建造和運(yùn)營(yíng)高能效船舶的趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)課件

1、在當(dāng)前低迷的市場(chǎng)行情下，建造和運(yùn)營(yíng)高能效船舶的趨勢(shì)將不可逆轉(zhuǎn)。如何才能實(shí)現(xiàn)船舶的節(jié)能環(huán)保？這需要船東、船廠和船舶設(shè)計(jì)公司在船舶建造和運(yùn)營(yíng)階段尋找方法，包括設(shè)計(jì)、材料、動(dòng)力設(shè)備的選擇以及加裝高效的軟件。當(dāng)前，船舶燃油價(jià)格居高不下，與環(huán)保相關(guān)的海事規(guī)范不斷增加且日趨嚴(yán)格，這在低迷的市況下為航運(yùn)企業(yè)帶來(lái)了更大的成本壓力，并對(duì)整個(gè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局產(chǎn)生了深刻影響。我們常常看到這樣一幅場(chǎng)景船廠在爭(zhēng)奪客戶(hù)，船東在爭(zhēng)取融資和租船合同，營(yíng)運(yùn)商在試圖提高盈利水平。此時(shí)，提升船舶能源效率和降低排放的重要性已被擺在了首要的位置。2013年，韓國(guó)現(xiàn)代重工將為中海集裝箱運(yùn)輸股份有限公司建造5艘18400TEU集裝箱船，這些迄

2、今最大的集裝箱船的另一引人注目之處便是其獨(dú)特的節(jié)能減排表現(xiàn)。據(jù)悉，該船的單位燃耗有望降低2030%，單位成本也會(huì)相應(yīng)地大幅下降。這無(wú)疑是市場(chǎng)青睞于高能效船舶（ECO）的一個(gè)縮影。德國(guó)勞氏船級(jí)社（GL）在今年6月舉行的挪威海事展上宣布說(shuō)，建造和運(yùn)營(yíng)高能效船舶的趨勢(shì)將不可逆轉(zhuǎn)。不過(guò)，擺在船東、船廠和船舶設(shè)計(jì)公司面前的一個(gè)問(wèn)題顯然就是：如何才能獲得高能效的ECO船舶？新造船階段在船舶設(shè)計(jì)階段就以節(jié)能減排作為一個(gè)重點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這無(wú)疑是一個(gè)事半功倍的方法。這要求在船舶的概念設(shè)計(jì)階段就聚焦于船舶的實(shí)際運(yùn)營(yíng)工況，以及型寬的增加和裝載能力的強(qiáng)化。然后，再采取一系列措施對(duì)船舶設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。目前，船舶設(shè)計(jì)專(zhuān)家

3、主要采用的優(yōu)化手段包括改善船舶線型，降低阻力并使之與推進(jìn)效率有效配合；安裝節(jié)能裝置，提升推進(jìn)效率；改善船上系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能；使用新一代超長(zhǎng)沖程主機(jī)，提高燃油效率；有效利用船舶廢熱回收系統(tǒng)；降低船舶的設(shè)計(jì)航速等。的確，方法眾多，如單一使用，都會(huì)產(chǎn)生效果，但關(guān)鍵是如何讓這些方法協(xié)調(diào)配合，并生成綜合最優(yōu)的設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的最大化，這的確是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。所幸的是，現(xiàn)代IT技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算能力的強(qiáng)化提升了船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的效率，并降低了相關(guān)的時(shí)間成本和資金投入。例如，市場(chǎng)上流行的FutureShip公司提供的ECO-Solutions服務(wù)就能將各種設(shè)計(jì)分析獨(dú)特地結(jié)合起來(lái)，并在設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中生成大約2萬(wàn)

4、種不同的船體設(shè)計(jì)方案，然后再以先進(jìn)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)這些方案進(jìn)行數(shù)值評(píng)估，最終得出適合所需運(yùn)營(yíng)工況的最優(yōu)線型。ECO船舶比現(xiàn)有營(yíng)運(yùn)船只具有強(qiáng)大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，這在GL全球范圍內(nèi)完成的一些集裝箱船優(yōu)化項(xiàng)目中已獲證明。經(jīng)過(guò)充分的優(yōu)化，節(jié)能效果在整個(gè)運(yùn)營(yíng)速度區(qū)間都會(huì)很穩(wěn)定。而且，即便不計(jì)現(xiàn)有營(yíng)運(yùn)船的資本成本，新優(yōu)化的設(shè)計(jì)仍然具有成本優(yōu)勢(shì)。這意味著ECO集裝箱船能帶來(lái)充分的收益，從而支持人們?cè)竭^(guò)市場(chǎng)供需平衡去訂購(gòu)新船。另外，還有些方法也是著眼于如何降低船舶的水阻力。比如特種油漆的使用，以減少摩擦阻力實(shí)現(xiàn)節(jié)能。還有一個(gè)新概念就是通過(guò)船底發(fā)生空氣泡來(lái)減少船體的浸水面積從而達(dá)到減少阻力的效果，不過(guò)這種概念

5、還在試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程之中。當(dāng)然，我們不可不提的是液化天然氣（LNG）替代重燃料油的使用。減少硫氧化物、氮氧化物和顆粒物質(zhì)的排放，尤其是二氧化碳的排放等目標(biāo)讓LNG成為一個(gè)具有吸引力的燃料選擇，特別是在排放控制區(qū)。目前，一些LNG動(dòng)力船舶的設(shè)計(jì)已經(jīng)獲得了有關(guān)船級(jí)社的原理審批。例如，現(xiàn)代重工聯(lián)合船舶公司（IHIMU）的13000TEU集裝箱船，TECHNOLOG 公司的一系列小型集裝箱船及其LNG液罐系統(tǒng)都已獲得了GL的原理審批證書(shū)。另外，GL進(jìn)行的多個(gè)項(xiàng)目也對(duì)LNG技術(shù)在船上的使用，燃料安全添加規(guī)范和技術(shù)要求，燃料供應(yīng)和港口作業(yè)，以及LNG用作船舶燃料的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益進(jìn)行了驗(yàn)證。GL研究及規(guī)范開(kāi)發(fā)負(fù)

6、責(zé)人皮爾。山姆士 （Pierre C. Sames）博士指出，實(shí)現(xiàn)LNG廣泛應(yīng)用于航運(yùn)業(yè)的關(guān)鍵之一是為港口的燃?xì)馓砑娱_(kāi)發(fā)一個(gè)規(guī)范框架。作為“清潔的北海航運(yùn)”項(xiàng)目的一部分，GL進(jìn)行了LNG燃料添加船港口作業(yè)的安全評(píng)估， 并對(duì)LNG輸送安全、燃料添加站和相關(guān)系統(tǒng)的兼容做了研究。此外，GL還代表德國(guó)交通部承擔(dān)了一項(xiàng)研究工作，為港口制定安全指南草案。營(yíng)運(yùn)船階段有關(guān)資料表明，最新的造船與35年前建造的船舶相比，其能耗要低2030%，這讓船東們?cè)谑袌?chǎng)上不斷搜尋保持營(yíng)運(yùn)船競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案?！案难b技術(shù)為船齡相對(duì)較低的營(yíng)運(yùn)船提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，以保持其租賃活躍度及經(jīng)濟(jì)方面對(duì)船東和運(yùn)營(yíng)商的吸引力?！盙L全球船型總監(jiān)簡(jiǎn)

7、。奧爾夫（Jan-Olaf Probst）說(shuō)。“這些高效節(jié)能的技術(shù)不僅有助于盈利，也會(huì)對(duì)整個(gè)航運(yùn)業(yè)的生態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生積極影響?！碧岣郀I(yíng)運(yùn)船的能效主要有技術(shù)、運(yùn)營(yíng)和管理三方面的解決方案。在技術(shù)方面，大約有三十多種改裝措施，可歸為線型和上層建筑、螺旋槳和舵、主機(jī)和輔機(jī)、支持系統(tǒng)、船上耗能系統(tǒng)、運(yùn)能提升等類(lèi)別。實(shí)現(xiàn)潛在的成本節(jié)約，往往是根據(jù)船舶的運(yùn)營(yíng)工況進(jìn)行改裝，而非根據(jù)其設(shè)計(jì)工況。例如，可以安裝或更換附體，如前置旋流裝置或?qū)Ч?，以及槳轂帽鰭和帶球鼻舵。還可采用改良設(shè)計(jì)的球鼻艏，以減少船舶阻力，僅這一改裝措施即可節(jié)約36%的燃料。而且，還可以使用高效螺旋槳，并改裝主機(jī)降速航行，從而降低燃料消耗和排放。另

8、外，也可考慮將船舶改裝成使用雙燃料航行，這能為船舶在排放控制區(qū)域（ECA）運(yùn)營(yíng)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。“Bit Viking”號(hào)是世界上第一艘改裝使用LNG燃料的營(yíng)運(yùn)船，其表現(xiàn)符合預(yù)期，現(xiàn)已重新投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。在采用這些改裝措施時(shí)，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析同樣會(huì)發(fā)揮重要作用，例如，該技術(shù)能對(duì)船體與裝置的相互作用進(jìn)行評(píng)估，也可以用來(lái)分析和優(yōu)化船首的形狀。為優(yōu)化線型、主機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)以及支持系統(tǒng)而采取的措施可很快收回投資。目前，燃油費(fèi)用是航運(yùn)公司最大的單一成本，約為3060%，具體取決于船舶類(lèi)別和運(yùn)營(yíng)速度，而且這一成本壓力還會(huì)上升。此外，通過(guò)采取運(yùn)營(yíng)和管理方面的措施，也可以降低燃油成本。而且，相關(guān)投入小，投資回

9、報(bào)期比較短。這主要涉及航海作業(yè)、船體和推進(jìn)系統(tǒng)維護(hù)、主輔機(jī)和船上系統(tǒng)維護(hù)、耗能耗電設(shè)備維護(hù)管理等。例如，可以加強(qiáng)對(duì)船員的指導(dǎo)和培訓(xùn)，使其能根據(jù)實(shí)際的航行作業(yè)和天氣狀況調(diào)整船上電氣設(shè)備的使用，從而降低電力及燃油消耗，還可以根據(jù)風(fēng)力和水流等環(huán)境情況優(yōu)化航線，從而降低燃料消耗。如不計(jì)低速航行所實(shí)現(xiàn)的能耗降低，僅采用運(yùn)營(yíng)和管理方面的措施，可將能源消耗降低5%10%.在這方面，一些軟件決策工具發(fā)揮著重要的作用，ECO-Assistant就是其中之一。ECO-Assistant作為一種縱傾優(yōu)化軟件，日益受到市場(chǎng)的關(guān)注和歡迎，因?yàn)榻柚摴ぞ卟粚?duì)船舶做任何改動(dòng)，也能輕松有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排?？v傾是影響船舶營(yíng)運(yùn)中

10、能源效率的主要因素之一。通過(guò)輸入幾個(gè)簡(jiǎn)單的營(yíng)運(yùn)參數(shù)，如航速、排水量和水深，ECO-Assistant就能計(jì)算出特定船舶的最佳縱傾角度，該軟件一經(jīng)安裝，即刻就能實(shí)現(xiàn)燃油消耗的降低和二氧化碳減排。實(shí)際運(yùn)營(yíng)證明，ECO-Assistant的節(jié)能減排效果明顯，為降低船隊(duì)運(yùn)營(yíng)成本提供了一個(gè)行之有效的工具，并有助于航運(yùn)業(yè)降低燃油消耗和提升行業(yè)的環(huán)保表現(xiàn)。例如，中海集運(yùn)曾在一艘14000TEU集裝箱船上安裝了ECO-Assistant，并進(jìn)行了一次全航程測(cè)試，結(jié)果表明其降低燃油消耗的幅度達(dá)到了8.2%.目前，該公司已在該系列的8艘船上安裝了ECO-Assistant，接下來(lái)還準(zhǔn)備將其推廣到另外8艘9600TEU的集裝箱船上。而且，該系統(tǒng)還可應(yīng)用于其他各類(lèi)船型，如多用途船、散貨船等。盡管所有改裝技術(shù)實(shí)質(zhì)上都是為人所知并獲得公認(rèn)的，但營(yíng)運(yùn)船改裝的進(jìn)程遠(yuǎn)慢于人們的期望。阻礙其實(shí)施的重要因素被認(rèn)為是船東缺乏信息、信心和投資動(dòng)力。缺乏改裝專(zhuān)業(yè)知識(shí)意味著航運(yùn)公司在大量現(xiàn)有的可選方案面前，會(huì)很難識(shí)別出最佳的方案。而且，也未能以專(zhuān)業(yè)方式對(duì)單一改裝方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估?！斑@些阻礙可通過(guò)提升海事業(yè)的職業(yè)化加以克服?！眾W爾夫先生說(shuō)，“航運(yùn)公司、技術(shù)顧問(wèn)、信譽(yù)