CCS力推绿色船舶技术

　　据船舶经济贸易报道，为适应国际和国内绿色航运的发展趋势，作为中国航运、造船业的重要技术支撑力量，中国船级社(CCS)自“十一五”启动“绿色船舶计划”(G-VCBP)以来，相继推出了全球首部《绿色船舶规范》、《船舶能效设计指数(EEDI)验证指南》、《船舶能效管理认证规范》、《内河绿色船舶规范》、《内河船舶能效设计指数(EEDI)评估指南》等技术文件，研究开发了“营运船舶能效管理和运行系统”和“船舶能耗分布计算分析软件”等应用软件，以及开展高能效技术的研发和推广试用。这一系列举动，不仅向海事界充分展示了CCS在绿色船舶方面的技术能力，更重要的是为中国航运、造船业的可持续发展增添了强劲的“绿色动力”。

 

　　定新规设“门槛”首部《绿色船舶规范》问世

 

　　2011年，CCS编制了基于GBS(基于目标的标准)方法的综合性绿色船舶评价和验证标准，即《绿色船舶规范》。该规范是世界上首部绿色船舶规范，于2012年10月1日生效实施。除主体规范外，《技术要求验证指南》和《共性绿色技术指南》也是该规范体系的组成部分。

 

　　CCS基于GBS方法，从绿色船舶的基础和目标入手，提出了绿色船舶基本模型，给出了绿色船舶的定义：绿色船舶是指采用相对先进的技术(绿色技术)在其生命周期内能经济地满足其预定功能和性能，同时实现提高能源使用效率、减少或消除环境污染，并对操作和使用人员具有良好保护的船舶。结合这个定义，《绿色船舶规范》从安全基础、环境保护、能效和工作环境4个方面提出了目标要求。

 

　　《绿色船舶规范》涵盖了目前国际公约的最新要求以及工业界的最新研究成果，从船舶整个生命周期角度在技术上给出了规定。在安全基础方面，《绿色船舶规范》规定绿色船舶应满足国际强制公约、船旗国的法规以及船级社有关主船级的要求。为全面评价船舶的绿色性能，系统识别了绿色船舶要素和子要素，主要包括环境保护要素、能效要素及工作环境要素。环境保护要素包括防止油类污染、生活污水污染、垃圾污染、空气污染、压载水控制及拆船控制等子要素。能效要素包括船舶设计能效和船舶营运能效两大子要素。工作环境要素则包括自动化、振动与噪声子要素。

 

　　《绿色船舶规范》提出了表征船舶绿色特性的绿色船舶附加标志，该附加标志是对船舶在环保、能效、工作环境3个方面先进性的综合标识。为推进造船业、相关制造业和航运业产业结构优化升级，将绿色船舶附加标志分为3个级别：GreenShipI/II/III，并制定了分级要求和评审程序。除了表征船舶的综合绿色性能，绿色船舶规范还设置了专门的绿色技术附加标志，以鼓励绿色技术的应用，如节能推进器、废热回收、气体燃料、减阻漆、岸电、风能、太阳能、燃料电池等。针对船舶设计能效要求给出了专门的能效附加标志：EEDI(I/II/III)，以突出船舶在能效方面的优势。

 

　　《绿色船舶规范》从技术角度为船舶设计、建造、检验、营运等提出了方向。为实现《绿色船舶规范》目标，我们认为应在几个方面有所突破：现有船型的优化、提高整个行业的配套水平、绿色技术的应用、完善减振降噪技术等。

 

　　船舶能耗分布与评估研究通过评审

 

　　2012年9月20日，CCS“G-VCBP计划”重点科研项目之一的“船舶能耗分布与评估研究”通过了业内专家评审，“船舶能量消耗分布计算分析软件”的应用工作正式开展。

 

　　《船舶能量消耗分布与节能指南》针对当前船舶节能减排技术研发缺少技术支撑的现状，通过开展一系列研究，总结得出了三大主力船型(油船、散货船和集装箱船)的能量消耗分布规律和节能潜力，给出了船舶能量有效利用水平基线，列举了现行主流的节能技术和敏感度分析，并结合船舶能量系统实际，创新性地提出一套科学和完整的船舶能量消耗分布计算方法。该指导性文件对于船舶节能减排研发、对于新造船节能设计和现有船舶节能改造都具有重要的指导意义。

 

　　“船舶能量消耗分布计算分析软件”是为了便于指南使用者独立开展船舶能量消耗分布计算而开发的。该软件将船舶能量消耗计算方法、船舶能量有效利用水平基线等研究成果固化在系统中，并根据用户现实需求，开发出了船舶能量消耗分布计算、能量消耗分布结果分析、能量利用效率计算、能量利用效率水平评估、绿色技术节能潜力估算、主力船型能耗计算统计、国内船舶能量消耗数据库7个主要功能模块(如图)。此软件能够满足船舶设计单位、船公司、行业管理部门等不同层次用户的计算分析需求。软件投入使用以来，先后对数家公司处于营运中的76艘油船和散货船开展过计算分析评估，评估结果赢得了客户好评。

 

　　该研究成果，对于全面了解船舶能量利用及消耗分布情况，从而找出能量利用薄弱环节和节能空间，有针对性地提高船舶能量有效利用指明了方向；提供了合理有效的船舶能量消耗分布计算方法和手段，为船舶及重点设备能量利用水平分级提供技术支撑；为船舶节能技术、余热回收技术、多能源综合利用等提供依据，为国家节能减排政策在造船业、航运业的实施提供支持和服务。

 

　　发布营运船舶能效管理和运行系统

 

　　2012年，中国船级社自主研发的“营运船舶能效管理和运行系统技术开发与应用”项目获得了中国航海学会科学技术奖二等奖。本项目是根据国际海事组织(IMO)在提高船舶能效、控制海运碳排放方面提出的一系列技术、管理、操作措施和要求，以及正在研究制定的航运碳减排市场机制，并结合国务院相关规划、交通运输部的具体实施方案和海运相关行业组织要求，在研究国内外控制航运碳排放发展趋势的基础上，在能效管理、能效措施和监测分析等方面开展的系统化研究。

 

　　该项目成果主要包括：研究制定了《船舶能效管理认证规范》；开发了航运能效数据库及应用系统；编制了《船舶能效最佳操作指南》和《船舶能效管理计划编制与核查指南》。该项目符合主管机关宏观管理和企业自身发展的需求，实现了总体提升航运能效管理水平的研究目的。

 

　　该项目具有鲜明的技术创新点：一是能效管理理念创新，首次提出了将能效管理纳入航运公司管理体系并予以实施，突出“船舶能效最佳实践”和“能效监测与分析系统”两大重点，单船实施循环改进的“能效管理计划”与公司整体的体系管理有机结合、协调统一。二是能效措施实施创新，编制了《船舶能效最佳操作指南》和《船舶能效管理计划编制和核查指南》。三是管理工具创新，运用计算机及网络技术，开发完成了具有多维度、多层次结构的船舶能效数据库及应用系统，并首次搭建了行业级船舶能效网络共享平台。

 

　　该项目成果已在国内众多大型国有、民营航运企业得到广泛应用，并取得了良好的经济效益和社会效益。据统计，自实施系统化能效管理以来，某大型油船公司共节油6.3万吨/年，两家大型集装箱航运公司分别节油15万吨/年和20.2万吨/年。

 

　　实施系统化能效管理有利于改进企业能效管理模式，健全行业节能监察、服务和管理体系，为国家主管机关评估、部署和调整节能减排工作重点提供决策参考；有利于促进船型优化和运力优化，提升全行业能效水平；有利于与国际接轨的市场机制形成，逐步实现由行政管理转变为以法规和市场机制为主导的过渡。

 

　　编制内河船型标准体系和《内河绿色船舶规范》

 

　　2012年3月29日，交通运输部公布了《内河运输船舶标准船型指标体系》，并于2012年7月1日起生效施行。《指标体系》对标准船型主尺度、能效指标和CO2排放指标提出了强制性要求。今后一个时期的内河标准船型，就是指符合该指标体系标准的船舶。

 

　　CCS作为内河运输船舶船型标准化的技术支撑机构，主要承担了《内河运输船舶标准船型指标体系》的编制工作。该指标体系的建立主要从“安全、高效、绿色、先进”4个方面入手，在安全和环保方面，以现行船舶建造规范法规的要求为基础；在高效方面，通过船舶主尺度系列标准，提高船舶与船闸、升船机等通航设施的适应性和通过能力，通过能源强度指标，提高船舶的能效性能；在绿色方面，通过二氧化碳排放强度指标，实现船舶减排的目标；在先进性方面，通过鼓励新材料、新技术、新方法、新设备、新工艺和新能源等在船舶上的应用，实现技术进步。另外，CCS编制了在《指标体系》实施中应执行的标准体系，主要包括《营运船舶燃料消耗限值及验证方法》、《营运船舶CO2排放限制及验证方法》、《内河船舶能效设计指数(EEDI)评估指南》和《内河船舶能效管理计划编制与核查指南》。今后，CCS还将在建立内河标准船型数据库及公共信息平台建设方面发挥积极的作用。

 

　　为推进内河绿色船舶的发展，中国船级社结合对内河船舶和航运特点的分析，构建了1本规范加3本指南的内河绿色船舶规范标准框架，即《内河绿色船舶规范》、《内河船舶能效设计指数(EEDI)评估指南》、《内河船舶能效管理计划(SEEMP)编制指南》和《内河船舶有害物质控制指南》。《内河绿色船舶规范》由两部分组成，一是船舶技术要求，包括能效要素、环保要素和工作环境要素；二是绿色技术在船舶上使用的技术要求。《内河绿色船舶规范》将船舶划分为3个级别即绿色船舶附加标志，分别是绿色船舶-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，船舶可使用绿色技术以满足不同等级绿色船舶附加标志要求的能效要素、环保要素、工作环境要素。《内河船舶能效设计指数(EEDI)评估指南》主要对船舶能效设计指数的计算、评估和验证提出了技术要求。《内河船舶能效管理计划(SEEMP)编制指南》主要是指导船东编制船舶营运过程中的能效措施。《内河船舶有害物质控制指南》主要指导船舶编制有害物质清单及清单的维护。

 

　　抓研发促应用

 

　　通过对设计公司、船厂、船东及设备商进行调研，CCS确定了8大类节能技术和22个具体研究方向，并且在高效动力系统等技术上取得了初步的研究成果。

 

　　LNG双燃料动力

 

　　随着国际油价持续高涨以及船舶节能减排要求的日益严格，LNG已经逐渐成为未来绿色船舶的重要替代能源。使用LNG作为燃料，可以实现降低排放、降低运行成本的目的。

 

　　在国内，CCS开始气体燃料动力船标准研发时间较早，先后制定了《LNG动力船舶建造规范》、《气体燃料动力船检验指南》、《双燃料发动机动力系统设计与安装指南》、《气体燃料动力船法定检验补充规定》、《船用LNG储气罐审图原则》、《LNG/柴油双燃料动力船舶试点的技术要求》等文件。目前，CCS已完成对潍柴动力、淄博柴油机、济柴和广州柴油机等4家8型LNG发动机的认可工作，完成了武汉轮渡公司“轮渡302”和长航集团“长迅三号”散货船等LNG双燃料船舶改建项目，以及3100吨LNG动力散货船新造船审图和检验工作。

 

　　2013年1月，CCS和瓦锡兰签署了技术合作框架协议，双方将在LNG双燃料动力方面开展全方位的合作，包括船型设计和开发、LNG双燃料发动机认可、LNG双燃料发动机标准制定等。和瓦锡兰的合作，将加快CCS在LNG双燃料动力领域的技术、审图、检验能力的建设。

 

　　热泵技术

 

　　热泵是一种将热量由低温热源输送到高温热源，从而实现对指定空间制冷和供热功能的能量综合利用系统，是一项节能的技术。热泵不是热能的转换设备而是热量的搬运设备，它是一台“泵”。

 

　　目前船上广泛采用水冷式冷水机组为船舶提供冷量，热量则通过锅炉提供的蒸汽来实现，冷热量供应为两套系统。水冷式冷水机组即为水源热泵技术的一种特殊应用形式，只是现有船用水源热泵系统只能实现制冷功能。中国船级社开展了工信部水源热泵技术应用研究项目，开发了内河客船水源热泵产品，并首次将水源热泵技术应用到大型内河游船上，积极推动节能减排工作。经估算，应用水源热泵技术使该游船年节约燃油费近200万元，减排CO2近千吨，实船节能效果良好。

 

　　船舶最佳纵倾操作技术

 

　　最佳纵倾节能原理，指船舶在装载量一定的情况下(即排水体积一定)，如果改变其纵倾(艏、艉吃水)，则船舶水下体积几何形状将会改变，船体水线形状和水线长度、浮心位置、船艏来流、船艉去流将相应改变，这些变化必然导致船舶兴波阻力、摩擦阻力和粘压阻力的改变；同时由于船舶航行姿态的改变，不同的纵倾(艏艉吃水)也将引起船舶尾部流场的变化，进而影响到船舶螺旋桨的推进效率。近20年的研究表明，不同类型的船舶在其不同吃水(满载、压载、半压载等)工况下、不同航行速度下均有一个明确的最佳纵倾浮态与其对应。

 

　　应用实例：一艘13000吨级远洋货船通过调整其航行姿态在满载服务航速16节情况下，其主机功率可节省296千瓦约6.5%；半载航行时候主机功率可节省677千瓦约12.7%；压载航行时主机功能可节省约63千瓦约1.5%。

 

　　CCS目前与国内两家大型集装箱航运公司联合，正在进行集装箱船最佳纵倾操作技术的研究和开发，研究成果及船舶最佳纵倾软件将在2013年投入应用。

 

　　太阳能技术

 

　　太阳能技术主要分为光-热(太阳能制热)技术和光伏发电两种。近年来，随着船舶节能减排要求日益严格，太阳能技术在船舶上也已经开始得到应用。早在2000年，在澳大利亚建成的一艘混合能源双体渡船上就安装了太阳能发电装置。

 

　　在中国，CCS已对太阳能在游艇上的应用进行了研究，并制定了相关技术标准。CCS制定的“太阳能电力推进双体纤维增强塑料船审图原则”，为此类船舶图纸审查提供了检验标准；CCS对柔性单晶硅的太阳能光伏组件和磷酸铁锂电池开展了认可工作，确保了核心设备和装置满足要求等。目前，CCS正在对国内某游艇厂建造的太阳能动力游艇开展检验工作。此型艇配备了由太阳能充电的2组锂蓄电池(另有1组备用)，一次充好电后在完全使用蓄电池的情况下可连续航行8小时以上。

 

　　岸电技术

 

　　船舶岸电技术，即采用陆地电源对靠港船舶供电的技术。通过使用岸电替代船上柴油机发电，是船舶靠泊期间有效的节能减排措施，节约燃油带来了经济性，也可以减少排放，还可以减少振动以改善船员生活工作环境。

 

　　近年来，CCS积极配合国家节能减排工作，制定了《船舶高压岸电系统检验指南》等船用岸电标准，参与系统和产品设计，对岸用和船用设备进行型式认可，并于2011年9月24日在连云港为首艘船舶(河北远洋的“富强中国”号)颁发了船用岸电系统附加标志(AMP)的船级证书。目前，岸电系统已在连云港、青岛、上海、黄骅港等港口推广应用。