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摘要：2007年以来，全球性能源紧张、高涨的燃油成本、持续增长的燃油需求以及IMO等国际组织对船舶排放问题的关注，使得船舶节能减排工作重要而突出，节能减排成为近年来世界各大航运公司的一个主要任务。船舶是高能耗的运输工具，研究和应用节能技术降低船舶能耗，加强船舶管理和设备维护保养及节能减排的基础性管理，不仅可以为航运企业节省燃油费用，还可以减少船舶造成的环境污染，获得经济和环保双重效益。本文主要介绍船舶动力装置方面节能减排方面的技术，以及这些技术在船舶动力装置的应用现状。
关键词： 船舶；动力装置；节能；减排
中图分类号：U674.4
海上运输的主要工具——船舶，随着物流业的进一步发展，其数量在不断增加。船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，具有重要的现实意义。
1.船舶节能的内涵
船舶节能总的含义是以最小的能量消耗取得最大的运输效益，或者说就是以最小的燃料费用取得最大的运输量。
燃料费用营运指标=运输量（吨·千米或海里）/（燃油消耗量（千克）·燃料的价格（元/千克））
上式的燃料费用营运指标是表示单位燃料费用所完成的运输量，从式中可以看出，船舶节能的努力方向是增大运输量，降低燃料消耗量和采用廉价的燃料。
2.国内外节能减排技术的发展
从20世纪70年代发生两次能源危机以来，油价飞涨，航运企业的经营成本剧增。特别是近几年来，油价上涨迅速，造成船舶营运成本的构成因素发生显著的变化，燃料费所占的比重急剧增大，现已超过50%。船舶节能、降低燃料消耗量和燃油费用、提高装置经济性已成为一个重要课题，使得船舶节能工作倍受重视。故从柴油机制造厂到造船厂和船公司，一直都在降低船舶燃料费用支出上下功夫，以提高其经济效益。
船舶节能一靠技术进步，二靠加强基础管理。技术进步即是利用船舶节能技术来促进船舶开展节能工作，比如，在新造船舶设计时对船、机、桨进行节能方面的优化设计、合理配置推进柴油机和动力装置、设法减小船舶阻力和提高推进效率；推进柴油机方面采用长行程、少缸数、小型化的柴油机，对增压系统进行优化改进、提高扫气压力，优化燃烧室和采用新的燃烧系统，改进燃油喷射系统、提高最高燃烧压力等，以期直接降低柴油机的油耗；推进柴油机动力装置方面包括主机轴带发电机、采用串联螺旋桨、余热回收等节能技术来提高船舶的整体热效率。加强基础管理包括：船舶合理调度；走经济航道和利用气象导航；采取减速航行与节能航速；使用劣质燃料油；加强机务管理、对设备进行合理的维护保养、保持柴油机及其动力设备良好的工作状态等。
3.节能减排新技术在现代化船舶上的应用成果
3.1 韩国船舶新技术可省50%燃料费
韩国大型造船企业STX海洋造船9月21日表示，该公司开发的船舶节能成套技术已经准备好接受订单。该技术能大幅减少船舶运行中的二氧化碳排放量，最多可节省50%的燃料费用。
STX将这项技术称为绿色之梦研发项目。STX项目组利用该公司在螺旋桨宽弦叶尖领域的技术积累，设计了全新概念的叶片，大幅提高了燃效。ECO-Ship将不再使用传统的船用C级重油作燃料，而改用更高等级、提升了环保性能的燃料。采用高等级燃料能够提升燃料效率41%，减排45%。同时氮化物和硫化物的排放也大幅降低。
3.2 现代重工建造韩国国内第一艘混合动力船
韩联社首尔9月18日电，同时将引擎和电动机作为动力源的混合动力船舶在国内首次面世。现代重工在蔚山总部举行了海洋警察厅3000吨级警备救助艇“太平洋9号”的下水仪式。该舰成为国内第一艘混合动力船。如果以12节以下速度进行低速航行，就没必要启动主引擎，完全可以靠电动机向前行驶。现代重工介绍称，通过采用混合动力方式的动力体系，可以大幅减少船舶的震动和噪音，而且通过节省25%左右的燃料，可以取得将二氧化碳年排放量约减少10吨的效果。
3.3 新型动力系统研发动态
瓦锡兰公司推出“Energopac”舵/桨联合系统。这种新型联合系统能够优化舵系与螺旋桨之间的协作，从而提高推进效率。使船舶节省高达9%的燃油。与传统动力系统相比。能使船舶的二氧化碳排放量减少20%、氮氧化物排放量减少90%。
3.4 船舶发动机余热回收系统研发动态
日本开发涡轮增压器发电系统。此次开发的系统把用于推进的柴油发电机的涡轮增压器与新开发的高速发电机相连，将发动机余热回收为电能，供船内使用，回收的电能相当于一台用于电力供给的柴油机发电装置所发电量。此外，使用该系统，船舶的CO2排放量最高可减少4.6%，还可减少燃料的消耗[4]。
4.船舶动力装置典型节能减排措施分析
4.1 柴油机排气与冷却水余热的再利用
燃油在气缸内燃烧后的热量大部分被排气和冷却水带走，只有小部分热量得以充分利用。因此，對于我国庞大的远洋运输船队来说，节能领域是大有作为的。对这些可用热量的有效利用，现在最为普遍的就是废气锅炉以及主机暖缸利用冷却水热量，燃气透平也是利用主机排气废热。
4.2 VIT技术
柴油机的效率与最高燃烧爆发压力有关，爆压上升则燃油消耗率下降。当代柴油机的爆压已达13～15MPa，甚至18MPa。由于结构、材料等多种因素的制约，柴油机的爆压不可能无限提高。VIT机构（即可变喷油定时机构）的实质是：保证变负荷时，油泵自动调整供油提前角，使柴油机在部分负荷时有较高的爆压，在高负荷运行时最高燃烧压力不超过额定值，有效地改善了柴油机运转时的经济性[7]。
4.3采用电子喷油系统装置
电子喷油系统装置采用微机控制，可即时将柴油机工况的各类参数，如主机转速、曲轴转角、燃油燃烧压力、扫气泵压力以及排气温度等数值输入微机进行综合分析处理，从而得出最佳的喷油压力和提前角以及喷油量，实现燃油在气缸内的燃烧过程的最佳控制，达到节能效果。
5.船舶动力装置节能减排技术的展望
5.1开发代用燃料
发达国家的经济主要依赖于油基燃料，而油基燃料的获得是有限的，容易出现短缺，许多科学家已经考虑到原油的储存量、燃油的生产和原油的消耗等。未来的船舶动力装置能仅考虑石油为基本燃料，还要考虑使用其他新能源来取代石油。
5.2 采用风帆助航
利用风力资源，采用风帆助航将成为船舶节能的另一条途径。随着电子计算机和自动化技术的发展，用计算机自动控制风帆的操纵及风帆与动力装置的优化配合已经成为现实，为风帆船的发展提供了有力的支持。我国近年来所研制的风帆船，也已取得了初步的成果。风帆助航船既节约能源，又减少污染，必将开启科技帆船的新时代[9]。
5.3智能化技术
智能化，即使综合使用电子技术和网络技术，通过对柴油机和船舶的各种参数进行监测，并自动适时进行控制和管理，从而使柴油机随时处于最佳的工作状态。智能技术的不断完善在主机节能方面必将大有可为。
6.结语
在全球都进行节能减排研究大背景下，我们国家在船舶节能减排方面也已投入更大的力量。我们的优势在于后发优势，除了在新技术方面要进行不断创新以外，同时还要通过开发先进的适合全球标准的信息网络管理技术，对整个船舶进行综合系统、智能管理，从系统整体上把握创新的方向，从而使我们的船舶业具有更强的竞争能力。
参考文献：
[1]欧礼坚.浅谈船舶节能技术改造[J].广东造船.2003（4）.
[2]程楠，李军.船舶减排的标准之困[J].中国船检.2009（6）.
关键词： 船舶；动力装置；节能；减排
中图分类号：U674.4
海上运输的主要工具——船舶，随着物流业的进一步发展，其数量在不断增加。船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，具有重要的现实意义。
1.船舶节能的内涵
船舶节能总的含义是以最小的能量消耗取得最大的运输效益，或者说就是以最小的燃料费用取得最大的运输量。
燃料费用营运指标=运输量（吨·千米或海里）/（燃油消耗量（千克）·燃料的价格（元/千克））
上式的燃料费用营运指标是表示单位燃料费用所完成的运输量，从式中可以看出，船舶节能的努力方向是增大运输量，降低燃料消耗量和采用廉价的燃料。
2.国内外节能减排技术的发展
从20世纪70年代发生两次能源危机以来，油价飞涨，航运企业的经营成本剧增。特别是近几年来，油价上涨迅速，造成船舶营运成本的构成因素发生显著的变化，燃料费所占的比重急剧增大，现已超过50%。船舶节能、降低燃料消耗量和燃油费用、提高装置经济性已成为一个重要课题，使得船舶节能工作倍受重视。故从柴油机制造厂到造船厂和船公司，一直都在降低船舶燃料费用支出上下功夫，以提高其经济效益。
船舶节能一靠技术进步，二靠加强基础管理。技术进步即是利用船舶节能技术来促进船舶开展节能工作，比如，在新造船舶设计时对船、机、桨进行节能方面的优化设计、合理配置推进柴油机和动力装置、设法减小船舶阻力和提高推进效率；推进柴油机方面采用长行程、少缸数、小型化的柴油机，对增压系统进行优化改进、提高扫气压力，优化燃烧室和采用新的燃烧系统，改进燃油喷射系统、提高最高燃烧压力等，以期直接降低柴油机的油耗；推进柴油机动力装置方面包括主机轴带发电机、采用串联螺旋桨、余热回收等节能技术来提高船舶的整体热效率。加强基础管理包括：船舶合理调度；走经济航道和利用气象导航；采取减速航行与节能航速；使用劣质燃料油；加强机务管理、对设备进行合理的维护保养、保持柴油机及其动力设备良好的工作状态等。
3.节能减排新技术在现代化船舶上的应用成果
3.1 韩国船舶新技术可省50%燃料费
韩国大型造船企业STX海洋造船9月21日表示，该公司开发的船舶节能成套技术已经准备好接受订单。该技术能大幅减少船舶运行中的二氧化碳排放量，最多可节省50%的燃料费用。
STX将这项技术称为绿色之梦研发项目。STX项目组利用该公司在螺旋桨宽弦叶尖领域的技术积累，设计了全新概念的叶片，大幅提高了燃效。ECO-Ship将不再使用传统的船用C级重油作燃料，而改用更高等级、提升了环保性能的燃料。采用高等级燃料能够提升燃料效率41%，减排45%。同时氮化物和硫化物的排放也大幅降低。
3.2 现代重工建造韩国国内第一艘混合动力船
韩联社首尔9月18日电，同时将引擎和电动机作为动力源的混合动力船舶在国内首次面世。现代重工在蔚山总部举行了海洋警察厅3000吨级警备救助艇“太平洋9号”的下水仪式。该舰成为国内第一艘混合动力船。如果以12节以下速度进行低速航行，就没必要启动主引擎，完全可以靠电动机向前行驶。现代重工介绍称，通过采用混合动力方式的动力体系，可以大幅减少船舶的震动和噪音，而且通过节省25%左右的燃料，可以取得将二氧化碳年排放量约减少10吨的效果。
3.3 新型动力系统研发动态
瓦锡兰公司推出“Energopac”舵/桨联合系统。这种新型联合系统能够优化舵系与螺旋桨之间的协作，从而提高推进效率。使船舶节省高达9%的燃油。与传统动力系统相比。能使船舶的二氧化碳排放量减少20%、氮氧化物排放量减少90%。
3.4 船舶发动机余热回收系统研发动态
日本开发涡轮增压器发电系统。此次开发的系统把用于推进的柴油发电机的涡轮增压器与新开发的高速发电机相连，将发动机余热回收为电能，供船内使用，回收的电能相当于一台用于电力供给的柴油机发电装置所发电量。此外，使用该系统，船舶的CO2排放量最高可减少4.6%，还可减少燃料的消耗[4]。
4.船舶动力装置典型节能减排措施分析
4.1 柴油机排气与冷却水余热的再利用
燃油在气缸内燃烧后的热量大部分被排气和冷却水带走，只有小部分热量得以充分利用。因此，對于我国庞大的远洋运输船队来说，节能领域是大有作为的。对这些可用热量的有效利用，现在最为普遍的就是废气锅炉以及主机暖缸利用冷却水热量，燃气透平也是利用主机排气废热。
4.2 VIT技术
柴油机的效率与最高燃烧爆发压力有关，爆压上升则燃油消耗率下降。当代柴油机的爆压已达13～15MPa，甚至18MPa。由于结构、材料等多种因素的制约，柴油机的爆压不可能无限提高。VIT机构（即可变喷油定时机构）的实质是：保证变负荷时，油泵自动调整供油提前角，使柴油机在部分负荷时有较高的爆压，在高负荷运行时最高燃烧压力不超过额定值，有效地改善了柴油机运转时的经济性[7]。
4.3采用电子喷油系统装置
电子喷油系统装置采用微机控制，可即时将柴油机工况的各类参数，如主机转速、曲轴转角、燃油燃烧压力、扫气泵压力以及排气温度等数值输入微机进行综合分析处理，从而得出最佳的喷油压力和提前角以及喷油量，实现燃油在气缸内的燃烧过程的最佳控制，达到节能效果。
5.船舶动力装置节能减排技术的展望
5.1开发代用燃料
发达国家的经济主要依赖于油基燃料，而油基燃料的获得是有限的，容易出现短缺，许多科学家已经考虑到原油的储存量、燃油的生产和原油的消耗等。未来的船舶动力装置能仅考虑石油为基本燃料，还要考虑使用其他新能源来取代石油。
5.2 采用风帆助航
利用风力资源，采用风帆助航将成为船舶节能的另一条途径。随着电子计算机和自动化技术的发展，用计算机自动控制风帆的操纵及风帆与动力装置的优化配合已经成为现实，为风帆船的发展提供了有力的支持。我国近年来所研制的风帆船，也已取得了初步的成果。风帆助航船既节约能源，又减少污染，必将开启科技帆船的新时代[9]。
5.3智能化技术
智能化，即使综合使用电子技术和网络技术，通过对柴油机和船舶的各种参数进行监测，并自动适时进行控制和管理，从而使柴油机随时处于最佳的工作状态。智能技术的不断完善在主机节能方面必将大有可为。
6.结语
在全球都进行节能减排研究大背景下，我们国家在船舶节能减排方面也已投入更大的力量。我们的优势在于后发优势，除了在新技术方面要进行不断创新以外，同时还要通过开发先进的适合全球标准的信息网络管理技术，对整个船舶进行综合系统、智能管理，从系统整体上把握创新的方向，从而使我们的船舶业具有更强的竞争能力。
参考文献：
[1]欧礼坚.浅谈船舶节能技术改造[J].广东造船.2003（4）.
[2]程楠，李军.船舶减排的标准之困[J].中国船检.2009（6）.