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“单燃料发动机“氨燃料发动机原理?

近年来,上海不断加快老旧船舶淘汰更新,不断推进内河货运船舶LNG动力试点示范项目和船舶LNG加注站建设试点。2015年,上海市政府出台了《上海绿色港口三年行动计划》,提高船用发动机排放标准,鼓励电力、LNG等清洁能源在船舶上的应用;2018年,国务院和交通运输部分别印发了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》和《关于加快长江干线推进靠港船舶使用岸电和推广液化天然气船舶应用的指导意见》,2019年,中共中央、国务院印发《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》,提出“支持LNG运输船舶在长江上海、江苏、安徽段开展航运试点”。在此背景下,绿动水上运输有限公司与江苏启东宏华海洋油气装备有限公司签订了200艘LNG动力干散货船建造合同,其中700DWT级100艘、950DWT级和1300DWT级各50艘,主要用于工程渣土等物资水路运输,通过融资租赁方式建造交付。但截至2021年11月底,成功交付的LNG动力船舶只有40余艘,呈现出后继乏力的景象,已交付船舶在运营、检验和监管中也遇到重重困难,步履蹒跚。

● 上海内河LNG船舶产业发展遭遇的瓶颈和困难

在行业政策的积极规划和引导下,上海内河LNG动力船舶产业发展得到稳步推进,但距离预定目标尚有一定差距,目前遇到瓶颈,发展后劲不足。

1.燃油价格走势的影响。伴随着近年来油价的下行以及国家环保政策引发的需求,LNG燃料价格反而成为最大的不稳定因素,甚至出现LNG和柴油价格倒挂的趋势,造成LNG动力船舶建造和改造的动力大减。对于新建船舶而言,尽管国家提供部分补贴,但仅占建造成本的约25%;加之近年内河运输产能过剩,水运行业在低谷中徘徊,航运公司经营困难,且新建LNG动力船舶初期建造和管理成本远高于传统柴油动力船舶,发展前景受到不利影响。

2.上海内河LNG燃料加注站点建设起点高。内河LNG加注站点管理严格,且涉及多部门多头管理,审批程序繁杂,取得全部批复耗时费力。另一方面,建设方对LNG加注业务量也存在疑虑,考虑到巨大的前期投入,加上目前燃油和LNG之间的价差缩小,和迟迟难以获得的批复,影响了LNG燃料加注点建设的积极性。对此,一些企业也提出了LNG移动加注船及罐箱式加注等创新模式,但实施起来步履维艰。绿动水上运输有限公司在宝山区长耕码头内建成60立方米LNG临时加注撬装站点,作为企业内供站已获得岸线使用许可,但一直难以获得批复。这就让供求双方难以形成有效的市场要素对接,却成为一个先有鸡还是先有蛋的问题了。

3.安全监管面临的挑战大。对于新型LNG船舶建造、运营、靠离泊、装卸货和加注作业模式,作为现场海事等安全管理部门来讲,如何进行有效的安全监管是个全新的课题。特别是目前作为国际航运中心的上海港的船舶流量巨大,四客一危船舶绝对数量居高不下,而相应的可供危险品船舶停靠的锚地又相对较少,与城市居民区距离紧凑,安全监管责任重之又重,这些都是监管部门面临的实际难题。此外,一线监管人员中,掌握LNG相关知识的专业人员比例较小,对于LNG作为易燃气体的特性在客观认知和应对方面存在着一定的保守和顾虑,也期待着上级主管部门能够组织制订管理标准、程序和指南,进一步指明监管重点方向,并通过培训和实践掌握相应技能。

● LNG动力船舶推广的制约因素

1.船舶自身因素

从船舶设计角度,阻碍LNG实船应用的因素主要来自三方面:一是续航力不足。LNG储存罐体积虽不大,系统却较为复杂,在内河中小型船舶上布局不易,为其设计和建造提高了难度和成本;二是港口LNG补给设施不配套。尽管LNG来源并不困难,但是港口方面却需要建立起完备且实用的配套体系。正如当前汽车加气站匾乏制约了燃气汽车普及,未来燃气船舶的普及也取决于港口的配套体系建设;三是初始成本较高。据了解,一个LNG储存罐的费用就要数十万至百万元,如果船东只算建造成本这笔账,往往会望而却步。

2.LNG燃料推广的技术限制

受限于当前船用动力技术发展现状,从技术特性上看,采用LNG作为船舶燃料也存在一定劣势。一是LNG燃料系统体积大。LNG储罐燃料系统所占空间大,重量重,影响载货量。LNG储罐体积大,所占空间比传统的柴油燃料储存所占空间大4倍左右,重量也是后者的1.5倍。二是LNG燃料船的造价较高。目前LNG燃料船的造价高于传统柴油燃料船5%~20%左右,会带来一定的成本压力。三是LNG动力船舶所使用的发动机,在使用时噪音主要有三种形式:进排气噪声、机体辐射噪声和结构噪声。通常情况下,其机体辐射和结构噪声要比柴油机小,但由于需要的空气量大,故其进排气噪声要比柴油机大,虽然能够有效减少NOx和SOx排放,但尾气里的碳氢化合物含量却相对较高。

3.市场规模效应和经济性

尽管LNG动力船一直是推进内河绿色航运发展的热点,但其应用市场尚未形成规模效应,除加注基础设施建设外,商业运作模式不成熟也是主因之一。前期项目不能盈利,LNG动力船工程的良性运转就无法形成。然而,只有可期的规模效应才能吸引更多的资金进入LNG动力船产业,进而推动产业发展。经业内测算,当柴油与LNG的价格差达到2500元/吨时,使用LNG可为船东节约30%的燃料成本,按照当时30万至40万元的改造成本,即便没有政府补贴,3至4年也可通过燃料价格差收回改造成本,之后便可通过销售LNG获得利润。但伴随LNG动力船舶标准规范化,改造费用增加到100万元以上,同时柴油与LNG价格差越来越小,当投资回收期超过8年,船舶经营人基本不会再考虑使用LNG做燃料。目前内河船用油价格比0号柴油价格还低,选择调和油作船用燃料,可使燃油成本每吨再下降30%至40%,使LNG燃料更加失去吸引力。

4.LNG燃料加注站的建设

除LNG经济性不再明显外,LNG燃料加注站建设反过来又制约了LNG动力船的推广。目前,上海周边经主管机关批准的LNG水上加注站有位于南京八卦洲的“海港星01”号,以及2021年12月刚获批投入运营的镇江港润祥和芜湖长江LNG船舶加注站。相对水上加油站,内河LNG加注站安全风险更高,各部门在审批时比较谨慎,尤其京杭运河的岸基式加注站建在堤坝内,防洪审批很难通过。同时,LNG加注站岸线资源紧张,在水上服务区能够新增LNG加注站的空间不多。此外,基于安全和环保考虑,长江沿线LNG加注站的补液技术难度很高,与陆域相连的LNG加注站目前主要是通过槽车进行补液,显然非长久之计。从经济性上来看,趸船式LNG加注站的建设成本约在4500万左右,是普通趸船式加油站的4倍,经济性较差,加之当前的LNG动力船数量较少,LNG加注站亏损严重,已投入运营的年亏损均在100万元以上。

5.其它因素

一是上位法的滞后性。绿动水上运输有限公司出于外部安全环境和内部管理需要,已经开始建立并试运行安全管理体系,并向主管部门申请体系审核。但由于上位法对于此类小型内河船舶并没有安全管理体系的强制要求,有关部门缺乏受理依据,目前仍难以处理其请求。二是疫情影响。新冠疫情的长期肆虐,从供给和需求两侧重创了我国船用LNG市场。据悉,重庆巴南麻柳LNG加注站一期共投资约1.5亿元,每年运营成本上千万元,然而自2019年试运营的两年来,只有50余艘次船舶前来加气,收入不足百万元,与成本相比杯水车薪,企业面临着巨大的经营压力。

● 对策与建议

1.优化政策环境,引领行业发展

建议政府相关部门进一步解放思想,发挥主观能动性,对涉及LNG加注审批工作的相关上位法和部门规章进行梳理,对其中难以适应LNG产业发展需求的规定和条款及时做出调整,不断优化便民举措,尽早实现一站式受理。及时对前期补贴政策的效果和影响实施后评估,研究针对LNG加注站或加注船舶,出台具有连续性和前瞻性的后续鼓励政策的可操作性。

2.突出创新驱动,发挥规范效能

中国船级社于2021年发布了《船舶应用天然气燃料规范(2021)》《液化天然气燃料加注趸船规范(2021)》《液化天然气燃料加注作业指南(2021)》等最新技术规范和指南,纳入其在LNG加注方面的最新研究成果,针对船舶LNG燃料加注作业不同加注模式的特点,提供了操作建议、风险评估方法及应急响应措施,补充完善了撬装式LNG加注模块技术要求,进一步提升技术水平、安全性和经济性,具有十分重要的现实意义。因此应充分发挥其技术优势,建议在上海地区标准内河LNG加注站尚未获批建成前,在确保安全运营和有效监管的前提下,相关部门可以参照这些规范和指南要求开展评估,允许符合条件的站点因地制宜,运用LNG临时撬装加注模式进行平稳过渡,确保相关企业的正常生产经营。

3.落实培训标准,提升从业技能

LNG动力船舶船员上岗必需经过液化气燃料动力装置船培训并取得特殊培训合格证,从事水上LNG加注作业的人员也需经专门培训。建议安全监管部门针对LNG动力船舶运营和加注作业组织制订管理标准、程序和指南,进一步明确监管重点,通过培训和实操,引导相关企业和从业人员在实践中掌握相应技能,并稳步提升一线监管人员的安全管理水平。此外,受疫情影响,培训发证频次减少,从业人员短缺,轮岗换班周期延长,已经引起了交通主管部门的重视。在2021年第四届LNG动力船和LNG技术装备上海国际峰会期间,主办方安排举办了LNG加注技术发展和规范符合培训,获得了业界的积极反响。

4.鼓励技术研发,扩大应用场景

据智研咨询等机构不完全统计,截至2020年底,我国建成与在建内河LNG动力船已超过200艘,绝大部分为干散货船、港作船、公务船等,其中LNG单燃料动力船约占45%,主要航行于长江干线、京杭运河及黄浦江等水域。受限于发动机技术,部分船舶在通过对操纵性要求较高的水域时,还需要切换成燃油模式。在船型开发上,尽快解决技术难题和资金短缺问题已成为业内共识,因此亟需进一步扩大LNG动力船舶的应用场景,提升LNG燃料使用率。对环保、经济和技术性能好的创新方案,建议主管部门实施精准政策扶持,鼓励航运企业先行先试。

在2021年北外滩国际航运论坛“绿色与低碳”专题论坛上,船舶采用液化天然气(以下简称LNG)动力,对于助力水运行业实现碳达峰、碳中和目标的积极作用和意义再次受到热议,“碳中和LNG”概念和实践的发展,对LNG动力船舶的应用影响深远。上海市人民政府已于2021年6月印发了《上海市综合交通发展“十四五”规划》,明确提出将“推进船舶液化天然气(LNG)动力能源加注站建设”和“完善船用液化天然气(LNG)和低硫油供应体系”。可以预期,“十四五”规划期间,业界期盼的扶持政策和资金补助有望加大力度,上海内河LNG加注站建设及相关船舶开发应用也将迎来大有可为的新机遇期。

责任编辑: 鲁达

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