應對EEDI，船舶動力產業大有可為
| [日期：2012-8-25] | 發布者：智創機械 |
“盡管船舶能效設計指數（EEDI）針對的是船舶設計和建造，但從對EEDI的解讀和對國外應對技術措施的分析來看，其實發動機本身也能利用現有節能技術，有效降低能耗水平，為船舶設計滿足EEDI要求作出貢獻�！痹谌涨罢匍_的“應對EEDI措施研討會”上，國家工業和信息化部EEDI專家組成員、上海船用柴油機研究所副總工程師范建新指出，采用太陽能、風能、核能等新能源以及其他的新型節能動力裝置在船舶發動機中的應用研究已經成為未來發展方向，整個動力行業需要加快基礎技術和實船應用的研究，提供新型節能設備和裝置，使船舶設計滿足EEDI要求。
雙燃料發動機或成未來方向
目前，歐洲國家以及日韓等領先的造船國家為應對EEDI，已在船舶動力方面開展了眾多研究，不僅推出方案，把成熟技術應用于實船，而且在加快研制更高效的船舶動力節能技術和裝備�！皳扑�，這些船舶動力新技術和裝備的采用或組合應用對降低EEDI的貢獻率為10%~15%�！狈督ㄐ抡J為，就EEDI而言，盡管它是一項全新的強制要求，但其核心是降低發動機在特定工況下的能耗。
長期以來，低油耗發動機一直是船舶動力研發、設計、制造和應用領域的一項主要技術指標，現在有關各方需要在充分理解EEDI要求的基礎上，采取技術措施進一步降低考核工況的燃油消耗率或在滿足安全要求的前提下進一步減少船舶動力設備的配置數量。范建新表示：“結合國外船舶動力技術的發展路徑，國內企業可通過采用雙燃料發動機、降低發動機考核點能耗、總能利用技術、發動機減磨技術等來提升船舶動力效率，降低能耗�！�
液化天然氣（LNG）已經是公認的低排放化石燃料，且儲量高，對降低EEDI和其他有害物排放均能作出較大貢獻�！坝捎谀壳凹僉NG大功率發動機平均有效壓力還無法完全達到柴油機的水平，并且其啟動可靠性和超低負荷穩定性不足，因此很難用純LNG發動機直接取代柴油機�！狈督ㄐ轮赋�，“柴油一LNG雙燃料發動機則兼具節能減排和功率輸出穩定的優勢，應該成為我國船舶動力產業重要的發展方向�！彼瑫r表示，目前，國內外在雙燃料發動機技術方面還有諸多不足，在安全性、陸基供給方面也存在不少體制機制方面的問題，已經超出技術問題本身，這需要全行業形成共識，共同努力，加快取得核心和關鍵技術上的突破并落實相關政策，以便使該項技術盡快在船舶減排方面派上用場。
多種手段孰優孰劣？
事實上，無論是船用柴油機還是LNG發動機，傳統上都是將額定功率或持續功率燃料消耗作為優化指標。范建新認為，面對EEDI，在保證額定功率未大幅增加的情況下，有關方面還需要考慮主機在最大持續功率（MCR）的75%負荷段的油耗或氣耗水平。當前可以采取的比較成熟的技術手段主要包括：采用寬高效區高壓比增壓器，以部分負荷為優化點，兼顧額定功率；缸內燃燒室結構和進排氣道設計以部分負荷優化為主，額定負荷為輔；柴油機燃油系統為共軌系統，在部分負荷狀況下能及時提供精確的燃油量和所需的噴油壓力；采用LNG缸內直供和精確點火技術，提高氣體燃燒的熱效率�！斑@些技術手段都已發展成熟或基本成熟，單項技術在發動機上的應用已經沒有大的障礙，如能組合應用，效果更好。因此，我國船舶動力產業應加快這些成熟節能技術的應用，為船舶設計滿足EEDI 要求提供低能耗發動機�！狈督ㄐ绿岢�。
與此同時，總能利用技術有助于提高整個動力裝置的能量利用效率。范建新表示，目前船舶增壓器的綜合效率已經超過60%，可以使船用柴油機在50%以上的負荷狀態下產生高品質多余排氣能量，因此，正常加熱廢氣鍋爐時，可以在排氣系統中并聯一套排氣能量發電透平，充分利用柴油機在各個負荷段富余的排氣能量補充發電，并與船舶本身配置的發電機組電網聯網，以此減少發電機組的配置數量或降低功率，進而為整個船舶滿足EEDI要求做出貢獻。當前總能利用技術涉及的動力渦輪、聯網技術和自動化控制技術等都已經相當成熟，國外企業已經在各類大型運輸船中加以應用，經濟效益和減排效果明顯，其也應成為船舶動力產業應對EEDI比較有效的技術手段。
“采用發動機減磨技術也能有效降低摩擦能耗�！狈督ㄐ轮赋�，船用柴油機的摩擦功耗大約占發動機輸出功率的5%，根據發動機大小，實際功耗數值則在數十千瓦到數百千瓦之間，不合理的設計還會導致滑油耗量增加、零部件過早磨損。隨著計算機技術、材料表面處理技術和仿真技術的發展，充分挖掘這項傳統技術的潛力，有助于發動機進一步減少能耗。據專家估計，針對摩擦的優化設計可以使發動機摩擦損失在現有基礎上降低1%～2%。
此外，太陽能和風能的組合應用也是值得關注的降低船用發動機能耗的措施之一，可將發動機能耗降低約5%。范建新表示，雖然國外已開展相關研究并有了概念設計方案，但由于涉及面廣，還需要一系列政策法規的支撐以及基礎技術層面的突破進行配合，因此其仍要經過一段較長的時間才能真正成為可以實際應用的技術。而生物質、核能等低碳和再生能源在船舶中的應用，也受有效供給、安全性等因素的制約，所以在可以預見的未來還無法取代化石能源成為船舶動力裝置的主要能源。
雙燃料發動機或成未來方向
目前，歐洲國家以及日韓等領先的造船國家為應對EEDI，已在船舶動力方面開展了眾多研究，不僅推出方案，把成熟技術應用于實船，而且在加快研制更高效的船舶動力節能技術和裝備�！皳扑�，這些船舶動力新技術和裝備的采用或組合應用對降低EEDI的貢獻率為10%~15%�！狈督ㄐ抡J為，就EEDI而言，盡管它是一項全新的強制要求，但其核心是降低發動機在特定工況下的能耗。
長期以來，低油耗發動機一直是船舶動力研發、設計、制造和應用領域的一項主要技術指標，現在有關各方需要在充分理解EEDI要求的基礎上，采取技術措施進一步降低考核工況的燃油消耗率或在滿足安全要求的前提下進一步減少船舶動力設備的配置數量。范建新表示：“結合國外船舶動力技術的發展路徑，國內企業可通過采用雙燃料發動機、降低發動機考核點能耗、總能利用技術、發動機減磨技術等來提升船舶動力效率，降低能耗�！�
液化天然氣（LNG）已經是公認的低排放化石燃料，且儲量高，對降低EEDI和其他有害物排放均能作出較大貢獻�！坝捎谀壳凹僉NG大功率發動機平均有效壓力還無法完全達到柴油機的水平，并且其啟動可靠性和超低負荷穩定性不足，因此很難用純LNG發動機直接取代柴油機�！狈督ㄐ轮赋�，“柴油一LNG雙燃料發動機則兼具節能減排和功率輸出穩定的優勢，應該成為我國船舶動力產業重要的發展方向�！彼瑫r表示，目前，國內外在雙燃料發動機技術方面還有諸多不足，在安全性、陸基供給方面也存在不少體制機制方面的問題，已經超出技術問題本身，這需要全行業形成共識，共同努力，加快取得核心和關鍵技術上的突破并落實相關政策，以便使該項技術盡快在船舶減排方面派上用場。
多種手段孰優孰劣？
事實上，無論是船用柴油機還是LNG發動機，傳統上都是將額定功率或持續功率燃料消耗作為優化指標。范建新認為，面對EEDI，在保證額定功率未大幅增加的情況下，有關方面還需要考慮主機在最大持續功率（MCR）的75%負荷段的油耗或氣耗水平。當前可以采取的比較成熟的技術手段主要包括：采用寬高效區高壓比增壓器，以部分負荷為優化點，兼顧額定功率；缸內燃燒室結構和進排氣道設計以部分負荷優化為主，額定負荷為輔；柴油機燃油系統為共軌系統，在部分負荷狀況下能及時提供精確的燃油量和所需的噴油壓力；采用LNG缸內直供和精確點火技術，提高氣體燃燒的熱效率�！斑@些技術手段都已發展成熟或基本成熟，單項技術在發動機上的應用已經沒有大的障礙，如能組合應用，效果更好。因此，我國船舶動力產業應加快這些成熟節能技術的應用，為船舶設計滿足EEDI 要求提供低能耗發動機�！狈督ㄐ绿岢�。
與此同時，總能利用技術有助于提高整個動力裝置的能量利用效率。范建新表示，目前船舶增壓器的綜合效率已經超過60%，可以使船用柴油機在50%以上的負荷狀態下產生高品質多余排氣能量，因此，正常加熱廢氣鍋爐時，可以在排氣系統中并聯一套排氣能量發電透平，充分利用柴油機在各個負荷段富余的排氣能量補充發電，并與船舶本身配置的發電機組電網聯網，以此減少發電機組的配置數量或降低功率，進而為整個船舶滿足EEDI要求做出貢獻。當前總能利用技術涉及的動力渦輪、聯網技術和自動化控制技術等都已經相當成熟，國外企業已經在各類大型運輸船中加以應用，經濟效益和減排效果明顯，其也應成為船舶動力產業應對EEDI比較有效的技術手段。
“采用發動機減磨技術也能有效降低摩擦能耗�！狈督ㄐ轮赋�，船用柴油機的摩擦功耗大約占發動機輸出功率的5%，根據發動機大小，實際功耗數值則在數十千瓦到數百千瓦之間，不合理的設計還會導致滑油耗量增加、零部件過早磨損。隨著計算機技術、材料表面處理技術和仿真技術的發展，充分挖掘這項傳統技術的潛力，有助于發動機進一步減少能耗。據專家估計，針對摩擦的優化設計可以使發動機摩擦損失在現有基礎上降低1%～2%。
此外，太陽能和風能的組合應用也是值得關注的降低船用發動機能耗的措施之一，可將發動機能耗降低約5%。范建新表示，雖然國外已開展相關研究并有了概念設計方案，但由于涉及面廣，還需要一系列政策法規的支撐以及基礎技術層面的突破進行配合，因此其仍要經過一段較長的時間才能真正成為可以實際應用的技術。而生物質、核能等低碳和再生能源在船舶中的應用，也受有效供給、安全性等因素的制約，所以在可以預見的未來還無法取代化石能源成為船舶動力裝置的主要能源。