应对EEDI：船舶动力大有可为
2012-9-6 18:07:07 来源：中国船舶与海洋工程网信息中心

船舶能效设计指数（EEDI）将于2013年1月1日正式生效，这是第一个专门针对国际海运温室气体减排的强制性法律文件。“如不尽快研究对策，EEDI将给中国造船业带来毁灭性的打击。”业内专家表示。

“尽管船舶能效设计指数（EEDI）针对的是船舶设计和建造，但从对EEDI的解读和对国外应对技术措施的分析来看，其实发动机本身也能利用现有节能技术，有效降低能耗水平，为船舶设计满足EEDI要求作出贡献。”
    在日前召开的“应对EEDI措施研讨会”上，国家工业和信息化部EEDI专家组成员、上海船用柴油机研究所副总工程师范建新指出，采用太阳能、风能、核能等新能源以及其他的新型节能动力装置在船舶发动机中的应用研究已经成为未来发展方向，整个动力行业需要加快基础技术和实船应用的研究，提供新型节能设备和装置，使船舶设计满足EEDI要求。

    降低EEDI动力改造贡献率达10%
    EEDI是衡量船舶设计和建造能效水平的一个指标，即根据船舶在设计最大载货状态下以一定航速航行所需推进动力以及相关辅助功率消耗的燃油计算出的二氧化碳排放量，制定这一指标的目的在于提高船舶能效和降低二氧化碳排放。
    目前，欧洲国家以及日韩等领先的造船国家为应对EEDI，已在船舶动力方面开展了众多研究，不仅推出方案，把成熟技术应用于实船，而且在加快研制更高效的船舶动力节能技术和装备。“据推算，这些船舶动力新技术和装备的采用或组合应用对降低EEDI的贡献率为10%~15%。”范建新认为，就EEDI而言，尽管它是一项全新的强制要求，但其核心是降低发动机在特定工况下的能耗。
    长期以来，低油耗发动机一直是船舶动力研发、设计、制造和应用领域的一项主要技术指标，现在有关各方需要在充分理解EEDI要求的基础上，采取技术措施进一步降低考核工况的燃油消耗率或在满足安全要求的前提下进一步减少船舶动力设备的配置数量。
    范建新表示：“结合国外船舶动力技术的发展路径，国内企业可通过采用双燃料发动机、降低发动机考核点能耗、总能利用技术、发动机减磨技术等来提升船舶动力效率，降低能耗。”

    改造方向双燃料发动机前景广阔
    液化天然气（LNG）已经是公认的低排放化石燃料，且储量高，对降低EEDI和其他有害物排放均能作出较大贡献。“由于目前纯LNG大功率发动机平均有效压力还无法完全达到柴油机的水平，并且其启动可靠性和超低负荷稳定性不足，因此很难用纯LNG发动机直接取代柴油机。”范建新指出，“柴油-LNG双燃料发动机则兼具节能减排和功率输出稳定的优势，应该成为我国船舶动力产业重要的发展方向。”
    他同时表示，目前，国内外在双燃料发动机技术方面还有诸多不足，在安全性、陆基供给方面也存在不少体制机制方面的问题，已经超出技术问题本身，这需要全行业形成共识，共同努力，加快取得核心和关键技术上的突破并落实相关政策，以便使该项技术尽快在船舶减排方面派上用场。
    此外，太阳能和风能的组合应用也是值得关注的降低船用发动机能耗的措施之一，可将发动机能耗降低约5%。范建新表示，虽然国外已开展相关研究并有了概念设计方案，但由于涉及面广，还需要一系列政策法规的支撑以及基础技术层面的突破进行配合，因此其仍要经过一段较长的时间才能真正成为可以实际应用的技术。而生物质、核能等低碳和再生能源在船舶中的应用，也受有效供给、安全性等因素的制约，所以在可以预见的未来还无法取代化石能源成为船舶动力装置的主要能源。

    多管齐下技术组合效果更优
    事实上，无论是船用柴油机还是LNG发动机，传统上都是将额定功率或持续功率燃料消耗作为优化指标。范建新认为，面对EEDI，在保证额定功率不大幅增加的情况下，有关方面还需要考虑主机在最大持续功率（MCR）的75%负荷段的油耗或气耗水平。
    当前可以采取的比较成熟的技术手段主要包括：采用宽高效区高压比增压器，以部分负荷为优化点，兼顾额定功率；缸内燃烧室结构和进排气道设计以部分负荷优化为主，额定负荷为辅；柴油机燃油系统为共轨系统，在部分负荷状况下能及时提供精确的燃油量和所需的喷油压力；采用LNG缸内直供和精确点火技术，提高气体燃烧的热效率。
    “这些技术手段都已发展成熟或基本成熟，单项技术在发动机上的应用已经没有大的障碍，如能组合应用，效果更好。因此，我国船舶动力产业应加快这些成熟节能技术的应用，为船舶设计满足EEDI要求提供低能耗发动机。”范建新提出。
    与此同时，总能利用技术有助于提高整个动力装置的能量利用效率。范建新表示，目前船舶增压器的综合效率已经超过60%，可以使船用柴油机在50%以上的负荷状态下产生高品质多余排气能量，因此，正常加热废气锅炉时，可以在排气系统中并联一套排气能量发电透平，充分利用柴油机在各个负荷段富余的排气能量补充发电，并与船舶本身配置的发电机组电网联网，以此减少发电机组的配置数量或降低功率，进而为整个船舶满足EEDI要求作出贡献。当前总能利用技术涉及的动力涡轮、联网技术和自动化控制技术等都已经相当成熟，国外企业已经在各类大型运输船中加以应用，经济效益和减排效果明显，其也应成为船舶动力产业应对EEDI比较有效的技术手段。
    “采用发动机减磨技术也能有效降低摩擦能耗。”范建新指出，船用柴油机的摩擦功耗大约占发动机输出功率的5%，根据发动机大小，实际功耗数值则在数十千瓦到数百千瓦之间，不合理的设计还会导致滑油耗量增加、零部件过早磨损。随着计算机技术、材料表面处理技术和仿真技术的发展，充分挖掘这项传统技术的潜力，有助于发动机进一步减少能耗。据专家估计，针对摩擦的优化设计可以使发动机摩擦损失在现有基础上降低1%~2%。