福建船舶油改氣歷程與思考

福建閩能燃氣有限公司 陳 鋒 王東平 吳 杰

國務院及有關部委先后出臺了有關建設低碳交通運輸體系、加快內河水運發展的意見，進一步推動節能減排工作。發展LNG 動力船舶，對我國航運的節能減排具有重要意義，前景廣闊。

1 背景分析

福建省航運歷史悠久、有漫長的海岸線和閩江等內河水路，以及豐富的港口資源。福建全省水運客、貨運均居全國第七位，通航里程1886 公里。2009 年底，內河貨運量2770萬噸,沿海貨運量1.25 億噸；內河擁有機動船舶1278 艘，其中客輪397 艘，功率總計為3.14 萬kW，貨船881 艘，功率總計為20.45 萬kW，凈載重量為243088 噸位。沿海客船258艘，總噸數為13499 噸位，載客量為14016 客位；貨船1007艘，總噸數為1799300 噸位；遠洋貨船69 艘，總噸數為513819噸位；漁船6.8 萬艘。

福建內河與沿海船舶、中小型船舶均是以輕質柴油作為發動機的燃料。目前，按單機平均功率331.5kW、常用功率248.6kW、柴油消耗量205g/ kW· h、LNG 消耗0.3Nm3/ kW· h、航行時間5280 小時計算，福建4771 艘的沿海、沿江運輸船舶有一半的數量適合進行船舶油改氣，即若有2385 艘，則一年運輸船舶可消耗柴油總量64.2 萬噸，消耗LNG 量為45.7萬噸。漁船共有6.8 萬艘，按總量1/3 的漁船（主機功率≥120kW）適合船舶油改氣，則有2 萬多艘（按單機常用平均功率200kW、柴油消耗量205g/ kW·h、LNG 消耗0.3Nm3/ kW·h、航行時間5280 小時計算），則一年漁船消耗的柴油總量433 萬噸，消耗LNG 總量為308 萬噸。

在船舶運管成本中，燃料成本占總成本的50%～60%左右。使用LNG 動力比柴油動力能源利用率提高5%～10%，經測算，1 立方米LNG 氣體在動力使用上近似1.1 公升（柴、汽）油。LNG 罐體固定在船舶甲板上，封閉運行，所有控制點都有傳感器，能自動或手動切斷氣源，在船安全性較高。LNG 是主要動力能源，與柴油配比為7:3，測算顯示，運用LNG 后船舶能節約燃料成本近25%～30%。

LNG 作為船舶動力燃料，與燃油相比，其優勢在于排放更清潔，國外已經投入使用的雙燃料船舶發動機硫化物排放量減少了90%，氮氧化物排放量減少了80%，二氧化碳排放量減少了20%。

長期以來，由于國內一直沒有排放限制法規，普遍未采用減少排放的技術措施，導致我國船舶柴油機有害物排放水平要高出歐美同類船舶柴油機。同時，柴油動力的船舶還存在使用成本高、排放碳和硫高、泄漏污染水面等局限。受船舶油污、廢氣排放以及柴油供應壓力等影響，我國發展船用LNG、實現近海與內河航運“綠色環保”成為發展趨勢。

福建擁有可靠的天然氣供應基地。位于莆田的福建LNG接收站，是繼廣東LNG 建成投產之后的我國第二個LNG 接收站，是國家重點建設項目，也是福建省規劃的大型能源基礎設施項目。我省與印尼簽訂的液化天然氣銷售與購買協議（SPA）中，年協議合同量為260 萬噸，合同期限25 年，目前福建與印尼續簽了第二期液化天然氣銷售與購買協議，合同量為300 萬噸，這為福建省發展LNG 船舶項目提供了可靠的氣源保證。

2 福建省“船舶油改氣”工作歷程

福建省投資集團中閩物流公司啟動“船舶油改氣”以來的工作，能夠典型代表我省這方面的工作歷程。

2.1 前期準備

中閩物流2009 年率先在全國提出“船舶油改氣”. 與上海交大等合作啟動項目前期工作。首先，開展合作伙伴的選擇、項目具體實施技術、裝置的調研工作及我省船舶油改氣市場調研；對國內成功研發的LNG 燃料發動機系統和各類新能源船舶進行實地考察與調研，與相關單位進行合作前的意向交流與洽談，簽訂合作諒解備忘錄和合作框架協議等。開展對沿海主要港口、漁港碼頭船舶的市場，船舶的發動機型號、燃料品種、燃料用量、船舶改造費用、用戶改造意愿等展開調查。

第二，與濟柴、武漢交發船舶設計公司商定合作框架意向。濟柴可滿足福建方提出船舶動力的型號、規格要求，生產提供福建船舶市場所需要的雙燃料船舶動力系統。包括雙燃料船用發動機、雙燃料船用發電機組（輔機）、撬裝式LNG供氣模塊、LNG 低溫儲罐和動力控制集成系統（ECU 系統），完全按照中國船級社（CCS）規范要求進行設計、生產，具有完善的安全操作系統，保證雙燃料發動機使用安全可靠，保證（動力系統設備及其配套的設備）通過CCS 認證。

濟柴負責動力系統集成模塊CCS 統一認證，船體結構部分的認證應由福建地方的船檢部門給予認證，漁船的改造還要得到地方漁業檢驗部門的認可和認證。

武漢交發公司協助編制《福建船舶油改氣項目可行性研究報告》，負責福建方委托設計船舶的設計圖紙通過CCS 蓋章認可。對于有資質、能力承擔福建近海新能源漁船、內河/沿海新能源運輸船和近海LNG 加氣躉船的設計，福建方提供需要船舶的相關要求和近海水文地質相關資料作為設計的依據，明確工作重點，并進行實船考察。

2011 年8 月22 日，中海石油福建新能源有限公司(中閩物流重組)、中船重工武漢701 所(中國艦船設計研究中心)、中船重工河南柴油機有限公司、一拖（洛陽）柴油機有限公司、福建船舶集團福寧船舶重工公司在武漢簽訂《福建船舶“油改氣”示范項目合作開發框架協議》。

2011 年9 月9 日，中海石油福建新能源有限公司、中船重工武漢701 所在福州主持召開“福建LNG 船舶油改氣示范項目工作會議”，對示范目標船LNG 油改氣方案、船舶主機技術方案、改裝相關要求，進行充分的分析和討論。

2.2“目標示范船舶”選擇

2011 年9～12 月，啟動在建的內河350T 運輸甲板駁船，進行LNG 動力系統改造初步方案設計(后因非技術性原因中止)；啟動在航2 萬噸運輸貨船的LNG 動力系統改造項目前期調研工作(后因“預評估不可行”中止)。

2.3 示范區域選擇

當前應選擇可用LNG 罐車對船補氣的地點。

福安賽江為內河運輸船示范點：福安賽江沿岸分布43家修造船企業，相關從業人員6.5 萬多人，年造船能力110萬噸，占全省的“半壁江山”，船舶工業產值占全省1/3，躋身福建四大船舶修造基地、全國民間船舶交易市場、全國重要的拆解中小船基地。

連江黃岐漁港為漁船示范點、黃岐擁有漁船5092 艘，其中功率在50kW 以下的有3700 艘，多為木質養殖船，共有1815 艘；50～120kW 的有450 艘，120kW 以上功率的共有942 艘，其中收鮮船有502 艘，多為200kW 以上。黃岐漁港適合于LNG 罐車對船補氣及今后LNG 加注躉船建。

選擇游船示范點：經考察閩江內河福州段游船，其條件適合作為示范船及大金湖游船：數量41 艘2102 個座位，儲備運力36 艘858 個座位；主機功率：31.6kW～195kW 不等，較大游船適合油改氣;結合履行泰寧申請丹霞地貌世界遺產的“綠色”承諾。

2.4 示范船舶動力配置、LNG 加注躉船選擇

考慮國內技術成熟度和LNG 動力系統開發實際，以LNG/柴油雙燃料動力船為主，待LNG 動力系統發展成熟、LNG 加氣站網布局形成后，向LNG 單燃料動力船為主過渡。

LNG 加注躉船開發：LNG 船舶加氣網點形成前，是限制行業發展的主要因素。船舶受潮漲潮退、水流、載荷影響，停泊位置動態變化，LNG 輸送管道為低溫管道，其特性給船加氣成了目前需要克服的難題。在技術相對成熟的北歐，采用“LNG 儲配站”，將儲存、配送、物流做到一體化聯動。國內如武漢交通發展公司開發LNG 加氣躉船，即一種移動式的小型儲氣船只，為經過的柴油-LNG 雙燃料船只加注LNG。

3 當前目標市場開發分析

在北歐、法國，目前最先被考慮的船舶有：渡船、游船（法國）、汽車渡輪、海岸警備船、鉆井平臺補給船、中小型貨柜船等近、內海船舶。

對于福建而言，內河和沿海船舶氣化應當首選貨運船，其次是工程船，漁船由于大多噸位小、年行駛時間短且享受政府燃油補貼，改裝后如果政府不繼續提供燃油補貼，則沒有改裝的積極性。中國船級社對內河運輸船油改氣配套法規明確不適用于客運船，客船的油改氣時機未到。 我國水上客運量少，2010 年還不到全國旅客運量的1%，因此，水上客運消耗燃料量較少。同時，由于客船運送大量的乘客，船舶停靠碼頭人口和建筑密度大，無論是對船舶本身還是碼頭的安全性要求都非常高，因此，較難滿足氣化條件。

按照船舶航行的水域，貨運船舶分可為內河運輸、近海運輸和遠洋運輸三類。其中遠洋運輸基本為萬噸以上大型船舶，LNG 儲罐的體積相比用柴油（或重油）時體積大，導致前者的載貨量要小。考慮到所需要的LNG 儲罐的體積，大型遠洋集裝箱船以LNG 為燃料的可能性不大。

專家認為，運輸船齡小于18 年且船長大于40 米小于68米的內河一般干貨船都在“油改氣”的范圍之內。LNG 替代船用燃料油沒有競爭力、不經濟，而替代柴油則具有較好的經濟性；只有燃用柴油的內河和近海貨運船舶用LNG 替代才比較現實。遠期有可能類似歐盟國家因受環境因素制約而采取遠洋船舶在輪船靠岸時臨時改燒LNG 的方式來滿足排放要求。從技術經濟角度考慮，現階段適宜改裝成LNG 動力的船舶噸位不宜低于1000t 級，不宜高于8000 t 級，以3000～5000t 級最為理想。

工程船是指裝有特種機械，在港區或航道從事碼頭修筑、航道疏通等工程的專用船舶，如挖泥船、打樁船、起重船。這類船舶通常在某一固定區域作業，部分適合氣化，但船舶保有量有限，潛力預測暫不考慮。

漁船油改氣應順勢而為，因為至今尚未有任何油改氣的政策層面支撐,或政府要求推進的說法。擬選擇改造的示范漁船（F 船）是福建進行LNG 雙燃料動力改造的主要船型，適合于改造。福建漁船共有6.8 萬艘，95%以上船身長度不到24m，尤其是內河漁船其長度一般不到12m，噸位小、裝機功率低。若用LNG 作動力，需要增加儲氣罐、氣化器、供氣管道以及其他操控設施，改造后作業空間將大受影響，因此，從數量上看，大部分不適宜改裝。另一方面，自2006年起，農業部對漁船實施燃油補貼政策，啟動補貼機制，補貼額度主要根據漁船的裝機功率和類型來確定，即漁船年油價補貼＝主機總功率（kW） × 補助用油系數（元／kW · a）。若用天然氣替代，按70%的柴油替代率、天然氣價格按現價計算，全年節省燃料費低于燃油補貼。因此，漁船改燒LNG 后若不能享受燃油補貼，氣化的可能性不大，尤其是在沿海建造水上LNG 加注站（LNG 加注躉船）尚不具備條件下。漁船是屬于農業部管理，海洋漁業局需對改造的漁船進行全程的監控、頒發認證。

可啟動“科技示范漁船”：選擇2 條收鮮漁船（F 船），船型長度約20～30m 左右、寬度6m 左右，主機功率120kW～350kW，載重量200 噸～400 噸左右，進行新建或改造（其中一艘采用LNG 雙燃料動力系統、另一艘為LNG 單燃料動力系統）；LNG 冷能可提供為冷藏介質，LNG 加注可先由加注車提供。

4 近年來船舶油改氣發展相對緩慢的原因分析

（1）LNG 動力船舶需要增加儲氣系統、混燃系統、安全與消防系統等更為復雜的設備裝置；操作規程比燃油船步驟多。

（2） LNG 燃料補給需要到特定港口或區域，LNG 的運輸、儲存等諸多環節還不暢通。

（3）尚未實行強制性排放標準，LNG 與燃料油相比經濟上更有競爭性，被新、改裝船投資、試航成本及“過關斬將”的手續辦理耗費財力、精力，船東難有積極性。

（4）據機構數據，LNG 單、雙動力船舶新船建造成本比普通燃油船建造成本高，維護成本也高。

（5） LNG 動力船及LNG 船舶加注站存在建造標準規范缺乏、配套基礎設施嚴重不足、雙燃料和單燃料氣體發動機及配套技術待改進等一系列問題。

5 展望

綜合考慮技術研發、法規建立、市場培育、資源輸入等因素，我們認為2012 年前，我國船舶油改氣處于試驗階段，2013年～2015年為啟動階段；由于LNG 動力船舶制造、LNG 內河運輸及安全管理等標準規范相繼制訂或頒布，國家對LNG 動力船舶運輸將逐步放開。LNG 價格比柴油具有明顯競爭優勢，船舶企業對柴油動力船舶進行改造的積極性將快速提高。