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LNG 氨氢甲醇等绿色船舶技术探讨,船舶海工青年在上海汇聚交流

上海市船舶与海洋工程学会于9月22日(星期四)上午9:00在科学会堂国际会议厅成功举办了“第五届青年科技论坛”,LNG、 氨氢和甲醇等绿色船舶技术应用和发展探讨,船舶海工青年在上海…

上海市船舶与海洋工程学会于9月22日(星期四)上午9:00在科学会堂国际会议厅成功举办了“第五届青年科技论坛”,LNG、 氨氢和甲醇等绿色船舶技术应用和发展探讨,船舶海工青年在上海汇聚交流。会议邀请来自船海领域的研究设计院所、高校、造船企业、配套企业以及工程施工等单位的青年科技工作者参会。

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会议围绕船舶与海洋工程学科和技术领域的前沿、热点问题,以及“绿色发展趋势下的海事新技术研究与应用”展开广泛和深入研讨,为我国加快科技创新,推动船舶与海工高端装备研发和制造的“绿色和数字化”转型与升级,加速实现“造船强国、海洋强国”的战略目标贡献船海青年应有的力量。

9月22日,上海市船舶与海洋工程学会第五届青年科技论坛在上海科学会堂举行。本届论坛以“绿色发展趋势下的海事新技术研究与应用”为主题,来自船海领域的研究设计院所、高校、造船企业、配套企业及工程施工单位的近百名青年科技工作者参会,就船舶与海工高端装备研发与制造的“绿色和数字化”转型升级分享各自的研究与实践成果。

汪颖异

中国船舶及海洋工程设计研究院工程师汪颖异发表了题为《低碳/零碳场景下海洋装备体系发展研究》的演讲。目前低碳燃料的制备路线尚不清晰,而根据供给端的能力预测,她所在团队认为,2030年~2040年全球远洋航线的低碳燃料船舶占比可能只有11%,低于不少业内机构偏于乐观的预期低碳燃料动力装备的成熟度、低碳燃料大规模稳定低价供应这两个因素将直接制约低碳燃料船舶的发展,基础设施、创新船型将影响低碳船舶的发展。汪颖异着重介绍了氢燃料、氨燃料船舶的发展方向,二者作为航运燃料,如果要实现远距离航行,在加注设施不完善的条件下,需要较大的燃料储罐,如布置在甲板以下,可能会以损失货舱为代价;氨燃料罐属于压力容器,且氨有毒,在应用时需要特别注意动力系统和液货围护系统的安全性。低碳燃料动力船的发展可能与液化天然气(LNG)动力船类似,发展较为缓慢,航行区域以排放控制区和加注基础设施较为完善的区域为主。

蒋永旭

招商局邮轮研究院(上海)高级工程师蒋永旭发表了题为《双碳背景下新型能源在船舶行业的应用及展望》的演讲。“在尚未确定未来的替代燃料路径前,我不认为应该将LNG称为‘过渡方案’。” 蒋永旭表示,目前LNG燃料船舶占据手持订单的半壁江山,并囊括集装箱船、散货船、客滚船、邮轮、渡船等多种船型,虽然其是化石能源,且价格受国际形势影响而飙升,但他依旧比较看好LNG动力船的未来前景。国内外企业在替代能源的船型开发上各有斩获,他特别提到了中国船舶集团有限公司旗下江南造船(集团)有限责任公司研发的液化石油气(LPG)双燃料动力超大型气体船(VLGC)的前瞻性与技术优势;“甲醇燃料是最可行的替代燃料。”蒋永旭介绍,马士基航运公司对此高度重视,未来随着甲醇产业链布局趋于完整,甲醇的成本优势将进一步凸显,甲醇燃料的船型将获得更多船东的青睐。“航运业脱碳转型的本质是科学技术的进步。我们也需要绿色金融以及更健全的监管政策,鼓励初始投资,建立一个碳税框架来弥合化石燃料和零碳燃料之间的价差。”他补充道。

付杰

上海泷洋船舶科技有限公司高级工程师付杰发表了题为《绿色船舶新规范背景下电力推进系统发展分析》的演讲。付杰表示,我国几大内河流域绿色船舶相关产业的需求量巨大,给船舶行业施展的空间和发展潜力也很大,而且随着国家相关法律法规的逐步完善,绿色船舶势必将迎来一次发展高潮。他表示,根据电力推进系统发展趋势,业内应跟进完善消防灭火系统设备配套、机桨能一体化、岸电设施配套。付杰强调,锂电池作为电动船舶的动力源之一,存在一定的火灾风险,根据中国海事局 《内河船舶法定检验技术规则(2019)》相关规定:蓄电池舱内应配置固定式七氟丙烷灭火系统进行保护,同时还应至少配备4具手提式七氟丙烷灭火器。目前市面上可以提供带船级社证书的固定式七氟丙烷灭火系统,却很难找到带船级社证书的手提式七氧丙烷灭火器。“这需要配套厂商持续关注跟进,促进行业规范化发展。”

张宝吉

上海海事大学教授张宝吉发表了题为《基于水动力学理论的绿色节能船型设计方法》的演讲。张宝吉介绍,其研究成果可为绿色船型设计和节能减排提供有效借鉴。为了获得低阻、高效的节能船型,其团队以势流理论和粘流理论为基础,建立船型优化数学模型,分别以总阻力最小、波浪增阻最小、兴波阻力最小和船舶能效设计指数(EEDI)最小为目标函数,以型值非负和确保必要的排水体积为约束条件,采用非线性规划算法和遗传算法对Wigley船型、S60船型、DTMB5411船型和KCS船型的艏部进行了优化设计,获得的最优船型总阻力最小、波浪增阻最小,在最佳纵倾下航行时,兴波阻力最小,耗能和排放也是最小的

黄文焘

上海交通大学副教授黄文焘发表了题为《无人船综合电力系统数字孪生结构》的演讲。随着信息化技术和船舶行业的不断发展,船舶自动化程度不断提高,基于信息的无人驾驶技术为无人船 (USV)的实现提供了技术支持。船舶综合电力系统(IPS)则将发电、推进和船舶服务分配整合到一个集成系统中,能够有效提高船舶的承载能力、任务性能和可操作性,是USV主要采用的船舶运行方式。黄文焘介绍了IPS数字孪生系统架构设计,讲解了数字孪生体与物理实体间的映射关系、数字孪生体的数据流要求,介绍了数字孪生体的船舶运行辅助方案。他表示,USV本身是一个跨学科、软硬件结合的系统工程,但该技术难度很大,无论是建立数字孪生模型、完成建模与实际1:1的映射关系,还是实现船队数据传输的大流量和实时性,都需要多行业、多专业的通力合作与研发。他表示,无人船数字孪生是一个强大的技术,也应尊重技术发展规律,脚踏实地、理性看待。

阮洪浩

江南造船(集团)有限责任公司工程师阮洪浩发表了题为《船舶总段智能对接系统》的演讲。总段对接是船舶建造的关键环节,直接影响建造的质量和效率。近年来,江南造船与国内院校合作,开展船舶总段智能对接技术研发,重点围绕大群组自主定位运转技术、大空间在线测量技术、智能找准调姿技术、总段对接系统集成控制及评估技术、总段对接集成应用等研究工作,研发了船舶总段智能对接系统,实现了船舶总段高效、高质量对接。阮洪浩介绍,传统的对接过程通常需要4~8小时,使用智能对接系统后整个对接时间可控制在1小时以内,且完成联运、对准、解算、驱动等几个动作仅需要3~6分钟。同时,该工程大幅提升了对接质量,可降低对接应力、提高对接精度,其系统调姿能力在1毫米(mm)以内,在线测量系统精度在0.3mm以内。全面升级的对接能力给船厂带来了显著的效益提升,以船坞周期30天的散货船为例,每艘船能减少3天的对接时间,那么一年可减少36天,单个船坞每年可多造一艘船。

段斌

沪东中华造船(集团)有限公司高级工程师段斌发表了题为《液氢运输船的关键技术初探》的演讲。氢能是中国能源结构由传统化石能源为主转向以可再生能源为主的多元格局的关键媒介。根据麦肯锡公司的预测,2035年全球氢能需求将达到1.77亿吨,2050年达到5.36亿吨/年;中国氢能联盟的预计显示,到2030年,中国氢气需求量将达到3700万吨,到2050年氢能将在中国终端能源体系中占比至少达到10%,氢气需求量超过6000万吨。基于液氢自身特性,段斌认为,液氢运输船相比LNG船设计难度更大,针对关键技术和设计难点他的建议如下:由于液氢密度小,液氢运输船的重心高,双体船设计是一种综合提高船体稳性、推进能效和安全可靠性的技术研究方向氢燃料电池是液氢运输船的首选动力系统,船上需要配备燃料电池管理和监测系统来在线监控氢泄露情况,评估燃料电池的老化和衰减程度;由于液氢储存温度低,建议围护系统采用真空多层绝热系统,并在真空层或者罐体外层敷设绝热材料作为应急绝热措施,使得即使在真空层破坏的情况下也能够在一定时间内稳定液货舱压力。

黎峰

上海船舶研究设计院高级工程师黎峰发表了题为《随边扭曲舵的性能研究及应用》的演讲。随边扭曲舵是一种兼顾船舶操纵性和快速性的较新型折中舵型。其一定程度上保留了鱼尾舵的高升力特性(增大速度环量),阻力相对于传统鱼尾舵显著降低,推进效率相对于传统鱼尾舵得到改善。近年来,随边扭曲舵在中小型散货船、液货船、集装箱船上已有一些应用,但公开发表的关于随边扭曲舵的研究尚不多见。黎峰介绍,其项目团队应用计算流体力学方法对典型的随边扭曲舵方案进行了水动力性能研究,还基于实船项目,通过模型快速性实验和实船操纵性试验分析随边扭曲舵对船舶快速性和操纵性的影响。结果显示,随边扭曲舵的升力性能显著优于常规NACA翼型舵,有利于提升船舶的应舵性和回转性;随边扭曲舵的阻力较常规NACA翼型舵有较明显的增加;对于具体船型,应用舵球等组合舵优化设计措施,可有效消除随边扭曲舵的不利影响,实现船舶快速性和操纵性的综合平衡。

魏昭

意大利船级社(RINA)亚洲卓越中心新燃料技术专家魏昭发表了题为《船舶替代燃料技术展望》的演讲。魏昭介绍了RINA在LNG燃料、甲醇燃料、氨燃料等减排燃料的国际合作项目,特别是RINA参与的、由欧盟投资的氨燃料船舶研发项目“ENGIMMONIA”,按计划,待氨燃料发动机技术在近年成熟登船后,“ENGIMMONIA”项目计划将发动机安装到油船、货运船和渡船上,助推氨燃料船舶的推广应用。为了解决氢燃料密度低、难储存的技术特点,魏昭还介绍了目前由多家国内外龙头设计、建造和配套厂商参与的新项目,通过在船上制氢的方式,解决储氢瓶颈,运用碳捕捉技术进一步降低船舶的碳排放。

“青年科技论坛”是上海市船舶与海洋工程学会近年来打造的综合性、前瞻性的船海工业青年科技人才学术交流平台。按照上海市科协的部署,2022年第五届青年科技论坛由上海市船舶与海洋工程学会学工委青年创新促进工作委员会策划与筹办,为加速实现“造船强国、海洋强国”的战略目标贡献船海青年应有的力量。

注:摄影/赵仲弈

编辑来源:中国船舶报、国际船舶海工网

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