船舶技术的绿色创新

本刊记者 崔 燕

受国际金融危机影响，2011年全球新船成交量同比下降55%，新船价格跌落至2008年金融危机爆发以来的最低水平。世界造船业面临前所未有的挑战。与此同时，国际规则不断推陈出新，使船舶市场出现了结构性变化。市场更加青睐以节能、绿色环保以及高技术高附加值类船舶。技术创新的重要性进一步凸显。那么韩国、日本、欧洲等先进造船国家在政策和技术研发领域有哪些新的动向？

韩国：绿色增长战略

韩国造船业起步于上世纪70年代，2003年一举超过日本获得世界第一造船大国的桂冠。此后，在继续提高造船能力的同时，不断致力于生产高附加值船舶，完成了由大变强的华丽转身，并在海洋工程装备方面独占鳌头。

2005年，韩国造船工业协会提出战略目标，到2020年，韩国所占世界造船市场份额要增至40%；在今后20～30年，韩国要保住世界第一造船大国的地位。为实现上述目标，韩国造船工业协会制定了“蓝色海洋”发展战略，同时提出了加强新技术、新产品的研发，即将主要力量集中于高技术、高附加值船和海洋工程设备关键技术的研发，构筑产学研联合研发系统和高效运作机制；将LNG船等高技术高附加值船关键配套设备和船用材料的研发与生产作为造船业界的共同任务；培养优秀技术人员和技术工人；与海运行业、钢铁行业加强合作，谋划共同发展的双赢模式；采用有利于造船工业稳步发展和多元化经营的方式；充分利用政府的相关政策，增强造船企业竞争力，提高经济效益；进一步提高韩国在世界船舶市场上的地位、作用和话语权等。

为了巩固和进一步提高韩国造船业的竞争力，韩国知识经济部提出了“绿色增长战略”，一如既往地将科技战略作为振兴国家经济的重要手段。一是将开发智能（WISE）船舶等高附加值船舶技术作为“绿色技术产业的一个重要的新增长动力”；二是选择造船行业为继汽车、建筑和光纤之后的“创新中心”，开展融合IT技术的未来型船舶核心技术研发。由现代重工集团负责监管“造船—IT”合作创新中心，中小IT企业开发和生产必要的IT设备，应用于高附加值船舶上。

在新型配套产品方面，韩国的研发脚步也更加强劲。据了解，韩国现代重工和韩国电子通讯研究院（ETRI）共同开发的“有/无线船舶综合管理网通讯系统（SAN）”，可以对船内独立管理的460余种配件、系统进行综合管理，包括发动机动力系统和导航系统，并且能够通过卫星链接对船只的状态进行实时管理，反馈信息。船只的一般性问题可通过SAN系统解决，严重问题如部件破损能够直接将信息发送给航运公司，零部件和维修人员将被直接派送至船只即将抵达的港口。

统计显示，自2011年3月现代重工将该系统应用到丹麦马士基的集装箱船上之后，接单量猛增。截止到2012年1月，仅在丹麦、希腊等欧洲国家就获得69艘智能船订单，从中国、新加坡以及沙特阿拉伯分别获得25艘、10艘、6艘智能船订单。

纵观历史，第一次技术革命的主导技术是蒸汽机动力技术，第二次是电力技术，第三次是电子科技。而当代的科学发展则表现出群体突破的态势，起核心作用的已不是一两门科学技术，而是由信息科技、生命科学和生物技术、纳米科技、新材料与先进制造科技、航空航天科技、新能源与环保科技等构成的高科技群体。

中船重工技术研究中心王传荣指出，未来的船舶技术将向超级绿色环保技术、超级智能化技术方向发展。“绿色”从设计、建造、配套、营运、拆解等全方位综合考量船舶的“环保、能效、安全、舒适”；“智能”从应用物联网等智能体系，实现船舶及船用设备全生命周期内的实时在线运行维护管理。

日本：信息化与产业融合

日本自上世纪50年代打破欧洲造船业一统天下的局面后，就把发展造船业作为一项国家战略，从政策措施、竞争战略以及研发项目等方面积极推动造船产业的发展。2004年，日本国土交通省就“造船产业竞争战略”展开了研讨，主要包含六个方面。

1、2010年目标，要确保日本船舶工业具有负担“世界海运造船中心”的任务和能力，全国要维持年建造1000万总吨船舶的生产规模；

2、要拥有“领导世界海运造船发展”的技术能力，为承担起“世界海运造船中心”的任务，将继续在船舶综合技术能力方面谋求“世界第一”，即在船舶产品经济性、安全性、环保性等综合技术水平居世界第一位，努力将日本新技术变成“国际标准”推向世界；

3、LCV（Life Cycle Value）计划，又称最高价值船舶MVS-2010，作为先导计划，要求在2010年前具备设计、建造LCV能力。其宗旨是要使每个企业或群体都具备进行概念设计并批量建造“最有价值船舶”的能力，计划包括如发动机、推进系统、船型等多项技术开发课题；

4、创新竞争环境，在国内制定相应的政策和措施，如国家的设备政策，技术开发政策等，要能使各企业在竞争中充分激发起“竞争意识”和活力，以利于维持日本造船业在国际竞争中强劲态势，在国家层面上创造公平竞争条件。日本普遍认为，欧洲国家对将造船业作为支持对象，从国家政策层面给予补贴，因此，需要设法制定世界通用规则或公约，以保证公正、公平的竞争环境；

5、追求规模经济效益，从造船成本、附加值、工期等竞争因素看，韩国、中国具有成本优势，日本不仅在附加值和工期方面保持了一定优势，同时要求企业具有相当规模；

6、研究开发新产品，利用本国集聚的造船业、海运业、船用设备工业、大学研究机构、船级社（协会）等海事群体共同协作的研发方式开发新产品。

除了造船产业竞争战略，日本国土交通省还通过制定详细的4年短期研发项目和2050年中长期科研战略，为本国船企给予支持和帮助。其中4年短期研发项目主要包括：船型开发、减少摩擦阻力、提高螺旋桨效率、提高柴油机效率、废热回收、航运行船效率化等。2050年中长期科研战略则是将先进的信息化技术融入造船工业，抢占绿色智能、高附加值船舶市场份额。战略实施分三个阶段。

第一阶段（2008～2020年）：采用4年短期计划开发的成果建造新船舶，或以其中可供现有船舶使用的技术对船舶设备进行改造，实现减排30%的预期目标。

第二阶段（2021～2040年）：全面应用上阶段开发的技术，开发应用新型减排技术：高效柴油机+蓄电池（部分为燃料电池）的混合动力系统，吊舱推进器，生物柴油燃料，对船队的整个运输流程（包括陆地运输）实行综合航运管理，实现减排60%的目标。

第三阶段（2041～2050 年）：以建造零排放船舶为终极目标，采用以下新技术：燃气轮机+燃料电池混合动力型电力推进技术；使用氢气或酒精燃料（乙醇等）的电力推进技术；以蓄电池航行为主的全电力推进技术；超巨型+低速推进船技术，减少80%排放量的目标。

除了加强船型方面的竞争优势，日本还在新型配套产品研发方面下了大力量，日本造船协会专门组织成立了一个由研究所、船级社、船东、造船企业和钢铁生产商组成的技术研究小组。经过三年时间，成功揭开了货油舱内腐蚀、腐蚀产生的机理以及腐蚀过程，建立了油船货油舱仿真测试方法。2002年，新日铁基于上述研究成果，开始研发这种新型的耐腐蚀钢，并获得工程应用。

2004年6月，由三菱重工建造的“TAKAMING”号油船，内壳底部使用了耐腐蚀钢板，运营五年，船内壳底部为点腐蚀，腐蚀深度一般在2～4毫米，极个别的点腐蚀深度接近5毫米；在甲板内部为均匀的腐蚀，腐蚀情况并不严重。大大地减少了船舶的耗损以及维护成本。

欧洲：瞄准未来发动机

欧洲作为造船产业的老牌选手，工业界一直采取联合开发的手段，巩固其在船舶设计建造关键技术和配套产品方面的领先地位。

据中船重工技术研究中心王传荣介绍，早在2000年，欧盟就提出“Leader SHIP2015欧盟造船业计划”。其核心内容为，提高研发和创新投资、对创新产品和创新流程实施补贴；在船舶设计和建造方面进行持续创新，提供更安全和更环保的船舶；促使制定更为严格的国际标准。

其中，最为著名的项目就是“船用超低排放高效燃烧发动机计划（HERCULES）”。共有来自13个欧洲国家的38个机构参加；参与单位除两大船用低速机品牌商MAN和瓦锡兰外，还包括发动机零部件供应商、设备制造商、大学、研究机构、航运公司和船级社等。

项目主要用于研发高效清洁船用柴油机动力系统，以大幅减少航运中的二氧化碳的排放，计划到2020年，通过将船用柴油机的燃油消耗降低10%，效率提高60%，来大幅减少二氧化碳的排放，同时实现减少70%氮氧化物排放和50%烟尘排放。项目总投资约8000万欧元，分三个阶段完成。第一阶段：于2002年开始，2007年9月完成，投资3300万欧元；第二阶段：于2008年9月1日启动至2011年底完成，投资2600万欧元；第三阶段：计划完成时间为2012～2014年，预计投资1700万欧元。截止目前，HERCULES项目已经进行到第三阶段，即实现接近零排放。

除了HERCULES项目外，面对日益严峻的减排形势，欧洲工业界主要从优化船型、提高主机性能、采用新型推进系统与动力装置等方面采取积极应对措施。

2010年，瓦锡兰集团与ABB公司联合瑞士Hug Engineering公司研发出了比传统系统体积小80%的紧凑型SCR系统，并且新SCR系统可以在瓦锡兰研发的主机上实现全系列安装。2011年3月，曼恩公司首次在6S46MC-C8型船用低速柴油机（7000kW）上安装了其研发的紧凑型SCR系统。该系统可将大型船用柴油机的NOX排放降低。2011年1月，曼恩公司与瑞典能源与环境技术公司（Opcon）签订合作协议，共同将Opcon公司的“Powerbox”废热回收技术和MAN公司柴油发动机整合，以减少燃料消耗和降低排放。双方将研究如何在（Opcon）公司的Powerbox 技术中，最好地回收利用低温热源的废热能量，研发低温WHR。2011年11月，曼恩公司的集成其第二代废气再循环系统的6S80ME-C9型船机订单，被应用在4500TEU集装箱船上，该系统完全满足IMO Tier III排放标准要求。

未来以LNG燃料作为动力系统将成为未来的发展重点。目前，LNG作为燃料已经被成功应用于挪威沿海运营的船舶，特别是短途运行的船舶。

世界上首艘由重燃油改装成LNG燃料的成品油船“Bit Viking”号，瓦锡兰对该船进行了整体改装，包括：气体燃料系统、管道系统、推进系统以及相关控制系统等。该船还采用了瓦锡兰新型LNG储罐系统，船舶在80%装载工况下自运行12天。该船于2011年11月投入运营，温室气体减排量减少了20%～25%，硫排放量为零，NOX减少90%，颗粒物排放减少了99%。

随后，DNV、STX则进一步开展以LNG推进的新概念集装箱船和滚装船的研发项目。

另外，在新型动力体系例如太阳能、风能和燃料电池方面也展开了诸多的研究。德国研制出以太阳能为动力的“星球阳光”号双体船和“白鲸天帆”号风动力货船，以及欧洲（STX）造船集团“Eoseas”号环保概念邮轮。