天然气船舶动力前景看好 全面替代尚不成熟
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天然气船舶动力前景看好 全面替代尚不成熟

在技术进步的大背景下,LNG(船用液化天然气)以其环保、清洁、经济的特征在传统能源市场的替代作用愈加明显。LNG作为动力燃料正在全球船用燃料市场进行有益的探索和尝试,为未来中国船舶动力市场展现了新的蓝图。然而,业内专家直言,目前我国天然气发动机的推广应用还处于起步阶段,在技术方面存在不少短板。

“油改气”蔚然成风

据国外媒体报道,新加坡交通部长吕德耀表示,顺应全球油改气降低排放的趋势,世界最大的装燃料港口新加坡计划到2020年用LNG向船舶提供燃料。吕德耀还表示,新加坡计划提前在2017年启动一个试点项目,为6艘LNG燃料船舶每艘筹款200万美元,进行安全程序与标准测试。过去三年中,新加坡每年售出的船用燃料超过4200万吨,以此成为世界最大的装燃料港口。

反观国内市场,业内人士对“油改气”已不再陌生。2014年6月,交通运输部海事局发文核准“武家嘴57”轮作为LNG燃料动力试点船舶。该轮是我国第一艘获得LNG燃料动力改造批准的海船,标志着我国海船LNG燃料动力试点正式启动。近海船舶LNG动力改造具有经济性,市场前景广大。有研究报告提出,LNG动力改造未来市场规模高达300亿~500亿元,若加上新船制造,市场空间可望达到上千亿元。水上LNG加注站建设将成为最先受益环节,保守测算未来LNG加气市场高达500亿元/年。

出于节能环保和能源结构转型考虑,LNG动力船一直是交通部政策推动的重点。早在2012年,交通部就开始了内河LNG动力船试点工程。2013年9月,交通部在《关于促进航运业转型升级健康发展的若干意见》中指出,加快推进LNG在水运行业应用,有序推进LNG动力船舶试点改造,推进内河LNG动力船舶应用示范工程。2014年4月财政部、交通部联合发布的《内河船型标准化补贴资金管理办法》,提出对新建LNG动力示范船给予单船85万~140万元的补贴。而此次LNG燃料动力试点从内河船舶扩展到海船,意味着LNG动力船市场进一步扩大。

据悉,LNG动力船舶的改造思路是从内河、近海至远洋。近海LNG动力船发展的难点在于如何解决沿海LNG加注设施建设的问题,一旦市场开启,前景巨大。据安徽中油嘉润对已经改造船舶14000公里运行数据分析,LNG动力改造的船舶柴油平均替代率为60%~70%,燃料成本下降20%~30%,动力性能与原机基本一致。LNG综合价格相对柴油有15%~25%折价空间,船主新建LNG燃料动力船舶或者进行船舶混合动力改造,在2~3年内可以收回投资成本。以内河LNG动力船为例,目前有约3万条内河船舶符合改燃条件,按每艘船大约60万~80万元新增或改造费用来测算,未来市场高达300亿~500亿元。LNG加注站建设市场前景更加广阔,每艘船每年需要加液的规模按最低120万~150万元计算,保守测算未来加液市场高达500亿元/年。

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LNG-柴油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%。

国内推行短板不少

毋庸置疑,LNG动力产业发展的一大关键在于发动机,而发动机及其核心技术的突破,又成为重中之重。为此,专家们从我国发展LNG动力船舶的现状出发,在实际操作层面,为天然气发动机的发展给出了具体建议。

国外企业先行树标杆。近年来,日益高涨的节能环保呼声和国际海事组织(IMO)等机构不断出台的严格的排放法规要求,成为船用动力产业不得不设法应对的难题。事实上,早在这些法规出台之前,国际上一些知名的船用发动机企业已经抓住先机,提前布局,开展了LNG动力相关技术的研发工作,为当前稳保行业的领先优势奠定了坚实的基础。

据了解,在上世纪80年代,瓦锡兰就开始研究低压喷射、高压喷射和单一燃料的船用气体发动机,最早应用在陆上,随后延伸到船用领域。经过多年积累,该公司在双燃料系统方面拥有了丰富经验和先进技术。如今,瓦锡兰已经拥有20DF、34DF和50DF系列双燃料发动机产品,并且功率型谱非常完整,能够满足不同市场的需求。先发的优势,使得瓦锡兰明显领先于其他竞争对手,在世界船用双燃料发动机市场领域遍地花开。目前,国外知名船用发动机公司都已经推出应用LNG作为燃料的发动机产品。

除了瓦锡兰,曼公司拥有的32/40DF、35/44DF和51/60DF双燃料发动机等产品,也成为这一市场的有力竞争者。此外,美国的GE公司凭借EMD16-645E3B双燃料发动机、卡特彼勒公司凭借379、398和399系列发动机产品等,均在这个市场上占据了一席之地。

面对排放法规,在原有柴油发动机的基础上加装后排气处理装置,是另一种有效的处理方式。但是,通过不断的开发与应用,这些船机企业更喜欢使用替代燃料。而在各种替代燃料之中,LNG又凭借良好的综合性能,成为业界公认的首选。

专家表示,LNG是最清洁的燃料之一,其经济效益和安全性都令人满意:LNG与柴油存在一定的差价,降低了企业成本;在使用方面,LNG燃点较高,并且一旦泄漏便很快挥发,可满足船上的安全要求。据介绍,天然气发动机的主要应用领域,一是远洋运输船舶,尤其是在排放控制区域航行时间较长的船舶,二是一些港口作业船舶,以及近海运输、定点运输船舶,为的是减轻港口城市的大气污染。

国内立足现状谋发展,一边是国外知名企业掌握较为成熟的技术,另一边是国内船舶LNG动力应用处于起步阶段,仍然是新事物。

尽管国内天然气发动机已经逐步在内河进行推广应用,但在包括能耗、排放等在内的综合性能方面,还不尽如人意。目前国内所推出的,还不是真正意义上的双燃料发动机,大多数企业只是通过改造,从控制上实现了一些性能。

如果按照应用来分类,应用LNG作为燃料的船用发动机可分为三类,即混燃发动机、双燃料发动机和纯气体机。从国内内河船舶应用的情况来看,目前所采用的主要是混燃发动机。这是一种比较低级的LNG燃料应用方式,欧洲最初也曾推出过此类机型,不过很快就被双燃料发动机取代了。

据了解,柴油-天然气混燃系统就是通过简单的改造和调试,将柴油机改造成既能完全使用柴油,又能使用柴油-天然气混燃的两用发动机。当使用混燃系统时,柴油喷油嘴向汽缸喷入少量柴油压燃,引燃主燃料天然气做功。与混燃发动机截然不同的是,双燃料发动机并非同时使用两种燃料,而是在柴油和天然气两种燃料模式下转换。这类发动机在实现LNG的环保效益等方面优势明显。

LNG动力船产业发展的障碍,不单包括基础配套设施建设滞后,商业模式不成熟也是因素之一。只有前期项目尽快实现盈利,才能实现LNG动力船工程的良性运转,才能吸引更多的投资人进入LNG动力船产业,从而推动该产业的发展。

商业模式有待探索

按照我国LNG动力船产业“先示范引领、后推广应用,先内河、再沿海、后远洋,先普通货船、再客船、后危险品船”的规划路径,一切才刚刚开始。有业内人士认为,我国的内河船舶多为民营资本所有,只有LNG动力船有利可图,民营老板才愿意掏腰包。据了解,LNG动力船建造成本往往高出常规动力船舶不止一倍,虽然有财政补贴,但其只占总建造成本的30%左右。而改造LNG动力船更是没有财政补贴。

此外,由于缺乏国家层面的执行标准、规范,导致即使改造好的LNG动力船也难以运行,这也为LNG动力船产业的发展泼了一盆冷水。目前国内施行的规范标准,已经跟不上目前LNG动力船产业的发展步伐。水上“油改气”与陆上“油改气”面临的情况类似,目前船东主要选择以LNG-柴油双燃料动力改造为主,而国内参照的LNG动力船改建规范及标准还处于“磨合”阶段,致使LNG真正“登船”比预期缓慢。

虽然LNG动力船产业发展步履蹒跚,但大批量的LNG动力船新造船订单,已给船企和相关配套商带来了不可多得的机遇和新的挑战。这种挑战主要集中在安全性高及主机等设备的研制上。

一大批液化天然气(LNG)动力船正在“赶来的路上”——如此形容目前国内LNG动力船的发展状况一点都不夸张。今年1月底,绿动水上运输有限公司宣布,将建造200艘纯LNG动力绿色环保内河散货船,并计划于今年6月起批量建成。业内专家认为,如果正在实施的LNG动力船示范工程等各项目进展顺利,2015年或将迎来我国内河LNG动力船的交付高峰,这一年也将成为LNG动力船产业发展的“黄金元年”。

(文章来源:中国工业新闻网)