航运业碳排放研究报告 - 图文(2)

2019-06-02 14:02

(2)船舶强制性减排目标。欧盟将根据历史排放量或者船舶能效指数,为每一艘船舶设定强制性减排目标。

(3)排放权交易机制,参考EU-ETS,将海运碳排放纳入欧盟碳排放交易体系。 (4)征收排放税,船舶可在每次靠泊港口时或按照年排放量缴纳税金。

4. 法律责任:包括罚金、禁止开展海运业务等处罚。

虽然减排共识在业界凝聚,但最终达成仍需漫长时间。即使欧盟不行动,IMO在全球一致的强制减排政策方面的进展也不容忽视。2011年7月15日,国际海事组织海洋环境保护委员会第62次会议通过了“新船设计能效指数”和“船舶能效管理计划”两项标准。这是IMO历史上首次通过适用于所有国家船舶的、与减少温室气体排放相关的强制性能效标准。按照这两项标准,新造船舶的能效(节能环保效率)将在2015~2019年间提高10%,2020~2024年间提高20%,2024~2028年间提高30%。包括中国在内的

发展中国家可援引相关免除条款,将“新船设计能效指数”的适用期限推迟到2019年后。然而,经过多年的努力,IMO和UNFCCC除对航运业的效能标准提出建议外,尚未对全球航运业提出强制性的减排规范。在不远的未来,IMO很有可能出台一个覆盖全球的航运业温室气体市场化减排机制。这一机制的建立将对近年来增长迅速的中国航运业产生巨大的影响。

2012年以来,交通运输部已经针对航运业减排的市场措施开展全面研究。一方面,交通运输部已和国家发改委等部门密切沟通,在国家温室气体排放谈判的总体框架下,尽可能“迟滞”部分发达国家在国际海事组织之外所采取的征收航海碳税等单边行动。另一方面,交通运输部正在组织相关科研院所展开研究,对不同市场措施的利弊进行研判,并考虑先在国内航运业内部试运行碳交易或碳税二者之中的一种模式。受技术等因素限制,目前尚未确定一个成熟方案。

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航运业碳减排技术与潜力

航运业的排放具有移动性和无界性的任何船舶航行时必须的能量形式是推特点,其低碳发展也具有独特的模式。在航力、电能和热能。供应这些能量的装臵是推运业碳减排方面,国际海事组织(IMO)做进装臵、发电装臵和供汽装臵,这三个装臵出了很多努力,也取得了一些成果。在这一都直接消耗燃料。船舶二氧化碳排放量正比部分,我们会在IMO研究成果与相关学术于船舶燃料使用量。从广义上讲,燃料消耗研究资料的基础上,从管理操作和技术设计的增加跟速度的立方和功率输出成正比关两个方面总结航运行业的节能减排途径与系,而输出的功率是船舶克服流体动力学和潜力。

空气动力学阻力的基本保障。准确的说,船船舶运行基本原理

舶的前进需要克服三种阻力:

阻力类型 产生源 影响因子 占船舶总阻力的比例* 摩擦阻力 船体与水的接触面 水下船体面积,形状和表面阻力特性阻力(藤壶、藻类和低速-90% 海洋植物在船体表面的聚集增生;螺旋桨表面的粗糙程高速-45% 度); 阻力大小正比于船速的平方 残余阻力 船舶前方的波阻 船体构造配臵; 波阻: 船体尾部的涡流阻 水线以下的船体暴露量; 低速-5% 高速-40% 船速越高,阻力增大得越快 涡流阻: 低速-3% 高速-5% 空气阻力 船舶上层建筑 上层建筑的空气动力特性; 低速-2% 无风情况下,阻力大小正比于船速的平方以及面向风的高速且有大量外露横截面(或面对的行进方向)船舶横截面面积 -10% *数据来源:(MAN Marine, 2007)

在固定航行周期内速度的情况下,这三条件会极大的增加阻力。另外需要考虑的会种阻力的总和决定了船舶主要发动机最小决定燃料消耗和二氧化碳排放量的因素还的有效功率输出。值得注意的是恶劣的气候有螺旋桨效率,发动机选用,船舶工作周期。

5 螺旋桨效率

由于螺旋桨本身就是在尾部湍流的位臵运作,这种典型的船尾位臵放大了表面阻力以及分流和涡流效应。螺旋桨叶片必须克服的阻力会随旋转速度和船体、舵与螺旋桨叶片之间的湍流边界层流而加剧。正因为如此,从螺旋轴,到所得的推进器推力,最终到形成的船速,功率量一直呈现非线性减少的关系。由阻力高峰而引起的恒定功率输入下螺旋桨的速度降低被成为“重”螺旋桨状态。能减轻这种重螺旋桨状态的设计因素包括螺旋桨叶片尺寸和间距、相对于水的推进速率、旋转速率和叶片数量。 船用发动机

大多数远洋货船均采用了非常大的低速二冲程发动机,直接连接到螺旋桨轴 (没有离合器或减速齿轮)。二冲程船用发动机具有高功率输出(最多可接近85兆瓦),相对高效率(约50%的燃料能量被直接传送到螺旋桨轴),而且适于通过直接喷射燃烧重质燃料油。一些非常大的货船和客船和渡轮需要更多的加速动力,都建有中速四冲程的船用柴油(MDO)或重燃油(HFO)引擎。相比于那些已经经过几代污染减排周期设计周期的陆用传统柴油发动机,这种高温燃烧和低质量的燃料相结合,导致温室气体排放非常的高。 船舶工作周期

工作周期不同,对发动机功率和辅助动力需求也不同,因此燃料消耗和二氧化碳排放量也不一样。此外,工作周期也涉及到操作因素(如路线和停港时间)这些也跟燃料使用和二氧化碳排放量有关系。对于某些用途(例如,集装船)来说,船速很重要,而对另一些用途(冷藏货物)来讲,辅助动力很重要。一些工作周期的特点是多个短暂停留(艘滚装货船,渡船),其他是长期出境航行最后回航时只有压舱物(如石油和许多其他油轮)。有些船舶的货物在途中会有所有权的变更导致出行改道和次佳路线航行(例如散货船),而有些则是受时间限制,可能需要在恶劣天气条件下航行。这些和其他工作周期相关因素与国际海运的商业性质有关,并都对二氧化碳排放量有重要影响,在考虑具体的温室气体减排方案,必须将其纳入评估范围。

海上运输节能减排措施

在船舶推进原理的基础上,将已有的航运业节能减排措施大致分为一下几类:船舶设计、发动机设计、推进系统、其他技术类措施,以及管理运作措施。需要注意的是,并不是每一个措施都适用于所有类型的船舶。下面总结了各个类别下的常见措施以及每个措施在不同用途和船舶中应用的平均燃料消耗减少率(最大的潜能估计)。

6 总体船舶设计

被压缩抽取并在船底形成薄层空气膜,有效船舶尺寸、排水量、规模、装载和压载润滑船体与水的接触面,从而减少了摩擦阻状态下的操纵特性和船体结构均对一定工力。虽然这项措施会消耗辅助抽取功率,却作周期下的船舶燃料使用有很大的影响。在能减少那些低速航行且有大表面积船体的可行的范围内,用较轻的同种性能的材料,船舶15%的燃料使用量,减少集装箱船和车减少压载物以及优化比例(船体大小,船体辆运送船8%的燃料使用量。

上层建筑等等)能减少能耗。另外,船艏在 长荣航运集团向三星重工订购的L型环保船舶吃水线下的球形延伸设计可以使大船舶在 的船体结构上除了有最新的环保设备外,船用商业速度行驶中改善船体周围的水流,明显气囊还采用新型高张力钢材(HT47),最佳压载地减少阻力,从而降低能耗。空气润滑系统

水和船型设计,并达到省能源、低排放之目的,比同期环保船舶多节省15%的燃油量。

通过传递简单导流板装臵的作用,空气可以

球状船艏20%空气润滑15%螺旋轴线校准2%拦截调整片4%最优船体尺寸9%轻量材料构造7%减轻压载7%规模比例效能4%0%5 %% 发动机设计

在发动机设计方面,用传统的发动机-发动机的设计,尺寸大小和功率输出对螺旋桨轴直接连接的方式(柴油电驱动)取燃料使用和碳排放有决定性的作用——就代耦合电驱动有最大的降低燃料消耗的潜此而言,在船舶设计期间采用适合船舶大小能(高至30%),特别是对于轴负载和运行与预期工作周期性质的最高效发动机能最情况变化频繁(比如频繁调动)的情况。其大程度地减少燃料消耗。

次,收集废气余热将其转化为电能能直接减 少发动机或辅助动力机的燃料需要,余热还 可以用作其他船上功能,例如燃料加热。

图示:船舶空气润滑系统 7 部分负荷运转发动机调优余热利用柴油电动驱动器发动机减额输出2%20%3.5%0 0@%调节发动机使之能够在最常负载的重量范围内最高效地运作,需要进行引擎参数调整,可能需要改变凸轮轮廓和喷油正时。虽然这样会使船舶在偶尔的全负荷运行中比未调节前更耗燃料,但是总体上的耗燃料量是减少的。同时,对于船速比较恒定的船舶,可以对按标称额定功率设计制造的缸径和冲程的发动机,根据使用要求经过适当调整,增加一个气缸然后长期不变地降低一定的额定功率来工作(减额输入),以降低能耗。

在确保班期的前提下,经过多次登船检查和反复分

析数据,中海集运制定了船舶 40% MRC 负荷运行(即船舶主机最大功率的 40%)的管理办法和操

作指南,推动主机气缸油注油率的降低,实行船舶

超低负荷运行的常态化管理。

推进系统

在船舶推进装臵的设计中,螺旋桨和船舶水动力特性之间的相互作用有特殊重要意义。只有考虑了它们的组合,而且整个系统配臵为最佳时,船舶推进系统才称得上成本合理。

风能:帆拖带式推进器高效螺旋桨速度调节螺旋桨效能监控优化螺旋桨叶片截面螺旋桨-舵装置最优螺旋桨-船体界面同轴反转螺旋桨翼推进器20%5%4%2%4%4%0%5 %%

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