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LNG点亮中国船用燃料市场新前景

更新时间:2012-11-9  来源:中国燃气设备网  [收藏此信息]

    航运是当今世界应用最广泛的货物运输方式,但船舶的燃油消耗会产生大量二氧化碳。目前,波罗的海、北海和北美沿海已经设立排放控制区(ECA)。其他地区如地中海等有望在不远的将来设立排放控制区。2015年以后,在ECA地区营运的船舶,其燃油的硫含量将不得高于0.1%或者其排出的气体必须经过净化以达到要求;2016年以后新造船的氮氧化物排放必须减少约75%。随着全球减少碳排放的呼声日益高涨,作为碳排放大户的航运企业纷纷表示将参与开发新的节能技术,研发新能源船型,推动未来全球航运市场向节能低碳方向发展。在技术进步和油价攀升的大背景下,天然气以其环保、清洁、经济的特征在传统能源市场的替代作用愈加明显。天然气作为动力燃料正在全球船用燃料市场进行有益的探索和尝试,为未来中国船用油市场展现了新的蓝图。
  一、LNG一一新兴的船用动力燃料
  当前,船用燃料主要分为柴油和燃料油。柴油主要用于中小型高速船舶,优点是马力强劲,燃烧较完全,排放较少,船舶运营维护成本低,缺点是成本较高;燃料油主要用于大中型船舶,优点是成本比柴油节约近一半,缺点是燃烧不完全,排放污染物较多,且热值较柴油低5%,加上含硫、含杂质较多,需要经常对船上的相关备件进行更换或者清洗,运营维护成本较高。
    近年来,面对不断加剧的竞争和减排压力,全球航运业采取了低速航行、安装废气洗涤器、使用低硫燃油等一系列降低成本和减少排放的措施。同时,随着国际油价的大幅上扬,LNG作为新兴的船用动力燃料受到更多的关注和青睐。虽然早在1964年LNG就开始应用于专门的运输船,但直到2000年才开始应用于其他类型船舶。目前,LNG动力船舶已经在国内外越来越多的地区取得成功,而且有望加快推广的步
伐。
  1.LNG动力船舶在国外的发展
  据挪威船级社(DNV)2011年末统计,目前全球用 LNG作为燃料的船舶有22艘在商业化运营,主要是运行于挪威沿岸的小型渡船。因为挪威已建立了为船舶提供LNG燃料的基础设施。另外还有一些是海洋供应船和巡逻船。在挪威海峡区域,部分客滚船被改造为 LNG和柴油的混合动力船,运营情况良好。与使用普通燃油相比,天然气燃料发动机的氮氧化物排放量比采用普通柴油机为动力的船舶低85%,二氧化碳排放量低40%。据测算,LNG动力船舶的建造成本比普通船舶高15%,但是每年的使用成本能够降低30%左右。
    随着LNG用做船用燃料的经验不断积累,适用船型也在不断扩展。据悉,挪威Eidesvik Offshore公司耗资7120万美元建造一艘以LNG为燃料的平台供应船(P]atform Supply Vessel,简称PSV),该船长90米,宽21米,6500载重吨,预计在2012年交付。这是该公司第5艘以LNG为燃料的船舶,因此该公司成为世界上拥有最多LNG动力的PSV船队。
    随着全球LNG设施的增加,远洋航线利用LNG作为动力成为可能。挪威船级社将与马士基航运公司、 MAN、TGE船用燃气工程公司等合作,改造一艘配载5000箱、有4年船龄的集装箱船,将对船上2台辅机、辅助锅炉进行改造,改用LNG为燃料。一旦改装成功,该船将成为全球首艘以LNG为燃料的集装箱船,也是首次在全球贸易航线中以LNG为燃料。该项目预计2012年完成。
    2011年10月,挪威航运公司(Nor Lines)与(日本)产业重机(江苏)有限公司在上海签署合同,在中国建造“2+2”艘纯LNG动力远洋多用途运输船,首批船型预计将于2013年在挪威西海岸投入运营。
    2011年10月份底在韩国釜山召开的第17届国际船舶及海事设备展览会期间,德国劳氏(GL)和韩国大宇造船(DSME)公司共同宣布完成了一艘以LNG为原料的14000 TEU集装箱船的原则审批(Approval in Principle),将联合为LNG驱动的大型集装箱船开绿技术方案和安全概念。最近GL完成了一艘25000载重吨“Bit Viking'’号成品油船的改装项目,该船是第一艘入级GL的天然气动力船。在GL的协作下,2009年6月初国际海事组织(IM0)海事委员会(MSC)就制定并通过了MSC285(86)号决议,即侑关船上天然气燃料发动机装置安全性的临时指南》。
  LNG替代船用燃油在欧洲的发展证明,LNG不仅有利于减少船只运营的经济成本,更能满足长远的环保需求。因此,LNG在未来有着巨大的发展潜力。
  2.LNG动力船舶在我国的发展
  与欧美同类船舶柴油机相比,我国船舶柴油机的有害物排放标准较低。以氮氧化物(N0x)排放为例,我国长江沿线船舶应用最广的210系列柴油机的排放值为11.97克/千瓦时(g/kw.h),比欧盟相应的排放限值8.7克/千瓦时高出37%以上。另外,柴油动力的船舶使用成本高,易泄漏污染水面,因此,我国近海与内河环保压力日趋严重。
    在这样的背景下,我国围绕LNG动力船舶正在积极开展一些尝试。目前,国内涉及船舶燃料油改气项目的企业主要有北京油陆、湖北西蓝、昆仑能源、桂林新奥、新疆广汇、福建中闽等公司(见表1)。
    2009年12月,由宿迁海事局牵头,北京油陆集团、江苏科技大学等8家单位共同研发的船用柴油一LNG混合动力技术项目启动。2010年9月,  “苏宿货1260”号柴油-LNG混合动力船满载3000吨黄沙从宿迁驶入淮安。航行试验表明:混合动力船在双燃料模式下,硫氧化物减排近100%,氮氧化物减排85%一90%,二氧化碳减排15%-20%,并且噪音、烟尘排放也大大降低,具有很强的社会效益和经济效益。
    2010年8月,湖北西蓝天然气有限公司成功对武轮拖302号船进行了LNG动力燃料改造,并在武汉下水试航成功。航行试验表明:在双燃料模式下,发动机不同工况下的参数稳定,柴油机的部分性能较燃烧
纯柴油时有所改善;柴油机在规定的转速范围内能有效地进行燃料转换,转换过程方便快捷;柴油机在额定工况下噪音和排污均有较显著的改善;天然气替代柴油率可达66%-80%,经济效益明显。
    2011年3月25日,中国石油昆仑能源有限公司与济柴动力总厂、武汉交通发展集团、武汉交通发展船舶设计有限公司在武汉市就LNG动力船舶的示范应用工作达成四方合作框架协议,并提出“气化长江战略”。同年4月15日,相关LNG动力船舶正式开工建造。目前,以济柴LNG发动机为动力的新能源船舶示范项目,己在长江武汉段、芜湖、京杭运河及珠江四地共8艘船舶上同时实施。2011年7月2日,中国海事局在安徽省芜湖市组织召开了内河船舶气体改造和检验工作研讨会,对船舶应用LNG作燃料的尝试进行了肯定,并形成了会议纪要。
    我国LNG在船用燃料领域的发展虽然较晚,但是发展速度很快。相信在不远的将来,LNG在船舶燃料方面的应用将会更加广泛。
  二、LNG替代船用燃油的竞争优势
  根据国际海事组织海洋环境保护委员会制定的(船舶污染防治国际公鳓相关规定,从2010年7月开始,在ECA航行的船只所用燃料硫含量不能超过1%,2015年1月1日以后不能超过0.1%。目前,硫含量低于0.1%的低硫燃油产量和需求量都很少,而且需要单独的油罐和管线,所以价格较普通燃油要高5%。在航运业低迷的今天,这将大幅加大船东的燃油支出。与传统燃油相比,LNG作为船用动力,不仅能够完全满足排放的需求,而且具有成本低、更安全等优势,是未来船用动力的发展方向。
    1.体积小、热值高
    天然气的主要成分是甲烷,在常温下无法压缩为液体,只有在低温162度以下才能变成液体。LNG无色、无味、无毒、无腐蚀性,体积约为同量气态天然
表1  我国船舶油改气项目
序号
项目实施单位
示范船舶名称
用途
水域
项目进展情况
1
北京油陆集团
苏宿货1260号船
运输
运河
已改造完成并投入示范运行
2
湖北西蓝天然气有限公司
武轮拖302号船
拖轮
长江
已改造完成并投入示范运行
3
昆仑能源“气化长江”项目
8条船舶
运输
内河
大多已完成改造,部分船舶进入试验阶段
4
北京中兴恒和投资集团有限公司
长迅3号货轮
运输
长江
试航试验取得成功,准备召开国家级专家评审会进行论证
5
桂林新奥燃气有限公司
山水34号
游船
漓江
已完成改造工作,目前处于试验阶段 
6
新疆广汇集团
522kW渔政船
渔政
东海
目前正在进行船舶的改造设计
7
福建中闽物流有限公司
待定
运输
闽江
项目可研已经完成,等待政府审批
气体积的l/600,重量仅为同体积水的45%左右,而且热值为每千克12000千卡,热值高出柴油近20%。
    2.储量大、供应足
    根据BP能源统计,截至2010年底,全球天然气探明储量达到187.1万亿立方米,按照2010年3.169万亿立方米的消费量计算,足够使用59年。考虑到每年都会有新增的探明储量,LNG预计能够使用超过200年。丰富的资源基础、较低的温室气体排放以及相对低廉的价格(等热值价格低于石油)使得天然气的供应和需求增长明显快于其他传统能源类型。
    3.排放低、污染少
    LNG基本无排放杂质,燃烧时排放的二氧化碳远少于其他燃料,作为船用燃油的环境效益非常显著。据试验,它可以减排近100%硫氧化物、85%一90%氮氧化物和15%一20%二氧化碳,而且没有颗粒排放,有利于保护环境。另外,LNG属于低温液体,一旦泄漏,自然气化快,而且密度比空气小,会自动逸散到大气中,有利于保护水体环境,解决当前船舶尾气污染严重的问题。
    4。易运输、更安全
    LNG运输船舶拥有40多年非常良好的安全纪录,尚未发生人员死亡或货物损毁的海上事故。即使发生 LNG泄漏事故,也会自动向上溢开,不会对水体产生污染;加入特殊嗅剂后,天然气泄漏可及时被发现;天然气的燃点比汽柴油高(柴油的燃点为260~C,爆炸极限为0.5%一4.1%;天然气燃点为650~C,爆炸极限4.6%一14.57%),瞬间着火比油慢,不易达到爆炸极限。
  5.成本低且市场稳定
  按有效热值换算,1立方米LNG气体近似于1.1升柴油,而且LNG价格较柴油低,可以大大节约成本。按照国内目前的价格水平,柴油均价在7元/升以上,天然气价格在5.3元/立方米,使用天然气可减少31%的成本支出,即使与5000元/吨的燃料油相比,天然气仍然具有优势。另外,LNG国际贸易以长期供应合同为主,受国际金融资本炒作的影响小,虽然其定价与国际油价有一定的联动关系,但波动远低于石油市场。
    三、LNG动力燃料应用中存在的问题
    虽然LNG在使用中具有很多优势,但作为新兴船用动力燃料,其应用和推广依然面临很多问题有待解
决。
    1.船舶改造成本高.续航能力较弱
    LNG储存罐体积虽小,却系统复杂,布局困难,安装圆筒形LNG储罐也会损失部分运输空间,加之严格的安全储存槽和输送设备间的安全距离要求,为船舶的设计和改建带来了很大难度。另外要改变主机和燃料舱的设计布置,圆柱形压力罐所需空间约为等量柴油罐所需空问的3-4倍,特殊的储气罐和舱室结构使LNG储存的重量约为船用柴油的1.5倍,建造成本增加约8%一20%,维护成本也随之增加。因此,在LNG动力船舶普及前,多数厂家出于谨慎和降低成本的考虑,均会选择将改造后的船舶投入短途航线运营。这导致船舶续航能力较低,不能满足远洋长途运输的要求。
  2.配套基础设施严重不足
  推广采用LNG作为船舶燃料的最大障碍在于配套的基础设施严重缺乏。目前,全球船舶燃油供应系统已经建立起完善的补给供应网络,而全球LNG接收站仅有73个,大多数在亚洲地区,尚未建立起完备且实用的供应基地和网络。在我国,正如汽车加气站的缺乏阻碍了燃气汽车的发展一样,推广和发展LNG船舶必须加快相关配套基础设施的投入和建设。然而, LNG配套基础设施建设的初期投入很大,不仅需要行业内企业的积极响应,而且必须得到港口和相关部门的支持。
    3.我国LNG资源供应紧张且分布不均
    我国天然气(包括LNG)发展较晚,分布不均,整体供应一直比较紧张,经常出现“气荒”的局面,尤其是在冬季高峰期。国家出台的《天然气利用政策》明确指出,天然气资源优先保障城市民用领域。这种政策导向将影响LNG在船用燃料领域的资源保障能力。
  4.船舶加气难题未攻克.补给困难
  船舶加气是世界性难题。目前,国外在这方面技术相对成熟的是芬兰,该国采用“LNG储配站”,储存、配送、物流一体化联动,实现了船对船直接加气。我国国情与芬兰差别很大。据船舶设计公司相关人士介绍,我国明令禁止在内河堤坝内建造储气站,因此芬兰模式在我国不太可能“复制”。另一方面,我国长江等内河每年洪枯水位落差大,LNG须采用低温管道运输,这种硬管延展性和伸缩性差,在岸上建造加注站存在连接问题。
    就目前投入试运营的“武轮拖302号”而言,虽然在性能、环保等方面表现良好,但船舶加气问题仍然没有解决。据介绍,这艘船是以更换LNG罐的方式加气,约半个月更换一次储气罐。这类似居民用户更换煤气罐,但这种更换过程更为复杂,操作过程繁琐,而且风险也高,需要在码头上用吊车完成。由于拖轮的使用频率不高,因此更换频率也不高。如果把 LNG动力推广到普通的运输船舶上,这个更换周期将会大大缩短,储气罐更换带来的麻烦也更多。
    作为LNG动力改造的“先锋”之一一苏宿货1260号船也同样面临‘‘加气难”的问题。据该船船主介绍,每当天然气用完之后,他只能打电话让燃气公司用车把气送到河边加气,非常麻烦。因此,不少对双动力感兴趣的船东,纷纷止步于加气难。
    5.缺乏统一的标准规范,相关法规有待完
  一德国劳氏、挪威船级社和法国船级社(BV)等均已发布了天然气用做船用燃料的临时指南,适用于液化气运输船之外的所有船舶,内燃机动力装置可以是单一燃料(即天然气)或双燃料(天然气和燃油),天然气可以气态或液态贮存。中国船级社也出台了3部关于双燃料发动机及双燃料系统装船的指导性规范,但尚未成为完备的行业标准。综合国内外情况,全球依然没有统一的标准指南作为船用LNG燃料动力的依据。
    尽管LNG在推广使用上面临以上种种困难,但作为船用替代燃料,LNG在经济、安全和环保等方面的巨大优势不容低估。因此,克服技术困难、完善相关法规就成为未来LNG在我国发展的重要工作。
    四、对支持我国船用LNG市场发展的建议
    随着国家对环保的要求不断提高以及国内LNG供应逐步增加,我国船用LNG市场的发展前景值得期待,但未来需要重点做好以下工作。  
 1.提高改造技术,推广LNG在商船上的使用
   对于一艘3000载重吨的船舶,如果要改装成一艘以LNG为动力的船舶,主要涉及气体燃料系统、管道系统、发动机改装及相关控制系统等,所需投资不到30万。DNV首席执行官麦恒力认为,LNG将成为未来商船的主要燃料,大部分船东尤其是北欧的船东,在2020年之前都会订购采用LNG作为燃料的船舶。国内两大石油公司都在推进天然气发展战略,我国各大船用燃油服务商从未来巨大的能源需求空间和趋势中也发现了这个商机,部分公司已经或者即将开始相关试验,预计在近两年会进一步扩大试验的范围,并加快推广的力度。
  2.逐步完善配套设施,促进LNG需求增加
    我国天然气市场己进入快速发展阶段,国家能源局已经启动天然气储备库建设,国家对LNG接收站的建设将会加大支持力度,未来天然气管道将如同公路、铁路网络一样,甚至更为密集。到2015年,我国将建成西二线、西三线、西四线、陕京三线、中卫一贵阳、中缅、中俄等17条天然气管道,新建干线管道长度2.4万千米,储气库11座,届时将基本形成“西气东输、北气南下、海气登陆、就近外供”的供应格局。
    从LNG接收站实际建设情况来看,截至2011年底,除已建成投产的深圳、福建、上海、江苏如东、辽宁大连5个项目外,已获国家核准并在建设中的项目还有6个,即中国海油浙江宁波LNG、中国海油珠海金湾LNG、中国海油粤东揭阳LNG,中国石油河北 LNG,中国石化山东青岛LNG和东莞九丰LNG项目。这些项目的陆续投产将极大提升我国LNG的进口规模。随着相关配套设施的逐步完善,船用LNG的供应能力也将随着需求持续增加。
    3.制定有关支持政策,助力LNG推广应用
    新能源的发展需要政策的持续支持。在我国能源结构调整和能源多元化发展的大趋势下,天然气作为清洁能源的作用更加突出。国家“十二五”发展规划纲要明确提出经济转型和节能减排目标,天然气作为主要的清洁替代能源,预计将得到更多的政策扶持。 t。十二五,,期间,我国大部分电厂、工业用户将完成“油改气”,大部分城市居民都将用上天然气,预计到2015年,我国天然气消费总量将达到2600亿立方米,较2010年增长一倍以上,在能源消费中的比例由目前的4%提高到8%以上。随着贸易量的增长,船运市场将会蓬勃发展,而且为了实现经济和环境的双赢, LNG作为新兴的船用燃料将会取得突破。
    4.攻克技术难关,解决加气问题
    加气问题是目前LNG船舶推广中亟待解决的瓶颈。武汉交发船舶设计有限公司从我国国情出发,借鉴内河柴油加注趸船的例子,设计出一种适用于我国的LNG加注趸船。这种趸船是一种小型储气船只,可以直接通过管道为柴油-LNG双燃料船加注LNG。
    与此同时,一些上游企业也开始布局水上加气站。“十二五”期间,中国石油计划在皖江流域建设水上加气站5座;北京油陆集团公司准备成立江苏船舶新能(燃气)有限公司,并投资3亿元在苏北沿运河两岸建20座加气站;湖北西蓝天然气有限公司初步计划3年内投资13亿元在湖北兴建20座LNG储备站、30座加气站以及6座水上加气码头。
    这些加气站与国家的新建的LNG接收站等基础设施相互配合,将推动LNG双燃料动力船全面发展。
  5.完善规范。与国际标准接轨
  由于我国航运业目前还没有统一的能效指标,船舶能源绩效缺乏公认度。因此,对于营运船舶降低能耗提高能效的管理还只停留在形式上。国际海事组织提出了船舶能效营运指数(EEOI)并颁布了MEPC.1/Circ.684通函。交通运输部正在组织一批相关课题研究,以期建立国内航运业统一的能效统计、分析、对比和验证平台,通过制定一系列相关政策来保障绿色造船和航运业有序竞争、健康发展。中国船级社
(CCS)成立了专门工作组,率先开展了入级营运船舶能效认证与服务研究,推出了相应的产品和服务方案,为应对相关国际公约的强制实施、满足相关各方对船舶能效的要求做好准备工作。中国船级社曾在2008年出台了饩体燃料动力船检验指1勃,但旧版纣旨1勒仅适用于以液化石油气和压缩天然气为燃料的船舶。新版付旨1勒将新增LNG与柴油混合燃烧的技术要求和检验标准,并有望成为柴油-LNG混合动力船舶的行业标准。这意味着LNG作为船用燃料将很快进入大规模推广阶段。
    综上所述,随着经济全球化和海运贸易的发展,世界船用燃料市场规模将会持续扩大。由于船用燃油已经成为海洋污染、大气变化的重要成因之一,其未来发展必将受到更多限制,而LNG作为新兴船用燃料,凭借低碳、环保、经济等优势,将会随着我国国家政策和资金的扶持以及相关配套措施的逐步到位,逐步呈现广阔的市场前景。
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