营运船舶节能量计算方法的探究

朱元师

摘要：结合实际改造项目阐述了营运船舶节能量计算方法在实际审核中的应用，讨论了传统实验方法得出的节能量与实际节能量审核存在差异的原因。

关键词：营运船舶，节能量，审核，计算方法

0  引言

交通运输行业作为国家实施节能减排的重要领域之一，一直备受社会的关注。水路运输企业作为交通运输业的一个重要的组成部分，每年消耗大量的汽油、柴油、燃料油、电力等能源，船舶运输企业既是水路运输业重点耗能大户，又是开展节能工作的重点企业。

国家交通运输部为鼓励船舶运输企业的节能减排，制定了一系列的资金奖励措施，而资金的奖励是根据节能量多少确定，同时为合理的计算节能技改项目产生的节能量，交通运输部公布了一系列的节能量计算方法，以达到合理计算项目节能量的目的。但在实际的节能量审核中，采用传统实验方法计算得到的节能量与交通运输部公布的计算方法得到的节能量有较大差别，本文以实际的节能量审核为依据，通过对比两种不同的节能量计算方法，以概述节能量计算存在差异的原因，并提出相关建议。

1  项目概述

1.1 项目背景

本项目为某船舶运输公司的船舶主机增压器切断项目，项目的改造起因于该公司自实施了超低负荷航行之后，船舶运输消耗的燃油量已大幅下降，燃油成本大大降低，但由于主机扫气压力过低，新鲜空气量进气不足，造成燃烧不完全，污染了柴油机的进排气通道，恶化了排气环境。根据相关研究，通过安裝增压器切断装置可实现主机在25%负荷时，燃油消耗率下降6g/kwh，扫气压力提高0.15bar;在主机50%负荷时，燃油消耗率下降5g/kwh，扫气压力提高0.4bar;主机在20%-74%负荷时可利用该装置改善主机燃烧状况，达到节能减排目的。

1.2 项目原理

增压器切断系统（T/C CUT-OFF）是利用两个旋转阀，一个装在主机排气总管与需切断的增压器透平侧之间，另一个装在增压器空气侧与空冷器之间。当船舶主机使用较低负荷时，因废气量减少，利用动力空气缸将两旋转阀关闭，切断该增压器，主机排出的废气供余下的增压器使用，使其余增压器压气效率提高。主机扫气压力提高，使主机燃烧状况改善，达到节能的目的。当船舶主机使用高负荷时，废气量增加，将两旋转阀打开，被封闭增压器恢复使用

2  节能量计算方法

项目改造的6艘船舶均为8500TEU，型号相同，为方便计算方便船舶命名编号为船舶A～船舶F。

2.1 采用交通部推荐的方法计算

交通部推荐的节能量计算方法[1]侧重于运输单位货物产生的节能量，当改造后的船舶运输货物量越多时产生的节能量也越大，当改造的船舶运输货物量较少是产生的节能量也较少，计算过程及数据的选取如下：

2.1.1  单位量的选取

根据《营运船舶节能技术应用项目节能减排量核算技术细则》的相关要求，单位量的选取“应按照项目的特点确定”。该项目为8500TEU船舶主机增压器切断项目改造，项目计算所用的燃料消耗量为整个船舶所消耗燃料量，单位量主要受载货里程和载货量影响，因此单位量的选取如下：

单位量 = 货运量 × 载货里程

其中：货运量的计量单位为：吨，载货里程的计量单位为：海里，单位量的计量单位为：吨海里。

查询相关船舶技术及统计文件，该项目船舶消耗的燃油类型均为380CST（渣油的一种）。根据《营运船舶节能技术应用项目节能减排量核算技术细则》中规定的折标系数，该类别的油品均归为燃料油，折标系数统一取1.4286kgce/kg。

2.1.2  船舶航线的选取

航线的环境状况、水流等都一定程度上影响船舶的能耗状况，同时为准确反映船舶实际节能量，船舶航线的选取应满足一定的数量以便于统计计算，减少误差。但由于项目改造前后的船舶航线、环境状况无法做到完全一致，为准确计算节能量，现场审核组选取了环境状况较为相同的航线进行统计计算，选取情况如下：

改造前：船舶A～船舶F分别选取的航线数量（单位：条）为70、76、58、51、55、75;改造后：船舶A～船舶F分别选取的航线数量（单位：条）为60、64、60、76、44、48。

2.1.3  单船单位节能量的确定

根据《交通运输节能减排专项资金申请项目节能减排量或投资额核算技术细则》中的《营运船舶节能技术应用项目节能减排量核算技术细则》中的核算方法和时间规定进行数据采集和计算。

2.2  采用实验数据进行计算

船舶改造完成后，为验收该项目的节能减排效果，项目实施单位选取了船舶B进行了节油量试验，轮增压器切断装置安装完成后，进行了增压器切断与非切断两种情况下的对比测试，并选取了两种工况。

2.2.1 工况一（15%的额定功率）

在15%MCR负荷下，也进行了增压器切断与非切断两种情况下的对比测试。从15%MCR的增压器切断与非切断工况对比可看出：

（1）增压器切断后扫气压力由0.01Mpa提高到0.02Mpa;

（2）增压器切断后废气炉排出温度由253℃降低到235℃，废气炉蒸汽压力由0.34Mpa降低到0.28Mpa;

（3）增压器切断后每天的燃油节省2.79吨，因此得到计算出两状态下耗油率及节油率如下：

2.2.2 工况二（59%负荷情况下）

在59%MCR负荷下，也进行了增压器切断与非切断两种情况下的对比测试。从59%MCR的增压器切断与非切断工况对比可看出：

（1）增压器切断后扫气压力提高由0.13Mpa增加到0.18Mpa;

（2）增压器切断后废气炉排出温度由300℃降低到280℃;

（3）增压器切断后燃油每天节省5.02吨，可计算出两状态下耗油率及节油率如下：

从安装前后的其他船舶运行数据也可發现：封掉一台增压器运行，各负荷下扫气压力明显提高，在28%-45%MCR附近，均可提高扫气压力0.2bar，使得主机运行在28%MCR以上时，辅助风机可以自动停止。改善了柴油机燃烧质量，燃油在缸内能充分燃烧，化学能充分转化为动能，客观上达到节能的目的，另可避免主机进、排气通道脏污，为超低负荷运行提供一个安全保障。

2.3 两种方法的对比分析

通过《营运船舶节能技术应用项目节能减排量核算技术细则》进行计算得到的年节能量为15533吨标准煤，这种方法是以改造前一年和改造后一年数据为基础进行计算，但无法反映不同工况下节能量的差异性。如改造后船舶航线及运行工况发生较大变化，则改造前后能耗差异并非全部由节能改造引起的，也可能由运行工况的变化造成的。

通过节油率进行计算得到的年节能量为5856吨标准煤，这种方法只需要改造后的数据，通过节油率和改造后能耗可以推算出完全相同运行状况下改造前的能耗，节能量=改造前能耗-改造后能耗，本方法计算不受工况变化的影响，能更为精确的反应由于改造而产生的节能量，但是实验数据与实际运行数据会有一定差异。

3  结  论

通过对比节能量计算方法和节能量审核技巧的应用得出如下结论：

（1）采用营运船舶节能量计算方法得到的节能量明显偏高，主要原因为交通部节能量计算方法采用单位量进行计算，改造后因船舶运输产生的总单位量越大，产生的节能量就越大，改造后船舶未运行，则产生的节能量为零，该方法的优点是节能量计算采用的是船舶实际运行数据，计算出的节能量较为准确，缺点是该计算方法不能排除由于船舶航线及运行工况发生较大变化时产生的节能量。

（2）采用实验方法计算得到的节能量偏小，优点是计算方法不受船舶运行航线计运行工况的影响，缺点是实验数据与实际运行数据会有一定差异，使节能量的结果出现偏差。

（3）在交通部节能量的现场审核过程中，除按照交通部规定的计算方法外，建议采用多种方法交叉进行验证，确保得出的节能量合理、准确。

参考文献

[1] 交通运输节能减排专项资金申请项目节能减排量或投资核算技术细则

[2] 交通运输节能减排第三方审核机构认定暂行办法