
編者的話: 特別喜歡前蘇聯(lián)元帥朱可夫回憶錄選擇《回憶與思考》為名。用“回顧與思考”為題,記述所經(jīng)歷的我國船舶動力開展甲醇燃料推廣應(yīng)用值得記述的歷程,目的是想說明,其實(shí)中國對船舶動力甲醇燃料應(yīng)用的認(rèn)知,與世界同行和業(yè)界都在一個“時區(qū)”,早就有所認(rèn)識,有所研究、有所儲備、有所作為。遺憾的只是沒有被及時認(rèn)知和認(rèn)同,好在現(xiàn)在有結(jié)果了,希望不要再被所謂的“技術(shù)差距”,其實(shí)是認(rèn)識差距,困擾中國船舶制造業(yè)發(fā)展的腳步。
一、開啟與進(jìn)程
2016年初,瑞典海事局和瑞典交通部組織了“綠色領(lǐng)航Greenpilot”項(xiàng)目,示范項(xiàng)目把瑞典海事局的一條領(lǐng)航船轉(zhuǎn)換為使用甲醇作為燃料運(yùn)營,中國東莞傳動公司成為“綠色領(lǐng)航Greenpilot”項(xiàng)目甲醇發(fā)動機(jī)(中國制造)提供方和甲醇船舶改造技術(shù)支持和服務(wù)單位。項(xiàng)目改造后的甲醇船舶通過了瑞典海事局驗(yàn)收,投入使用和進(jìn)行長時間的海試。該項(xiàng)目使瑞典合作方具備了獨(dú)立的甲醇船舶改造能力,并由此自行成功改造了斯堪尼亞發(fā)動機(jī)燃用甲醇燃料。
2017年10月,中國船級社發(fā)布《船舶應(yīng)替代燃料指南》(武漢規(guī)范所編制),為甲醇/乙醇、燃料電池、生物柴油等替代燃料在船舶上的使用提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用指南。
2017年10月18日,工信部甲醇汽車試點(diǎn)工作專家組受工信部原裝備司船舶處委托,邀請部分船舶和船舶動力制造公司、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸公司、港務(wù)局以及船檢機(jī)構(gòu),在北京組織召開了“船舶動力應(yīng)用甲醇燃料技術(shù)交流會”。全球甲醇行業(yè)協(xié)會派員介紹國際甲醇船舶應(yīng)用動態(tài)信息;中國船級社武漢規(guī)范所介紹和解讀《船舶應(yīng)用替代燃料指南》;東莞傳動電噴科技有限公司介紹船用高速發(fā)動機(jī)應(yīng)用甲醇燃料技術(shù)方案(瑞典海事局和瑞典交通部組織的“綠色領(lǐng)航Greenpilot”項(xiàng)目);淄博柴油機(jī)總公司介紹船舶動力主輔機(jī)應(yīng)用甲醇燃料技術(shù)方案。
2017年,由原農(nóng)業(yè)部漁檢局組織開展的船舶應(yīng)用甲醇替代柴油研究項(xiàng)目,采用天津大學(xué)姚春德教授團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新開發(fā)的柴油/甲醇二元燃燒技術(shù)(該技術(shù)于2016年獲中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步發(fā)明一等獎),選擇淄博柴油機(jī)公司漁船用柴油機(jī)應(yīng)用該技術(shù),開展聯(lián)合臺架實(shí)驗(yàn),同年12月初在南通選擇漁船進(jìn)行系泊試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)。2018年4月24日原農(nóng)業(yè)部漁檢局組織專家對研究項(xiàng)目進(jìn)行論證驗(yàn)收。
2018年8月,根據(jù)工信部原裝備司船舶處的通知要求,工信部甲醇汽車試點(diǎn)工作專家組向交通部海事局提供了我國和全球甲醇燃料動力燃燒的實(shí)際應(yīng)用情況和有關(guān)材料。作為參加2018年國際海事組織(IMO)年會,討論審議“船舶使用甲醇/乙醇燃料安全技術(shù)要求”規(guī)則參閱材料。
2018年8月31日,工信部甲醇汽車試點(diǎn)工作專家組在山東省龍口市召開“船舶動力應(yīng)用甲醇燃料示范項(xiàng)目準(zhǔn)備工作會”。針對蓬萊至長島航運(yùn)船舶,探討應(yīng)用甲醇燃料示范項(xiàng)目的計(jì)劃安排和建議,研討了該技術(shù)路線的可行性。
2019年7月23日,中國首艘甲醇燃料動力船艇下水儀式在中山市神灣江龍船艇科技園舉行。首艘甲醇燃料動力船艇由江龍船艇科技股份有限公司自主研發(fā),搭載廣西玉柴機(jī)器股份有限公司采用天津大學(xué)柴油/甲醇二元燃燒技術(shù)的船用柴油機(jī),填補(bǔ)了我國在甲醇船艇設(shè)計(jì)建造領(lǐng)域的空白。中國首艘甲醇燃料動力船艇,是2017年9月6日江龍船艇科技股份有限公司與廣西玉柴機(jī)器股份有限公司簽約開展戰(zhàn)略合作項(xiàng)目的成果。
2020年6月,昆明滇池上的“鑫燦06號”游艇舷外機(jī)使用甲醇燃料發(fā)動機(jī)驅(qū)動,動力提升24%。該研發(fā)項(xiàng)目由“昆明市航務(wù)管理局”組織實(shí)施“甲醇燃料舷外機(jī)渦輪增壓閉環(huán)控制高效凈化催化系統(tǒng)”,核心是把單純發(fā)動機(jī)功能技術(shù)研制與新能源(甲醇燃料)技術(shù)研制融合發(fā)展,解決了舷外機(jī)尾氣水下排放和高原稀氧功率衰減兩個業(yè)內(nèi)難題,同時取得了兩項(xiàng)發(fā)明專利。在研制過程中昆明市航務(wù)管理局遵循《中華人民共和國船舶安全監(jiān)督規(guī)則》中“保障水上人命、財產(chǎn)安全,防止船舶造成水域污染”的要求,在“天津環(huán)潔能源發(fā)展有限公司”和“天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”科技人員的通力支持下,歷時2年半,研制成功具有中國特色的高效率、低排放甲醇燃料舷外機(jī)。
2020年9月,專家指導(dǎo)委員會秘書處分別赴貴州銅仁地區(qū)、江蘇泰州地區(qū)、廣西欽州地區(qū)、廣東中山地區(qū)(大灣區(qū)珠江流域)就船舶甲醇燃料應(yīng)用(在用船改造和新船建造)進(jìn)行實(shí)地考察。在貴州銅仁地區(qū),考察了貴州龍和能源有限責(zé)任公司和貴州沿河土家族自治縣烏江畫廊旅游運(yùn)輸有限公司,就其聯(lián)合在烏江流域開展船舶甲醇燃料應(yīng)用的思路和方案進(jìn)行座談;在江蘇泰州地區(qū),考察了靖江市國舟燃料有限公司(長江流域江陰水上服務(wù)區(qū))和江陰海事局;在廣西欽州國通達(dá)新能源(廣西)有限公司,了解該公司在西江流域開展甲醇燃料加注基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)準(zhǔn)備情況,并赴廣西橫縣富民船舶修造廠,專題就在用船改造和新船建造,與造船、修船制造企業(yè)和部分傳動進(jìn)行了座談。
2020年11月5日,交通部水運(yùn)科學(xué)研究院召開了《甲醇在中國船舶推廣應(yīng)用研究》專家咨詢會,對《甲醇在中國船舶上應(yīng)用可行性及推廣研究》項(xiàng)目進(jìn)行了咨詢和評價。在課題組詳細(xì)介紹了國內(nèi)現(xiàn)有船舶狀況、推廣天然氣上船的有關(guān)情況,包括甲醇特性,船舶發(fā)動機(jī)應(yīng)用甲醇的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與動態(tài),發(fā)展中存在瓶頸,推進(jìn)思路與建議等研究內(nèi)容后,與會人員就甲醇在船舶發(fā)動機(jī)應(yīng)用給予充分的肯定,同時就應(yīng)用中存在的瓶頸問題也進(jìn)行充分的交流。
2020年11月6日,交通運(yùn)輸部研究專項(xiàng)《基于能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的船舶大氣污染防治技術(shù)體系和實(shí)施路徑》課題專家評審會在京召開。交通部水運(yùn)科學(xué)研究院,對承擔(dān)的交通運(yùn)輸戰(zhàn)略規(guī)劃政策項(xiàng)目“基于能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的船舶大氣污染防治技術(shù)體系和實(shí)施路徑”組織召開專家評審會。該課題研究結(jié)論中,明確提出控制船舶大氣污染防治技術(shù)體系,甲醇燃料是優(yōu)選之一。
2021年1月,按工信部船舶處指示要求,針對船舶動力應(yīng)用天然氣、動力電池和甲醇燃料的技術(shù)方案、適應(yīng)性、改造成本、運(yùn)營成本、燃料加注組織開展調(diào)研,編制主要及時參數(shù)對比表,分別完成了《在用船舶動力替代燃料應(yīng)用方案主要內(nèi)容對比》、《建造船舶動力采用不同替代燃料方案對比》、《船舶動力選用不同替代燃料供應(yīng)及保障主要內(nèi)容對比》、《不同船型選用替代燃料航運(yùn)區(qū)域適應(yīng)性對比》表。
2021年4月6日,“甲醇在中國船舶上應(yīng)用的可行性及推廣方案研究”項(xiàng)目結(jié)題評審會在京召開。由交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)院承擔(dān)的“甲醇在中國船舶上應(yīng)用的可行性及推廣方案研究”項(xiàng)目結(jié)題評審會在北京召開。交通部海事局、水運(yùn)局、規(guī)劃司、國際司和工信部裝備二司派員參加會議,并分別在會上介紹了相關(guān)情況,表述了支持和肯定的共識。全體與會人員和評審專家,對船舶動力推廣甲醇燃料給予了高度的關(guān)注和積極支持。
2021年5月12日,由工信部甲醇汽車推廣應(yīng)用專家指導(dǎo)委員會牽頭舉辦的“船舶動力應(yīng)用甲醇燃料技術(shù)交流會”在京召開。會議圍繞船舶動力應(yīng)用甲醇燃料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展、船舶動力甲醇燃料的應(yīng)用、船舶應(yīng)用甲醇燃料動力技術(shù)方案等,從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、成果研究、技術(shù)方案、運(yùn)營案例等角度,多層次、多維度地深入分析國內(nèi)外船舶動力甲醇燃料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。會議旨在通過專業(yè)技術(shù)報告和交流,為編制船舶動力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級時間表、路線圖、施工圖提供有益參考,為甲醇燃料在船舶動力上的應(yīng)用匯聚了各方力量,找尋了新定位,謀求了發(fā)展的新活力。
2021年10月19日,由中遠(yuǎn)集團(tuán)和大連造船廠聯(lián)合組織的“甲醇燃料動力船型開發(fā)研討會”在大連造船廠舉行。2022年初,中國遠(yuǎn)洋和大連造船廠聯(lián)合開發(fā)甲醇燃料動力原油運(yùn)輸船獲兩個船級社原則認(rèn)可。聯(lián)合開發(fā)的以甲醇為燃料的超大型原油運(yùn)輸船(VLCC),配備 2 個甲醇燃料箱,總?cè)萘?10000 立方米,可滿足船舶主機(jī)、輔機(jī)、鍋爐整個航程的燃料需求,并獲得了挪威船級社(DNV) 和中國船級社( CCS)兩個船級獨(dú)立出具的原則認(rèn)可(AiP)。
2021年11月8日,以高溫甲醇燃料電池為動力電源的示范游船在佛山南海丹灶仙湖首航。該船動力電源—高溫甲醇燃料電池由中科嘉鴻(佛山市)新能源科技有限公司研發(fā),其核心技術(shù)源于中國科學(xué)院大連化學(xué)物理所孫公權(quán)研究員團(tuán)隊(duì)。
二、交往與合作
國際海事組織(IMO)貨物與集裝箱運(yùn)輸分委會第5次會議(CCC-5)于2018年9月10月-14日在倫敦召開。由交通運(yùn)輸部海事局,上海、天津、遼寧、深圳海事局,中國船級社,鋼鐵研究總院和中國船級社駐英使館海事處組成的中國代表團(tuán)出席會議。我國交通部海事局代表擔(dān)任此次會議主席。
中國船舶制造業(yè)接單甲醇運(yùn)輸船舶訂單。包括德國、瑞典、荷蘭等歐洲發(fā)達(dá)國家對甲醇船舶進(jìn)行了大量研究和試點(diǎn)示范,取得了積極成果。在大型船舶方面,搭載瓦錫蘭的超大型客滾船已經(jīng)運(yùn)行5年,并于近期舉行了慶?;顒?。搭載曼恩甲醇發(fā)動機(jī)五萬噸級液體化工品船已經(jīng)分別由日本和韓國建造,已達(dá)11艘。瑞典海運(yùn)公司Proman-Stena Bulk已與中國廣船國際簽訂四條甲醇液體化工品船舶的訂購協(xié)議,先期完成2艘船舶訂單的簽約。
2020 年底,我國對口機(jī)構(gòu)接到國際能源署(IEA)先進(jìn)動力燃料(AMF)工作組邀請,就研究課題:“漁船和一般貨運(yùn)船舶甲醇技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)展評估研究”報告,提出鑒于中國在甲醇燃料應(yīng)用方面的成就,希望能夠承擔(dān)該課題的研制和評估工作。接受邀請,在承擔(dān)評估課題研究和編制過程,課題組完成了我國船舶動力甲醇燃料應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)方案、甲醇燃料保供方案等進(jìn)行了系統(tǒng)地評估和分析,并提出相應(yīng)的建議。
2021年5月12日,由工信部甲醇汽車推廣應(yīng)用專家指導(dǎo)委員會牽頭舉辦的“船舶動力應(yīng)用甲醇燃料技術(shù)交流會”在京召開。會議圍繞船舶動力應(yīng)用甲醇燃料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展、船舶動力甲醇燃料的應(yīng)用、船舶應(yīng)用甲醇燃料動力技術(shù)方案等,從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、成果研究、技術(shù)方案、運(yùn)營案例等角度,多層次、多維度地深入分析國內(nèi)外船舶動力甲醇燃料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。全球最大的國際航運(yùn)公司馬士基、船舶動力制造商曼恩公司在會議上,專題介紹國際海運(yùn)業(yè)和造船業(yè)在開展甲醇燃料應(yīng)用方面的有關(guān)技術(shù)和未來發(fā)展思路。
2021年11月29日,新加坡X-Press Feeders與兩家中國船廠通過遠(yuǎn)程視頻方式簽署了16艘1170TEU支線集裝箱船的建造合同。新船采用雙燃料發(fā)動機(jī),可以使用普通燃料或甲醇,具有高燃油效率設(shè)計(jì)。兩家中國船廠分別是新大洋造船和寧波新樂造船,分別獲得8艘集裝箱船訂單。
2022年6月20日,我國造船業(yè)承接的第一條甲醇船舶建造完成并交付船東。這是根據(jù)2019年11月20日,倫敦-Proman Stena Bulk Ltd與廣船國際簽訂的建造兩艘IMOIIMeMAX甲醇就緒型49,900 DWT船協(xié)議中的第一條。
三、思考
在實(shí)現(xiàn)“雙碳”總目標(biāo)下,在能源轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的進(jìn)程中,船舶動力能源應(yīng)用同樣需要堅(jiān)持“技術(shù)為王”的原則,要以技術(shù)為支撐和導(dǎo)向,實(shí)現(xiàn)船舶動力能源轉(zhuǎn)型,任何的“唯一”和“排它”,都不可取。
參閱信息
2022年6月24日,交通運(yùn)輸部、國家鐵路局、中國民用航空局、國家郵政局貫徹落實(shí)《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》的實(shí)施意見發(fā)布。該意見第(六)條提出了探索甲醇、氫、氨等新型動力船舶的應(yīng)用方向。意見第(十二)條提出了提升交通運(yùn)輸技術(shù)創(chuàng)新能力。推動交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用新能源、清潔能源、可再生合成燃料等低碳前沿技術(shù)攻關(guān)的目標(biāo)。
2022年7月1日,中國船級社(CCS)《船舶應(yīng)用甲醇/乙醇燃料指南》(2022)、《船舶應(yīng)用氨燃料指南》(2022)、《船舶應(yīng)用燃料電池發(fā)電裝置指南》(2022)正式生效。其中,《船舶應(yīng)用甲醇/乙醇燃料指南》生效后,將替代《船舶應(yīng)用替代燃料指南》第1篇甲醇/乙醇部分;《船舶應(yīng)用燃料電池發(fā)電裝置指南》生效后,將替代《船舶應(yīng)用替代燃料指南》第2篇燃料電池部分。3份指南的發(fā)布可使得預(yù)設(shè)清潔能源動力有規(guī)可循,船舶安全性得到保障,并有助于推進(jìn)船用新能源的應(yīng)用和發(fā)展。
目前,甲醇作為動力燃料在我國汽車領(lǐng)域已經(jīng)有一定規(guī)模的應(yīng)用,船舶動力應(yīng)用甲醇燃料的文件及官方意見、技術(shù)指南也逐步發(fā)布,說明政府部門、管理機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)和能源使用市場對“雙碳”發(fā)展目標(biāo)下發(fā)展甲醇為能源的共識正在形成。以能源轉(zhuǎn)型為基點(diǎn),中國交通運(yùn)輸裝備制造產(chǎn)業(yè),正在邁入高質(zhì)量轉(zhuǎn)型升級的新征程。
國際海事組織針對傳統(tǒng)船舶動力排放問題,積極探索和發(fā)展清潔燃料作為船舶動力燃料。 近年來,由于甲醇燃料在國際上受到汽車界的高度關(guān)注,引發(fā)了國際造船界的高度關(guān)注,以甲醇為燃料的低排放船舶相繼推出,用甲醇燃料替代傳統(tǒng)船舶重油等燃料已經(jīng)成為國際船舶行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向。
世界船舶動力制造企業(yè)芬蘭的瓦錫蘭公司、德國的曼恩公司等,堅(jiān)持基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā),目前,甲醇燃料船舶動力已經(jīng)走在業(yè)界的前列。曼恩公司采用二沖程壓燃式發(fā)動機(jī),以甲醇和重油雙燃料方式作為發(fā)動機(jī)的主要工作燃料,同時還可以使用甲醇、重燃料油、船用柴油等燃料。目前世界第一艘甲醇動力船StenaLine公司旗下的渡輪Stena Germanica 號 已經(jīng)投入運(yùn)營。世界甲醇最大的生產(chǎn)商梅塞尼斯公司表示,該公司將啟用7艘全新排水量達(dá)5萬噸級的甲醇燃料船舶。據(jù)了解,歐洲于2016年2月份發(fā)布了甲醇船舶分級臨時法規(guī),并已有甲醇船舶建造的訂單與交付。
從2016年9月英國倫敦召開的國際海事組織(IMO)貨物與集裝箱運(yùn)輸分委會第3次會議(CCC-3)開始,“船舶使用甲醇/乙醇燃料安全技術(shù)要求”已取得階段性成果,在隨后的2017、2018和2019年舉行的國際海事組織(IMO)貨物與集裝箱運(yùn)輸分委會(CCC-4、CCC-5和CCC-6)完成定稿,提交MSC 99(海事安全委員會)進(jìn)行認(rèn)可,預(yù)計(jì)在2020年正式通過。這表明甲醇船舶在國際市場投放和運(yùn)營,將有明確的法規(guī)依據(jù)。
國際海事組織(IMO)貨物與集裝箱運(yùn)輸分委會第5次會議(CCC-5)于2018年9月10月-14日在倫敦召開,會議將“甲醇/乙醇燃料船舶技術(shù)要求”作為重點(diǎn)討論議題之一進(jìn)行了討論。全會決定將定稿甲醇/乙醇燃料船舶技術(shù)要求作為高優(yōu)先項(xiàng)目,通過逐條討論的方式,制定完成《甲醇/乙醇燃料船舶安全臨時導(dǎo)則》(草案)。
國際海事組織(IMO)貨物與集裝箱運(yùn)輸分委員會第6次會議(CCC-6)于2019年9月9日至13日在英國倫敦召開,會議對2018年9月英國倫敦第5次會議(CCC5-我國交通部海事局代表中國參加會議,并擔(dān)任此次會議主席)審議定稿的《甲醇/乙醇燃料船舶安全臨時導(dǎo)則》部分反饋意見進(jìn)行討論,以MSC通函草案形式審議通過,正式移交MSC102審議通過。這說明最早到2020年6月,最遲不過2021年,全球船舶動力燃料應(yīng)用甲醇將以法規(guī)的方式予以確定。
國際海事組織(IMO)海上安全委員會(MSC)于2020年11月4日至11日召開了第102次會議(MSC 102),批準(zhǔn)了通函MSC.1/Circ.1622《甲醇/乙醇燃料船舶安全導(dǎo)則》。中國船級社武漢規(guī)范所根據(jù)交通運(yùn)輸部任務(wù),依據(jù)國家海事組織規(guī)則,正在編制中國版《甲醇/乙醇燃料船舶安全導(dǎo)則》。
2019年夏季,搭載瓦錫蘭甲醇船用動力的超大型客滾船穩(wěn)定運(yùn)行5年,由船東和制造商聯(lián)合舉行了慶?;顒印D壳?,包括德國、瑞典、荷蘭等歐洲發(fā)達(dá)國家對甲醇船舶進(jìn)行了大量研究和試點(diǎn)示范,取得了積極成果基礎(chǔ)上。在大型船舶方面,搭載芬蘭的瓦錫蘭公司和德國的曼恩公司制造的甲醇發(fā)動機(jī)五萬噸級液體化工品船分別由日本和韓國建造,在國際海運(yùn)市場運(yùn)營已達(dá)11艘。
來自歐洲五國(德國、瑞典、比利時、英國、希臘)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界代表正在聯(lián)合開展“Fastwater”項(xiàng)目,旨在為歐洲在用船舶提供通用的甲醇改裝技術(shù),該項(xiàng)目獲得了歐盟Horizon 2020基金支持。計(jì)劃6月份舉行的國際海事組織(IMO) 海上安全委員會102次大會(MSC102)受疫情影響延期,但前期所有包含甲醇章節(jié)的低閃點(diǎn)燃料導(dǎo)則(IGF Code)已經(jīng)定稿,正式實(shí)施僅是時間問題。
編撰者:魏安力 畢業(yè)于原吉林工業(yè)大學(xué)汽車工程系內(nèi)燃機(jī)專業(yè)。
來源:甲醇能源與技術(shù)