编者的话: 特别喜欢前苏联元帅朱可夫回忆录选择《回忆与思考》为名。用“回顾与思考”为题,记述所经历的我国船舶动力开展甲醇燃料推广应用值得记述的历程,目的是想说明,其实中国对船舶动力甲醇燃料应用的认知,与世界同行和业界都在一个“时区”,早就有所认识,有所研究、有所储备、有所作为。遗憾的只是没有被及时认知和认同,好在现在有结果了,希望不要再被所谓的“技术差距”,其实是认识差距,困扰中国船舶制造业发展的脚步。
一、开启与进程
2016年初,瑞典海事局和瑞典交通部组织了“绿色领航Greenpilot”项目,示范项目把瑞典海事局的一条领航船转换为使用甲醇作为燃料运营,中国东莞传动公司成为“绿色领航Greenpilot”项目甲醇发动机(中国制造)提供方和甲醇船舶改造技术支持和服务单位。项目改造后的甲醇船舶通过了瑞典海事局验收,投入使用和进行长时间的海试。该项目使瑞典合作方具备了独立的甲醇船舶改造能力,并由此自行成功改造了斯堪尼亚发动机燃用甲醇燃料。
2017年10月,中国船级社发布《船舶应替代燃料指南》(武汉规范所编制),为甲醇/乙醇、燃料电池、生物柴油等替代燃料在船舶上的使用提供技术标准和应用指南。
2017年10月18日,工信部甲醇汽车试点工作专家组受工信部原装备司船舶处委托,邀请部分船舶和船舶动力制造公司、大学和研究机构、运输公司、港务局以及船检机构,在北京组织召开了“船舶动力应用甲醇燃料技术交流会”。全球甲醇行业协会派员介绍国际甲醇船舶应用动态信息;中国船级社武汉规范所介绍和解读《船舶应用替代燃料指南》;东莞传动电喷科技有限公司介绍船用高速发动机应用甲醇燃料技术方案(瑞典海事局和瑞典交通部组织的“绿色领航Greenpilot”项目);淄博柴油机总公司介绍船舶动力主辅机应用甲醇燃料技术方案。
2017年,由原农业部渔检局组织开展的船舶应用甲醇替代柴油研究项目,采用天津大学姚春德教授团队自主创新开发的柴油/甲醇二元燃烧技术(该技术于2016年获中国机械工业联合会科学技术进步发明一等奖),选择淄博柴油机公司渔船用柴油机应用该技术,开展联合台架实验,同年12月初在南通选择渔船进行系泊试验和运行试验。2018年4月24日原农业部渔检局组织专家对研究项目进行论证验收。
2018年8月,根据工信部原装备司船舶处的通知要求,工信部甲醇汽车试点工作专家组向交通部海事局提供了我国和全球甲醇燃料动力燃烧的实际应用情况和有关材料。作为参加2018年国际海事组织(IMO)年会,讨论审议“船舶使用甲醇/乙醇燃料安全技术要求”规则参阅材料。
2018年8月31日,工信部甲醇汽车试点工作专家组在山东省龙口市召开“船舶动力应用甲醇燃料示范项目准备工作会”。针对蓬莱至长岛航运船舶,探讨应用甲醇燃料示范项目的计划安排和建议,研讨了该技术路线的可行性。
2019年7月23日,中国首艘甲醇燃料动力船艇下水仪式在中山市神湾江龙船艇科技园举行。首艘甲醇燃料动力船艇由江龙船艇科技股份有限公司自主研发,搭载广西玉柴机器股份有限公司采用天津大学柴油/甲醇二元燃烧技术的船用柴油机,填补了我国在甲醇船艇设计建造领域的空白。中国首艘甲醇燃料动力船艇,是2017年9月6日江龙船艇科技股份有限公司与广西玉柴机器股份有限公司签约开展战略合作项目的成果。
2020年6月,昆明滇池上的“鑫灿06号”游艇舷外机使用甲醇燃料发动机驱动,动力提升24%。该研发项目由“昆明市航务管理局”组织实施“甲醇燃料舷外机涡轮增压闭环控制高效净化催化系统”,核心是把单纯发动机功能技术研制与新能源(甲醇燃料)技术研制融合发展,解决了舷外机尾气水下排放和高原稀氧功率衰减两个业内难题,同时取得了两项发明专利。在研制过程中昆明市航务管理局遵循《中华人民共和国船舶安全监督规则》中“保障水上人命、财产安全,防止船舶造成水域污染”的要求,在“天津环洁能源发展有限公司”和“天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室”科技人员的通力支持下,历时2年半,研制成功具有中国特色的高效率、低排放甲醇燃料舷外机。
2020年9月,专家指导委员会秘书处分别赴贵州铜仁地区、江苏泰州地区、广西钦州地区、广东中山地区(大湾区珠江流域)就船舶甲醇燃料应用(在用船改造和新船建造)进行实地考察。在贵州铜仁地区,考察了贵州龙和能源有限责任公司和贵州沿河土家族自治县乌江画廊旅游运输有限公司,就其联合在乌江流域开展船舶甲醇燃料应用的思路和方案进行座谈;在江苏泰州地区,考察了靖江市国舟燃料有限公司(长江流域江阴水上服务区)和江阴海事局;在广西钦州国通达新能源(广西)有限公司,了解该公司在西江流域开展甲醇燃料加注基础设施建设准备情况,并赴广西横县富民船舶修造厂,专题就在用船改造和新船建造,与造船、修船制造企业和部分传动进行了座谈。
2020年11月5日,交通部水运科学研究院召开了《甲醇在中国船舶推广应用研究》专家咨询会,对《甲醇在中国船舶上应用可行性及推广研究》项目进行了咨询和评价。在课题组详细介绍了国内现有船舶状况、推广天然气上船的有关情况,包括甲醇特性,船舶发动机应用甲醇的国内外发展现状与动态,发展中存在瓶颈,推进思路与建议等研究内容后,与会人员就甲醇在船舶发动机应用给予充分的肯定,同时就应用中存在的瓶颈问题也进行充分的交流。
2020年11月6日,交通运输部研究专项《基于能源结构优化的船舶大气污染防治技术体系和实施路径》课题专家评审会在京召开。交通部水运科学研究院,对承担的交通运输战略规划政策项目“基于能源结构优化的船舶大气污染防治技术体系和实施路径”组织召开专家评审会。该课题研究结论中,明确提出控制船舶大气污染防治技术体系,甲醇燃料是优选之一。
2021年1月,按工信部船舶处指示要求,针对船舶动力应用天然气、动力电池和甲醇燃料的技术方案、适应性、改造成本、运营成本、燃料加注组织开展调研,编制主要及时参数对比表,分别完成了《在用船舶动力替代燃料应用方案主要内容对比》、《建造船舶动力采用不同替代燃料方案对比》、《船舶动力选用不同替代燃料供应及保障主要内容对比》、《不同船型选用替代燃料航运区域适应性对比》表。
2021年4月6日,“甲醇在中国船舶上应用的可行性及推广方案研究”项目结题评审会在京召开。由交通运输部水运科学院承担的“甲醇在中国船舶上应用的可行性及推广方案研究”项目结题评审会在北京召开。交通部海事局、水运局、规划司、国际司和工信部装备二司派员参加会议,并分别在会上介绍了相关情况,表述了支持和肯定的共识。全体与会人员和评审专家,对船舶动力推广甲醇燃料给予了高度的关注和积极支持。
2021年5月12日,由工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会牵头举办的“船舶动力应用甲醇燃料技术交流会”在京召开。会议围绕船舶动力应用甲醇燃料的技术标准进展、船舶动力甲醇燃料的应用、船舶应用甲醇燃料动力技术方案等,从技术标准、成果研究、技术方案、运营案例等角度,多层次、多维度地深入分析国内外船舶动力甲醇燃料的研究和应用现状。会议旨在通过专业技术报告和交流,为编制船舶动力实现“碳达峰、碳中和”的产业转型升级时间表、路线图、施工图提供有益参考,为甲醇燃料在船舶动力上的应用汇聚了各方力量,找寻了新定位,谋求了发展的新活力。
2021年10月19日,由中远集团和大连造船厂联合组织的“甲醇燃料动力船型开发研讨会”在大连造船厂举行。2022年初,中国远洋和大连造船厂联合开发甲醇燃料动力原油运输船获两个船级社原则认可。联合开发的以甲醇为燃料的超大型原油运输船(VLCC),配备 2 个甲醇燃料箱,总容量 10000 立方米,可满足船舶主机、辅机、锅炉整个航程的燃料需求,并获得了挪威船级社(DNV) 和中国船级社( CCS)两个船级独立出具的原则认可(AiP)。
2021年11月8日,以高温甲醇燃料电池为动力电源的示范游船在佛山南海丹灶仙湖首航。该船动力电源—高温甲醇燃料电池由中科嘉鸿(佛山市)新能源科技有限公司研发,其核心技术源于中国科学院大连化学物理所孙公权研究员团队。
二、交往与合作
国际海事组织(IMO)货物与集装箱运输分委会第5次会议(CCC-5)于2018年9月10月-14日在伦敦召开。由交通运输部海事局,上海、天津、辽宁、深圳海事局,中国船级社,钢铁研究总院和中国船级社驻英使馆海事处组成的中国代表团出席会议。我国交通部海事局代表担任此次会议主席。
中国船舶制造业接单甲醇运输船舶订单。包括德国、瑞典、荷兰等欧洲发达国家对甲醇船舶进行了大量研究和试点示范,取得了积极成果。在大型船舶方面,搭载瓦锡兰的超大型客滚船已经运行5年,并于近期举行了庆祝活动。搭载曼恩甲醇发动机五万吨级液体化工品船已经分别由日本和韩国建造,已达11艘。瑞典海运公司Proman-Stena Bulk已与中国广船国际签订四条甲醇液体化工品船舶的订购协议,先期完成2艘船舶订单的签约。
2020 年底,我国对口机构接到国际能源署(IEA)先进动力燃料(AMF)工作组邀请,就研究课题:“渔船和一般货运船舶甲醇技术和基础设施进展评估研究”报告,提出鉴于中国在甲醇燃料应用方面的成就,希望能够承担该课题的研制和评估工作。接受邀请,在承担评估课题研究和编制过程,课题组完成了我国船舶动力甲醇燃料应用现状、技术方案、甲醇燃料保供方案等进行了系统地评估和分析,并提出相应的建议。
2021年5月12日,由工信部甲醇汽车推广应用专家指导委员会牵头举办的“船舶动力应用甲醇燃料技术交流会”在京召开。会议围绕船舶动力应用甲醇燃料的技术标准进展、船舶动力甲醇燃料的应用、船舶应用甲醇燃料动力技术方案等,从技术标准、成果研究、技术方案、运营案例等角度,多层次、多维度地深入分析国内外船舶动力甲醇燃料的研究和应用现状。全球最大的国际航运公司马士基、船舶动力制造商曼恩公司在会议上,专题介绍国际海运业和造船业在开展甲醇燃料应用方面的有关技术和未来发展思路。
2021年11月29日,新加坡X-Press Feeders与两家中国船厂通过远程视频方式签署了16艘1170TEU支线集装箱船的建造合同。新船采用双燃料发动机,可以使用普通燃料或甲醇,具有高燃油效率设计。两家中国船厂分别是新大洋造船和宁波新乐造船,分别获得8艘集装箱船订单。
2022年6月20日,我国造船业承接的第一条甲醇船舶建造完成并交付船东。这是根据2019年11月20日,伦敦-Proman Stena Bulk Ltd与广船国际签订的建造两艘IMOIIMeMAX甲醇就绪型49,900 DWT船协议中的第一条。
三、思考
在实现“双碳”总目标下,在能源转型和实现高质量发展的进程中,船舶动力能源应用同样需要坚持“技术为王”的原则,要以技术为支撑和导向,实现船舶动力能源转型,任何的“唯一”和“排它”,都不可取。
参阅信息
2022年6月24日,交通运输部、国家铁路局、中国民用航空局、国家邮政局贯彻落实《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》的实施意见发布。该意见第(六)条提出了探索甲醇、氢、氨等新型动力船舶的应用方向。意见第(十二)条提出了提升交通运输技术创新能力。推动交通运输领域应用新能源、清洁能源、可再生合成燃料等低碳前沿技术攻关的目标。
2022年7月1日,中国船级社(CCS)《船舶应用甲醇/乙醇燃料指南》(2022)、《船舶应用氨燃料指南》(2022)、《船舶应用燃料电池发电装置指南》(2022)正式生效。其中,《船舶应用甲醇/乙醇燃料指南》生效后,将替代《船舶应用替代燃料指南》第1篇甲醇/乙醇部分;《船舶应用燃料电池发电装置指南》生效后,将替代《船舶应用替代燃料指南》第2篇燃料电池部分。3份指南的发布可使得预设清洁能源动力有规可循,船舶安全性得到保障,并有助于推进船用新能源的应用和发展。
目前,甲醇作为动力燃料在我国汽车领域已经有一定规模的应用,船舶动力应用甲醇燃料的文件及官方意见、技术指南也逐步发布,说明政府部门、管理机构、产业和能源使用市场对“双碳”发展目标下发展甲醇为能源的共识正在形成。以能源转型为基点,中国交通运输装备制造产业,正在迈入高质量转型升级的新征程。
国际海事组织针对传统船舶动力排放问题,积极探索和发展清洁燃料作为船舶动力燃料。 近年来,由于甲醇燃料在国际上受到汽车界的高度关注,引发了国际造船界的高度关注,以甲醇为燃料的低排放船舶相继推出,用甲醇燃料替代传统船舶重油等燃料已经成为国际船舶行业转型升级的重要方向。
世界船舶动力制造企业芬兰的瓦锡兰公司、德国的曼恩公司等,坚持基础研究和技术开发,目前,甲醇燃料船舶动力已经走在业界的前列。曼恩公司采用二冲程压燃式发动机,以甲醇和重油双燃料方式作为发动机的主要工作燃料,同时还可以使用甲醇、重燃料油、船用柴油等燃料。目前世界第一艘甲醇动力船StenaLine公司旗下的渡轮Stena Germanica 号 已经投入运营。世界甲醇最大的生产商梅塞尼斯公司表示,该公司将启用7艘全新排水量达5万吨级的甲醇燃料船舶。据了解,欧洲于2016年2月份发布了甲醇船舶分级临时法规,并已有甲醇船舶建造的订单与交付。
从2016年9月英国伦敦召开的国际海事组织(IMO)货物与集装箱运输分委会第3次会议(CCC-3)开始,“船舶使用甲醇/乙醇燃料安全技术要求”已取得阶段性成果,在随后的2017、2018和2019年举行的国际海事组织(IMO)货物与集装箱运输分委会(CCC-4、CCC-5和CCC-6)完成定稿,提交MSC 99(海事安全委员会)进行认可,预计在2020年正式通过。这表明甲醇船舶在国际市场投放和运营,将有明确的法规依据。
国际海事组织(IMO)货物与集装箱运输分委会第5次会议(CCC-5)于2018年9月10月-14日在伦敦召开,会议将“甲醇/乙醇燃料船舶技术要求”作为重点讨论议题之一进行了讨论。全会决定将定稿甲醇/乙醇燃料船舶技术要求作为高优先项目,通过逐条讨论的方式,制定完成《甲醇/乙醇燃料船舶安全临时导则》(草案)。
国际海事组织(IMO)货物与集装箱运输分委员会第6次会议(CCC-6)于2019年9月9日至13日在英国伦敦召开,会议对2018年9月英国伦敦第5次会议(CCC5-我国交通部海事局代表中国参加会议,并担任此次会议主席)审议定稿的《甲醇/乙醇燃料船舶安全临时导则》部分反馈意见进行讨论,以MSC通函草案形式审议通过,正式移交MSC102审议通过。这说明最早到2020年6月,最迟不过2021年,全球船舶动力燃料应用甲醇将以法规的方式予以确定。
国际海事组织(IMO)海上安全委员会(MSC)于2020年11月4日至11日召开了第102次会议(MSC 102),批准了通函MSC.1/Circ.1622《甲醇/乙醇燃料船舶安全导则》。中国船级社武汉规范所根据交通运输部任务,依据国家海事组织规则,正在编制中国版《甲醇/乙醇燃料船舶安全导则》。
2019年夏季,搭载瓦锡兰甲醇船用动力的超大型客滚船稳定运行5年,由船东和制造商联合举行了庆祝活动。目前,包括德国、瑞典、荷兰等欧洲发达国家对甲醇船舶进行了大量研究和试点示范,取得了积极成果基础上。在大型船舶方面,搭载芬兰的瓦锡兰公司和德国的曼恩公司制造的甲醇发动机五万吨级液体化工品船分别由日本和韩国建造,在国际海运市场运营已达11艘。
来自欧洲五国(德国、瑞典、比利时、英国、希腊)学术界和产业界代表正在联合开展“Fastwater”项目,旨在为欧洲在用船舶提供通用的甲醇改装技术,该项目获得了欧盟Horizon 2020基金支持。计划6月份举行的国际海事组织(IMO) 海上安全委员会102次大会(MSC102)受疫情影响延期,但前期所有包含甲醇章节的低闪点燃料导则(IGF Code)已经定稿,正式实施仅是时间问题。
编撰者:魏安力 毕业于原吉林工业大学汽车工程系内燃机专业。
来源:甲醇能源与技术