船舶與海洋工程進(jìn)展論文

1、船舶工程學(xué)院船舶與海洋工程進(jìn)展（小論文）學(xué) 號(hào)：S專(zhuān) 業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造學(xué)生姓名：黃 超任課教師：任慧龍 教授2011年12月低碳經(jīng)濟(jì)下的發(fā)展綠色船舶的必要性黃超哈爾濱工程大學(xué)摘 要：低碳經(jīng)濟(jì)下的發(fā)展綠色船舶的必要性為應(yīng)對(duì)氣候變暖而提出的“低碳經(jīng)濟(jì)”發(fā)展模式，已經(jīng)成為全球能源和經(jīng)濟(jì)大變革的突出標(biāo)志，以及主要大國(guó)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，應(yīng)對(duì)危機(jī)的重要手段。主要國(guó)家的工業(yè)結(jié)構(gòu)正向符合節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，各國(guó)的節(jié)能減排和綠色經(jīng)濟(jì)能力將決定其未來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。低碳經(jīng)濟(jì)正處于全球大發(fā)展的重要?dú)v史時(shí)期。關(guān)鍵詞：低碳 節(jié)能減排 綠色造船 EEDI1 低碳背景及趨勢(shì)1.1 低碳經(jīng)濟(jì)的背景2009年12

2、月聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)在哥本哈根召開(kāi)。各國(guó)希望通過(guò)倡導(dǎo)發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”來(lái)提高自己的競(jìng)爭(zhēng)力，當(dāng)前，全球海事業(yè)一場(chǎng)沒(méi)有硝煙的“碳減排”戰(zhàn)已打響。低速航行或成航運(yùn)界的流行趨勢(shì)航運(yùn)中的二氧化碳減排問(wèn)題是在哥本哈根舉行的聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)上的重要議題之一減少與海運(yùn)相關(guān)的排放將極大提升海運(yùn)作為環(huán)境最為友好型運(yùn)輸模式的形象。日前國(guó)際航運(yùn)商會(huì)主席和國(guó)際航運(yùn)聯(lián)合會(huì)主席Spyms MPolemis表示，“迄今為止航運(yùn)已經(jīng)是碳排放最低的運(yùn)輸方式它的碳排效率是航空業(yè)的130是卡車(chē)運(yùn)輸?shù)?51陀。然而因?yàn)槲覀兊男袠I(yè)如此之大大家都盼望我們能實(shí)現(xiàn)更為可觀的減排?！睂?duì)此全球航運(yùn)界正在積極思考解決之道。1.2 發(fā)展低碳能源的必然

3、性(1)我國(guó)人均能源資源擁有量不高，探明量?jī)H相當(dāng)于世界人均水平的51。這種先天不足再加上后天的粗放利用，客觀上要求發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。(2)碳排放總量突出。按照聯(lián)合國(guó)通用的公式計(jì)算，碳排放總量實(shí)際上是4個(gè)因素的乘積：人口數(shù)量、人均GDP、單位GDP的能耗量(能源強(qiáng)度)、單位能耗產(chǎn)生的碳排放(碳強(qiáng)度)。我國(guó)人口眾多，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)快速，能源消耗巨大，碳排放總量不可避免地逐年增大，其中還包含著出口產(chǎn)品的大量“內(nèi)涵能源”。(3)“鎖定效應(yīng)”的影響。在事物發(fā)展過(guò)程中，人們對(duì)初始路徑和規(guī)則的選擇具有依賴(lài)性，一旦作出選擇，就很難改弦易轍，以至在演進(jìn)過(guò)程中進(jìn)入一種類(lèi)似“鎖定”的狀態(tài)，這種現(xiàn)象簡(jiǎn)稱(chēng)“鎖定效應(yīng)”。我國(guó)在現(xiàn)代

4、化建設(shè)的過(guò)程中，需要認(rèn)清形勢(shì)，及早籌劃，把握好碳預(yù)算，避免高碳產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)的鎖定，努力使整個(gè)社會(huì)的生產(chǎn)消費(fèi)系統(tǒng)擺脫對(duì)化石能源的過(guò)度依賴(lài)。(4)生產(chǎn)的邊際成本不斷提高。碳減排客觀上存在著邊際成本與減排難度隨減排量增加而增加的趨勢(shì)。1980-一1999年的19 a間，我國(guó)能源強(qiáng)度年均降低了522；而19802006年的26a間，能源強(qiáng)度年均降低率為39。兩者之差，隱含著邊際成本日趨提高的事實(shí)。5)碳排放空間不大。我國(guó)在工業(yè)化和城市化進(jìn)程中，碳排放強(qiáng)度偏高，而能源用量還將繼續(xù)增長(zhǎng)，碳排放空間不會(huì)很大，應(yīng)該積極發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。由于低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與新技術(shù)的應(yīng)用，使其已經(jīng)滲透進(jìn)船舶工業(yè)及航運(yùn)業(yè)。2 世界各國(guó)發(fā)

5、展綠色船舶在第15屆中國(guó)國(guó)際海事展上德國(guó)勞氏執(zhí)行總裁博士稱(chēng)全球所有的大型集裝箱運(yùn)輸公司都在考慮把低速航行作為減少船隊(duì)運(yùn)力過(guò)剩和運(yùn)營(yíng)成本的一個(gè)方法。他認(rèn)為低速航行是實(shí)現(xiàn)船舶二氧化碳減排的最顯著措施之一尤其是在集裝箱貿(mào)易中實(shí)施低速航行有助于降低燃料消耗和運(yùn)營(yíng)成本減少維護(hù)需求并進(jìn)一步達(dá)到環(huán)保。會(huì)議期間中國(guó)中遠(yuǎn)集團(tuán)總裁魏家福也呼吁航運(yùn)聯(lián)盟的成員響應(yīng)他提出的“超低減速”計(jì)劃此前中遠(yuǎn)集團(tuán)旗下的集裝箱運(yùn)輸企業(yè)中遠(yuǎn)集運(yùn)已經(jīng)與一些船級(jí)社合作在十幾艘船舶上進(jìn)行了減速試驗(yàn)將船舶的行進(jìn)速度從24節(jié)降低到18節(jié)。魏家福表示通過(guò)減速慢行可以降低燃油成本并減少二氧化碳排放。據(jù)測(cè)算。中遠(yuǎn)集運(yùn)一年可以節(jié)省18萬(wàn)噸燃油相當(dāng)于減少

6、54萬(wàn)噸二氧化碳排放魏家福指出幾年前由于需求旺盛行業(yè)內(nèi)鼓勵(lì)的都是快航但也帶來(lái)了巨大的浪費(fèi)現(xiàn)在把船舶航行速度降下來(lái)不僅可以節(jié)能減排還可以通過(guò)增加幾艘船的運(yùn)力投入以保證每周不變的航次。而瑞典查爾默斯技術(shù)大學(xué)博士、瑞典水池研究員Kim則從另一個(gè)思路提出調(diào)整船舶縱傾是減少現(xiàn)有船隊(duì)碳排放最簡(jiǎn)單有效的方法他經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后得出結(jié)論船舶在最佳和最差縱傾狀態(tài)下航行時(shí)功率差別為510最高可達(dá)20這種觀點(diǎn)或許也值得航運(yùn)界作出有益的嘗試。根據(jù)國(guó)際油輪獨(dú)立船東協(xié)會(huì)的研究報(bào)告航運(yùn)業(yè)目前每年要消耗20億桶燃油排放超過(guò)12億噸的二氧化碳：約占全球總排放量的6。在此背景下I造船業(yè)面臨的挑戰(zhàn)也愈加嚴(yán)峻，各國(guó)紛紛通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新研究發(fā)展安

7、全、環(huán)保、節(jié)能的“綠色船舶”。在具體應(yīng)用方面日本已研制出全球首艘以太陽(yáng)能為動(dòng)力的大型貨船“御夫座領(lǐng)袖”號(hào)。日本郵船株式會(huì)社的研發(fā)人員表示“御夫座領(lǐng)袖”號(hào)貨船上的太陽(yáng)能電池板發(fā)電能力很強(qiáng)即使在陰天也能產(chǎn)生足夠的能量并且把多出的能量?jī)?chǔ)存下來(lái)等到天完全黑暗的時(shí)候貨船可利用儲(chǔ)存的那部分能量繼續(xù)航行。目前，“御夫座領(lǐng)袖”號(hào)貨船還未安裝太陽(yáng)能蓄電池因此貨船上的太陽(yáng)能電力暫時(shí)只能滿(mǎn)足69的照明需求和02。O3的動(dòng)力需求。環(huán)保專(zhuān)家表示如果世界各國(guó)能大量使用太陽(yáng)能貨船運(yùn)送物資那么每年的溫室氣體排放量能減少1415。韓國(guó)大型造船企業(yè)S7海洋造船日前表示該公司開(kāi)發(fā)的船舶節(jié)能成套技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備接受訂單。這項(xiàng)被稱(chēng)為“綠色

8、之夢(mèng)”的技術(shù)采用了一系列綠色技術(shù)和綠色理念。最主要的改進(jìn)之一是船舶推進(jìn)系統(tǒng)能大幅減少船舶運(yùn)行中的二氧化碳排放量最多可節(jié)省50的燃料費(fèi)用。STx海洋造船認(rèn)為采用該成果建造的生態(tài)船舶將在未來(lái)20年內(nèi)滿(mǎn)足不斷完善的環(huán)保規(guī)范改寫(xiě)全球造船業(yè)的市場(chǎng)格局。美國(guó)總統(tǒng)輪船公司也計(jì)劃在船上推廣節(jié)能裝置的運(yùn)用以減少燃油消耗，降低排放。此前，經(jīng)過(guò)一年多的試驗(yàn)總統(tǒng)輪船在旗下1艘5200TEU集裝箱船和1艘26咖U集裝箱船的主機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝節(jié)能裝置取得了明顯的節(jié)能減排效果。據(jù)介紹該裝置主要是通過(guò)在燃油中添加高效水乳化劑提供燃油使用效率同時(shí)降低成本減少排放我國(guó)的中遠(yuǎn)集團(tuán)為推行海運(yùn)環(huán)保理念近期也與澳大利亞環(huán)保航?？萍脊維

9、olar Sailor合作計(jì)劃在散貨船上安裝由澳大利皿研制的太陽(yáng)能風(fēng)帆。Solar Sailor研發(fā)的太陽(yáng)能帆由鋁制成每張高30米相當(dāng)于一面波音客機(jī)機(jī)翼的長(zhǎng)度。該帆能夠自動(dòng)偵測(cè)風(fēng)向和太陽(yáng)光而調(diào)整最佳的角度船舶可借風(fēng)力推動(dòng)預(yù)計(jì)可節(jié)省2040的燃油消耗同時(shí)可為船上設(shè)備提供5的總電力3 我國(guó)亟待提升產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)面對(duì)困境中國(guó)已經(jīng)向全世界擺出迎難而上的姿態(tài)。目前中國(guó)已經(jīng)實(shí)施大規(guī)模的節(jié)能減排行動(dòng)并作出了2020年前碳減排4045的承諾在此背景下我國(guó)海事業(yè)必須抓緊時(shí)間盡快提升核心技術(shù)能力滿(mǎn)足國(guó)際公約的低碳技術(shù)規(guī)范要求找出最大利潤(rùn)的平衡點(diǎn)在新一輪國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)權(quán)益競(jìng)爭(zhēng)中占得一席之地。中國(guó)船級(jí)社(CCS)總裁李科浚日

10、前表示中國(guó)船級(jí)社正在研究并制定與節(jié)能減排措施有關(guān)的指南、船舶燃油消耗限值標(biāo)準(zhǔn)以及營(yíng)運(yùn)船市場(chǎng)準(zhǔn)人燃油消耗限值建立營(yíng)運(yùn)船舶檢測(cè)體系實(shí)行船舶燃油消耗報(bào)告制度(包括數(shù)據(jù)庫(kù)及分析方法)可行性研究提供船舶建立節(jié)能減排體系的技術(shù)服務(wù)建立CCS能源效率評(píng)估(EEE)認(rèn)證體系，開(kāi)展船舶認(rèn)證服務(wù)。目前我國(guó)一直在向IM0爭(zhēng)取“幫助發(fā)展中國(guó)家加強(qiáng)減排能力建設(shè)”以及“對(duì)發(fā)展中國(guó)家提供技術(shù)轉(zhuǎn)讓”等立法條款這些措施將有利于我國(guó)在船舶溫室氣體減排方面的能力提升同時(shí)可以為我國(guó)船舶制造和配套產(chǎn)業(yè)加大科技研發(fā)掌握核心技術(shù)贏得寶貴時(shí)間為國(guó)內(nèi)航運(yùn)及船舶行業(yè)向“低碳”發(fā)展模式轉(zhuǎn)型提供空間進(jìn)而對(duì)我國(guó)當(dāng)前的船舶制造及配套產(chǎn)業(yè)形成一定程度上的

11、保護(hù)能力。有關(guān)業(yè)內(nèi)人士表示作為一個(gè)海運(yùn)大國(guó)我國(guó)有責(zé)任也必須適應(yīng)目前的船舶GHG減排形勢(shì)繼續(xù)強(qiáng)化海運(yùn)業(yè)的能源節(jié)約和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化堅(jiān)持推進(jìn)船舶節(jié)能減排措施大力發(fā)展新能源、可再生能源技術(shù)和節(jié)能新技術(shù)促進(jìn)碳吸收技術(shù)和各種適應(yīng)性技術(shù)的發(fā)展綜合控制船舶GHG排放。針對(duì)船機(jī)減排問(wèn)題國(guó)內(nèi)有關(guān)專(zhuān)家表示中國(guó)的低速機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)能正在快速擴(kuò)張國(guó)際環(huán)保法規(guī)提醒我們。中國(guó)船機(jī)行業(yè)的發(fā)展不能只關(guān)注產(chǎn)能而應(yīng)更多地去關(guān)注船機(jī)減排技術(shù)研發(fā)。3.1我國(guó)如何實(shí)現(xiàn)船舶低碳化?(1)船型方面：船舶表面的阻力決定船舶的速度和燃油的消耗，這告訴我們應(yīng)該通過(guò)減少船舶阻力來(lái)控制燃油的消耗，從而達(dá)到減排的目的。船舶表面阻力的大小是由船型決定的

12、，所以?xún)?yōu)良的船型設(shè)計(jì)可以有效地減小船舶阻力，進(jìn)而減少燃油的消耗。船舶航行時(shí)的阻力主要來(lái)自三方面，一是船體與水的摩擦阻力，二是船首劈波斬浪時(shí)的興波阻力，三是空氣阻力。對(duì)于水中的阻力，船體的流線型設(shè)計(jì)可以減少水的摩擦阻力；安裝球鼻艏則可以減少航行中的興波阻力。所以在設(shè)計(jì)船型時(shí)要充分考慮流體力學(xué)等相關(guān)科學(xué)原理，在船體流線型設(shè)計(jì)及安裝球鼻艏等方面更加科學(xué)有效。對(duì)于空氣阻力，可以通過(guò)把上層建筑布置成狹長(zhǎng)形狀，減少船體受風(fēng)面積等方法。(2)主機(jī)方面：大力開(kāi)發(fā)新型主機(jī)，改進(jìn)主機(jī)結(jié)構(gòu)與性能，提高燃油利用率，降低油耗。例如，可以考慮像汽車(chē)那樣實(shí)行混合動(dòng)力或純電動(dòng)船舶，在主機(jī)上增加電動(dòng)馬達(dá)和電瓶，通過(guò)船舶靠岸時(shí)給

13、船舶充電，讓電能與燃油共同作用于船舶，從而降低油耗。(3)替代燃料方面：重油是現(xiàn)有船用燃料中占重要地位一種燃料油，但重油含有大量雜質(zhì)，燃燒后排放的尾氣對(duì)環(huán)境有著嚴(yán)重的污染。因此，我們應(yīng)把目光投向其他低污染或無(wú)污染燃料，例如天然氣、風(fēng)能、太陽(yáng)能等。天然氣，對(duì)內(nèi)燃機(jī)而言是一種很好的燃料，天然氣作為船用機(jī)器的燃料技術(shù)也比較成熟，應(yīng)著力進(jìn)行供油系統(tǒng)到天然氣系統(tǒng)的技術(shù)改造；風(fēng)能，可以在船上裝配風(fēng)帆系統(tǒng)，利用天然的季風(fēng)、信風(fēng)等風(fēng)力資源，借風(fēng)力航行；太陽(yáng)能，在船上裝配太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換裝置，利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，減少燃油的消耗。(4)營(yíng)運(yùn)措施燃油消耗和船速成立方關(guān)系，據(jù)研究表明，船舶速度降低4將減少尾氣的排放量約1

14、3。這表明，降低船速是一種行之有效的減排措施。但是船舶營(yíng)運(yùn)人不希望因降低船速而降低營(yíng)運(yùn)效率，故我們應(yīng)通過(guò)科學(xué)研究在船速和油耗方面找到一個(gè)最佳的契合點(diǎn)，在保證船速的同時(shí)盡可能地減少尾氣排放量。(5)碼頭方面：岸電的使用：每艘船舶都會(huì)靠岸，在港期間會(huì)通過(guò)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以供工作及生活需要，這樣就會(huì)造成燃油的消耗，所以我們可以通過(guò)在岸上給船舶供電的方法來(lái)使船舶靠岸的過(guò)程不消耗燃油，從而減少溫室氣體的排放。據(jù)調(diào)查，上海港區(qū)船舶接用岸電后，船舶污染物的排放量減少92以上，由此可見(jiàn)船舶接用岸電的重要性。船舶實(shí)施岸電技術(shù)的關(guān)鍵是對(duì)港區(qū)碼頭施行岸電技術(shù)的改造，例如接用岸電時(shí)要求岸電電制與船電電制盡量保持一致；船舶電力傳輸方式以低壓供電為主等。如果全國(guó)港口碼頭都能成功的進(jìn)行岸電技術(shù)改造，相信會(huì)對(duì)港口排放控制起到重要作用。此外，提高裝載效率來(lái)減少船舶在港期2010年度海事管理學(xué)術(shù)交流會(huì)優(yōu)秀論文集危管與防污間的操作和等待時(shí)間也可減少船舶的尾氣排放。(6)市場(chǎng)方法：征收燃油稅和建立溫室氣體基金：政府可對(duì)從事?tīng)I(yíng)運(yùn)的船舶或者公司征收燃油稅，現(xiàn)在空中、陸地上的交通工具都已征收燃油稅，海運(yùn)業(yè)也應(yīng)開(kāi)征。同時(shí)可以建立溫室氣體基金，這樣將使得船東或船公司投入更多的精力和資金在船舶減排方面，該基金也可用于其他有利于減排工作的有關(guān)方面。4 結(jié)束語(yǔ)低碳是一個(gè)大趨勢(shì)。低碳是未來(lái)經(jīng)濟(jì)的主流走向。順應(yīng)潮流，適勢(shì)而為，是海事人新