jié)約能源與減少污染相結(jié)合。真正的綠色船舶必須滿足三個(gè)要求：第一是環(huán)境友好性；第二是技術(shù)領(lǐng)先性；第三是經(jīng)濟(jì)最優(yōu)性。綠色船舶一般是利用后兩者來(lái)達(dá)成前者的目標(biāo)。

2 綠色船舶發(fā)展熱點(diǎn)

2.1 綠色船舶動(dòng)力技術(shù)

綠色船舶的動(dòng)力是綠色要求的核心，不論是資源的節(jié)省還是減少?gòu)U棄物的排放都需要?jiǎng)恿Ψ矫婵萍寄芰Φ闹С帧Ｄ壳瓣P(guān)于綠色船舶的動(dòng)力技術(shù)，有的已經(jīng)發(fā)展較為完善，而發(fā)展尚不完善的技術(shù)也在不斷完善中，具體情況見(jiàn)表1。

2.2 綠色船舶營(yíng)運(yùn)技術(shù)

（1） 船舶能效優(yōu)化系統(tǒng)

船舶綠色營(yíng)運(yùn)的一個(gè)重要指標(biāo)就是能效的控制程度。船舶能效優(yōu)化系統(tǒng)是船舶安全管理系統(tǒng)（SMS）的一個(gè)組成部分，利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析的方法，以及對(duì)于實(shí)際數(shù)據(jù)的采集和整理，對(duì)船舶系統(tǒng)進(jìn)行整體監(jiān)控。目前大部分的遠(yuǎn)洋商船都安裝了SMS 系統(tǒng)，對(duì)于船舶的安全做到了有效管理。在SMS 中利用船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI），對(duì)船舶從設(shè)計(jì)到建造兩個(gè)方面的能效進(jìn)行衡量，這個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)越小說(shuō)明船舶的節(jié)能越好，反之則能源的消耗較多。表1 綠色船舶動(dòng)力技術(shù)發(fā)展情況

表1 綠色船舶動(dòng)力技術(shù)發(fā)展情況

國(guó)際海事組織（IMO）對(duì)（EEDI）這一指標(biāo)下發(fā)具體指示，即船舶能效管理計(jì)劃，要求在國(guó)際航行的所有超過(guò)400 t 的船舶都達(dá)到這一管理計(jì)劃的要求，并取得相應(yīng)的證明。船舶能效優(yōu)化系統(tǒng)能夠很好的滿足對(duì)于船舶能效的控制，并讓綠色船舶這一概念得到實(shí)行。做到有效的船舶能效控制，一方面減少了能源消耗和廢棄物的排放，另一方面也因?yàn)槟茉聪牡臏p少而減少了所需的成本。更重要的是，由于船舶能效優(yōu)化系統(tǒng)在實(shí)際中會(huì)對(duì)船舶主機(jī)和發(fā)電機(jī)組以及鍋爐的數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，旨在對(duì)溫室氣體的排放和有害氣體的排放做到合乎標(biāo)準(zhǔn)，而這一行為也可以有效的保障船舶上各個(gè)設(shè)施的正常運(yùn)行。

除此之外，船舶上裝配了岸—船一體化系統(tǒng)，可以將航行中的各種數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)尋找出一條最合理的航線，通過(guò)對(duì)于天氣、洋流等因素的分析，在設(shè)計(jì)的航線中利用天氣的優(yōu)勢(shì)或減少天氣帶來(lái)的劣勢(shì)，將船舶的航行阻力大大減少，這樣船舶的消耗也會(huì)進(jìn)一步降低，排放的廢棄物和污染物也會(huì)有效減少。

船舶能效優(yōu)化系統(tǒng)的具體措施，詳見(jiàn)圖1。

（2） 岸電技術(shù)

船舶在港口也會(huì)消耗燃油，據(jù)調(diào)查每年全球的船舶都會(huì)有5%左右的燃油消耗在港口，這不僅提高了運(yùn)輸?shù)某杀荆矣绊懜劭诋?dāng)?shù)氐沫h(huán)境。眾所周知，港口一般都是人口密集的區(qū)域，這些環(huán)境污染會(huì)直接給當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w產(chǎn)生有害影響。岸電計(jì)劃很好的克服了港口燃油消耗帶來(lái)的不利影響，其利用岸上發(fā)電供港口船舶使用，不但減少了船舶的燃油消耗，也消除了港口船舶因發(fā)電對(duì)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。

3 我國(guó)綠色船舶技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

經(jīng)過(guò)我國(guó)船舶工業(yè)界的艱苦奮斗，加上在綠色船舶技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)船舶從設(shè)計(jì)到拆解整個(gè)周期的技術(shù)都進(jìn)行了綠色化改良和發(fā)展，尤其是在綠色船舶建造和各種綠色化設(shè)備設(shè)施的安裝和應(yīng)用，以及船舶拆解和回收利用方面都取得了很大的成功。但仍存在在著許多問(wèn)題困擾著綠色船舶向著更高的層次發(fā)展，其中主要有五個(gè)方面。

3.1 技術(shù)研發(fā)缺乏統(tǒng)一的戰(zhàn)略規(guī)劃

世界上很多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于綠色船舶技術(shù)發(fā)展相當(dāng)重視，并從國(guó)家層面進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，不但在政策上進(jìn)行了扶持，而且在研發(fā)資金方面給予支持，對(duì)研發(fā)的進(jìn)度進(jìn)行規(guī)劃，積極督導(dǎo)綠色船舶的發(fā)展。歐美和日韓作為國(guó)際造船標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)者和踐行者，保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以讓他們一直處于國(guó)際造船業(yè)的前沿，所以他們?cè)诰G色船舶這一概念提出之后，已經(jīng)有了很大的突破和進(jìn)展，成為了綠色船舶標(biāo)準(zhǔn)的制定者。我國(guó)由于在技術(shù)研發(fā)和統(tǒng)籌規(guī)劃方面尚沒(méi)有得到足夠重視，使我國(guó)綠色船舶的發(fā)展與造船強(qiáng)國(guó)的距離越來(lái)越大。

3.2 船舶設(shè)計(jì)理念沒(méi)有根本性的突破

日韓兩個(gè)造船強(qiáng)國(guó)在綠色船舶的概念船設(shè)計(jì)上，目前在船體的外形、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力等方面都取得了巨大的突破，未來(lái)的船舶一定會(huì)有巨大的變化。目前我國(guó)在綠色船舶技術(shù)上尚未能取得真正突破，其原因有兩點(diǎn)：一方面是因?yàn)槭苤朴谖覈?guó)船舶工業(yè)自身的發(fā)展；另一方面是我國(guó)技術(shù)相對(duì)落后，不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者，所以都是按目前標(biāo)準(zhǔn)框架進(jìn)行研發(fā)和設(shè)計(jì)，無(wú)法從傳統(tǒng)框架中脫離出來(lái)。由此限制了我國(guó)船舶工業(yè)技術(shù)成為國(guó)際領(lǐng)導(dǎo)者，只能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，做現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的追隨者。

3.3 船用配套技術(shù)基礎(chǔ)性研究薄弱

船舶各種配套設(shè)備的發(fā)展對(duì)船舶節(jié)能起著決定性作用，船舶節(jié)能技術(shù)正是通過(guò)配套設(shè)備的革新實(shí)現(xiàn)的。國(guó)際上對(duì)于船舶配套技術(shù)的研發(fā)投入巨大，并已取得了不俗的進(jìn)展，配套設(shè)施的創(chuàng)新研發(fā)已成為節(jié)能技術(shù)的主流趨勢(shì)。我國(guó)在配套技術(shù)的研發(fā)方面依然滯后，各種基礎(chǔ)性研究投入不足，科研實(shí)力較發(fā)達(dá)國(guó)家有著不少差距。存在的主要問(wèn)題是：研發(fā)規(guī)模相對(duì)較小，難以取得重大的突破和進(jìn)展；創(chuàng)新能力較弱，研發(fā)成果不能對(duì)行業(yè)起到領(lǐng)導(dǎo)作用；技術(shù)和現(xiàn)實(shí)需求相互脫節(jié)，無(wú)法快速有效的用于實(shí)際生產(chǎn)。

3.4 主動(dòng)應(yīng)對(duì)國(guó)際新規(guī)范的能力不強(qiáng)

為了應(yīng)對(duì)國(guó)際新標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，我國(guó)船舶工業(yè)利用整體的力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，解決了不少我國(guó)船舶工業(yè)發(fā)展面臨的難題。但是由于我國(guó)船舶行業(yè)發(fā)展起步較晚，積累不足，數(shù)據(jù)等各方面還需要不斷的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和整理，所以我國(guó)船舶工業(yè)仍然不能成為標(biāo)準(zhǔn)的制定者，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的提高中一直進(jìn)行追趕，同時(shí)由于參與國(guó)際海事事務(wù)意識(shí)較低，在國(guó)際海事事務(wù)規(guī)則的制定中發(fā)言權(quán)較少，這不符合中國(guó)作為一個(gè)造船大國(guó)的風(fēng)范。

3.5 工業(yè)綜合水平影響船舶綠色技術(shù)的發(fā)展

綠色船舶是國(guó)家工業(yè)綜合水平的反應(yīng)。舉個(gè)例子，船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）不僅僅是造船工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)就可以滿足的，它需要結(jié)合國(guó)內(nèi)許多方面技術(shù)的融合，比如航運(yùn)業(yè)需滿足在材料運(yùn)輸上的要求、冶金業(yè)和化工業(yè)需滿足在材料制造上的要求、計(jì)算機(jī)和衛(wèi)星系統(tǒng)需滿足信息交換和處理上的要求等。我國(guó)在船舶能效設(shè)計(jì)上各行業(yè)之間沒(méi)有做到有效融合，對(duì)于船舶工業(yè)發(fā)展的推動(dòng)力薄弱。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的減排核心技術(shù)仍然依賴于進(jìn)口技術(shù)，大大增加了我國(guó)船舶工業(yè)在綠色船舶發(fā)展上達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的成本。

4 我國(guó)綠色船舶技術(shù)發(fā)展提高策略

4.1 船舶設(shè)計(jì)技術(shù)

（1）全程數(shù)字化操作貫穿整個(gè)過(guò)程，從設(shè)計(jì)到拆解的各個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)行數(shù)字化；（2）利用虛擬技術(shù)提前進(jìn)行模擬，獲取數(shù)據(jù)，減少成本；（3）各船廠之間共享技術(shù)，提高技術(shù)的利用率，減少研發(fā)成本；（4）開(kāi)發(fā)綜合性設(shè)計(jì)平臺(tái)，將產(chǎn)品需要的系統(tǒng)進(jìn)行集成，增強(qiáng)各個(gè)階段的兼容性，增加產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率。

4.2 船舶建造技術(shù)

（1）采用先進(jìn)的制造工藝與裝備、綠色焊接技術(shù)、綠色涂裝技術(shù)等；（2）建立船舶綠色管理技術(shù)系統(tǒng)，減少和消除無(wú)效和重復(fù)工作內(nèi)容，加強(qiáng)成本控制和管理，采用清潔能源；（3）采用智能制造、精細(xì)化生產(chǎn)，減少浪費(fèi)并提高質(zhì)量。

4.3 船舶營(yíng)運(yùn)技術(shù)

（1）對(duì)于船型進(jìn)行改良，減少能源消耗；（2）動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)，包括低油耗發(fā)動(dòng)機(jī)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)能/太陽(yáng)能助推技術(shù)等；（3）配套設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)，包括新型高效節(jié)能發(fā)電機(jī)組、低功耗/安靜型葉片泵與容積泵、高效低噪風(fēng)機(jī)/空調(diào)與冷凍系統(tǒng)、余熱余能回收利用裝置、新型節(jié)能與清潔艙室設(shè)備、高效無(wú)污染壓載水處理系統(tǒng)、新型高性能降阻涂料、船用垃圾與廢水清潔處理等系統(tǒng)和設(shè)備研制技術(shù)；（4）減振降噪與舒適性技術(shù)，包括設(shè)備隔振技術(shù)、高性能船用聲學(xué)材料、建造聲學(xué)工藝與舾裝管理、聲振主動(dòng)控制技術(shù)、艙室舒適性設(shè)計(jì)技術(shù)、結(jié)構(gòu)聲學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)、螺旋槳噪聲控制技術(shù)等；（5）船舶智能航行技術(shù)，對(duì)于天氣和洋流等進(jìn)行監(jiān)控和分析，從而尋找最優(yōu)化線路，減少動(dòng)力消耗。

4.4 船舶拆解技術(shù)

進(jìn)行綠色拆解，采用完全塢內(nèi)拆解法等先進(jìn)拆解方法，對(duì)于廢棄物進(jìn)行無(wú)害化處理或二次利用。

5 結(jié)語(yǔ)

綠色船舶是提升我國(guó)船舶工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)展方向。為了我國(guó)綠色船舶技術(shù)能夠取得快速的發(fā)展，從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的追隨者到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者，必須建立一個(gè)協(xié)同努力的體系，協(xié)同各行業(yè)的力量進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，并對(duì)研發(fā)成果和先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行推廣，在技術(shù)上取得優(yōu)勢(shì)，擁有更多的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。同時(shí)，正視自身造船大國(guó)的地位，培養(yǎng)造船大國(guó)的形象，積極主動(dòng)參與國(guó)際海事事務(wù)，參與新標(biāo)準(zhǔn)的制定等。