浅析内河节能船型的选择和推广

　　 [摘要]文章通过对我国内河航运业现状的分析，认为节省能源不仅影响船舶行业的生产成本，甚至影响我国环境保护和国家安全；因而必须强化内河节能船型推广和发展；提出从国家发展规划和政策支持两个层面加以推动。
　　[关键词]船舶；节能；环保
　　
　　我国把节约资源和保护环境作为基本国策，近年来提出要加快建设资源节约型和环境友好型社会，这充分说明加强资源节约和环境保护具有重要性和紧迫性。目前，国际油价高企，船用柴油一度供应紧张。中国是第三大石油消费国，能源对经济的发展举足轻重，而因为使用非节能船型浪费能耗和污染水资源使问题越来越严重。在一些不发达地区还有一定数量的在20世纪70年代末就要求淘汰的水泥船、挂浆船等高耗能船舶，按使用一艘一般船舶与节能船舶比较，燃油增加20％以上；而如果全部使用节能船型船舶将会节约数以万吨计的燃油。因此，船型的选择是各船运公司十分重视的一项工作，同时也是水运行业节能降耗解决瓶颈问题的重要方面，直接影响船运公司经营目标实现和国家水运经济发展，也影响着整个社会的环保和节能减排工作。
　　
　　一、节能船型选择及发展趋势
　　
　　当前，节省能源已成为船舶行业研究的重要课题，因为燃料在船舶费用中所占的-比例很大，有些企业已超过成本60％。因此，选择节能船型就显得十分重要。在节能船型的选择中要坚持两个原则：一是因地制宜，根据不同的河流选择不同的船型；二是根据合理经济效益选择不同的船型。节能船型优化船、机、桨的匹配是其主要途径，要减少船舶的阻力，达到节能的目的，除了船型和螺旋桨这些内在因素之外，还有许多外在的因素，其中主要的是航速和船舶航行时的外界条件。对于大量使用的中、低速船舶而言，粘性阻力比兴波阻力要大得多，而对于高速船舶而言，减小船舶的阻力应该主要减少兴波阻力。目前采用较多的船型与线型有这样几种：球鼻艏船型，艉端球船型，球艉及双艉鳍船型，纵流船型，双体船及小水线面双体船，不对称艉部线型，浅吃水肥大船型以及双艉船和平头涡艉。因此，因地制宜，根据不同的河流选择不同的船型就显得十分重要了，主要包括以下几方面：
　　1．主要河道节能船舶的选择。长江、珠江主航道适航行性强，港口码头设施完备，适宜选择吃水较深、船宽较宽的节能船型。具体来说适当增加船舶的面积，使水下体积沿船较长均匀分布，以减少漩涡阻力，并提高推进性能。采用球鼻艏，在首部形成有力的兴波干扰，使首部波高降低，从而减少兴波的阻力。目前已有可变球鼻艏，其鼻可上下移动，或者是自由摆动，并且可以按照吃水与航速变化来改变球体形状，这样便可以起到节能的作用。采用低转速大直径螺旋浆，配以相适应的船体线型，以提高船身效率。船、机、桨匹配优化的球鼻艏船型、艉端球船型、球艉及双艉鳍船型、纵流船型是主要河道节能船舶的较好选择。
　　2．支流河道节能船舶的选择。支流航道受季节和自然环境的影响，尤其是冬季枯水期，吃水受到较大的限制，因此节能船型的选择以浅吃水、多浆为主。例如“河南船型”，该船是在实际运营中表现优异的浅水肥大船型，造价低，平行中体长；采用双浆，推进性能高，经济性好；采用呆木式双支架，改善航向稳定性；具有载荷最大、油耗最低的优点。在一些滩多湍急的支流，可选择三机三浆船，该船能够在吃水受限制的支流中螺旋桨效率最高可达51％。此外，适宜支流使用的节能船还有非整圆导浆推船、低双舷半分节油船等等。
　　3．库区节能船型的选择。长江、珠江、黄河等水系都建设了若干的大型水库，库区的面积增大，船舶艘数迅速增加，加上库区水流缓慢，污染越来越严重，节能船的选择以小型、慢速、生活和生产废物废气处理设施配备完善为首选，主要是减少废气废油生活垃圾对水资源的污染。在库区使用的节能船舶一般控制在200匹马力，船上油水分离器、排泄物处理需设施齐全，经船检部门批准才能投入营运，船舶数量必须严格控制，宜少不宜多。
　　4．经济效益对节能船型的选择。不少船东往往会把建造成本作为船型选择的依据而非经济效益。为了短期利益，他们往往置环保于不顾，出低价购买在沙滩船厂建造的落后船型而非选择造价略高的节能船，这是一种非理性的选择。正确的做法是应该根据造价、油耗、维修费用、合理船吨、投资偿还年限等综合经济指标采取加权和法进行分析和优化，选择最优的节能船型，实现最佳经济效益。特别是目前高油价时代，石油价格每桶120美金左右，单以燃油计算，节能船舶比非节能船舶节省燃油20％～30％，按船舶使用周期15～30年计算，经济效益是显而易见的。
　　 20世纪末造船工业发展的新动向表明，船型技术正经历着一场超越传统的变革，将从根本上改变21世纪国际经济中海上运输的面貌；船舶节能技术也正进入一个用信息化技术全面提升管理效率和质量的新时期。节能船型的发展将呈以下的发展趋势：
　　(1)节能船型日趋成熟，节能技术由单一性向综合化发展。随着造船技术的快速提升，节能船型将由目前比较单一船舶线性节能，向动力系统、推进系统、冷却系统、燃油系统等综合性节能技术方面发展，节能船型日趋成熟。影响船舶节能的因素有这几个方面：一是船型，船型不合理便会增大航行中的阻力，自然达不到节能的标准。船型的改进，采用船艉附体，比如加鳍、导流管等等。采用船艉附体，这种方法不仅能改善艉部流场，降低粘压阻力，而且还可以使螺旋桨的推进效率提高。二是螺旋桨的选择和设计也是重要因素，更换先进优化螺旋桨可以实现船舶节能。因为现在的科技可以设计出高效螺旋桨，从而降低燃油消耗率而不增加脉动压力水平，甚至可以在不改变主尺度的情况下大大提高效率。如果其他边界条件比如转速、叶数和直径都不发生变化，推进系统不加任何装置，可以运用4种方法来提高船舶主机效率包括减小桨叶面积；改变叶形；修改径向螺距分布优化载荷分布；采用唇形后倾叶淆概念。三是减少船体的粗糙度。船舶使用一段时间后，船壳由于锈蚀等，其粗糙度会增加。防止粗糙化要正确选择合适的涂料，提高油漆施工的质量，对船壳水下部分实行阴极保护，对船壳板要进行打砂等等。此外，冷却系统、燃油系统等综合性节能技术日趋成熟，为节能船型选择奠定了基础。
　　(2)节能船型节流开源并举，新能源开发成为重头戏。节能船型在节约燃油的基础上，进一步开发利用如太阳能、核电、氢能和合成油等新能源，以弥补石油资源的不足。如英国的风筝帆，澳大利亚的双体太阳能—风帆船。这些都代表了节能船型在新能源使用的发展方向。
　　5．节能船型融管理、技术、营运于—体，节能环
保效果更为明显。节能船型要取得明显节能效果，今后将依赖于管理、技术、营运三者的有效整合，缺一不可。管理节能就是把管理学的理论与航运企业管理的实践有机结合能体现管理目标和行业特点，在制定科学有效的考核指标体系基础上，建立高效的管理流程、完善的工作制度与严格的考核体制，实现企业和员工共赢的目标。在船舶营运管理以加强航速与燃油消耗管理为切入点，开展节能减排工作，是管理出效益的最有效方法。其中包括科学调度船舶，保证船舶到港即靠，尽量减少船舶到港等候时间，船舶开经济航速，及时维修保养等等，实现管理、技术、营运的有效整合。
　　
　　二、节能船型研发推广中存在的问题
　　
　　节能船型是指针对设计要求航速研制出阻力与推进性能比以前有所提高的良好船型。早在20世纪70年代末国家就大力开展节能船型开发和推广工作，并在长江三角洲和大型船舶中取得明显效果，但是，在中小型船舶中推广节能船型较为滞后，主要存在以下亟待解决的问题，应引起有关部门的重视。
　　1．地方政府的推动力不足。节能船型开发与推广是一个系统工程，需要大量资金的投入，因而，必须得到政府在资金上的大力支持，如税收优惠、港口设施的投入、不良河道的疏浚等，才能取得明显效果。但不少地方政府对船舶节能环保作用认识不足，推广优秀船型仅停留在规划上，没能在资金、人员和政策优惠上的落实。因为节能船型的推广没能直接带来GDP的增长，地方政府没有积极性，这是节能船型推广不起来的主要原因。
　　2．节能环保的宣传力度不够。我国经济发展不平衡，人们观念意识和接受新事物有很大的差距，必须要靠宣传来引导。在节能船型推广过程中宣传力度是很不够的，目前宣传重点放在交通部主办的报刊杂志和一些专业大学论坛，而利用电视媒体、地方报刊做经济利益和环保方面的系列报道很少，明显是普遍性不够，对广大船东和决策者的影响力不足，这是节能船型推广过程中不可忽视的因素。
　　3．船东短期经济利益的驱动。早在20世纪70年代末至90年代中，国家对节能船型推广比较快，主要原因当时是国有企业为主体，资金相对雄厚，执行政策顺畅；90年代中期国有企业普遍转制，水运企业以私营有限公司为主体，他们的投资策略受短期利益驱动很大，因此在船型的选择上往往会选择造价略低、建造工期短、短期效益明显而能耗大的一般船舶，而非选择造价略高、长期效益明显而能耗少的环保节能船型。
　　4．研发机构研发工作的滞后。交通部以及国防科工委下属的科研机构对大型船舶的节能研究取得明显效果，但有关的研发机构对5000T以下的中小型船舶节能研发略显滞后，表现在适航各支流的节能标准船型少；地方性船舶设计单位缺乏专门人才对适合本地区节能船型的研究。这些滞后的因素都直接影响节能船型的推广。
　　5．港口航道基础设施的制约。在我国高等级的航道占总里程不到一半，主要支流的通航条件仍然比较差，弯多、水急、滩险。长江、珠江干线港口设施现代化程度比较高，但在主要的支流仍然存在技术条件差、机械化程度低、装卸工艺落后、作业效率低的问题。这些问题严重影响到大型化、标准化、专业化节能环保船型如大型集装箱船、散货船，专业性强的滚装船的推广，加强港口航道基础设施建设迫在眉睫。
　　6．船舶环保缺乏法律的保障。进入本世纪，船舶能耗以及污染问题日益突出。20年以上能耗高、污染重、安全性低的老旧船舶占全国船舶总载重吨30％以上，每年增加能耗在数以万吨以上。另外船舶生活、舱洗、生产等流动污染加剧各大水系的污染。但目前国家尚未有一部法律法规明文规定使用非节能船舶和污染违规的处罚。由于缺乏法律的保障，节能船舶的推广和船舶环保的整治陷于无章可循的困境。
　　　三、推广节能船型的对策和措施
　　
　　节能减排是我国把节约资源和保护环境作为基本国策而实施和落实的一项重要措施，推广节能船对节能和保护水资源有着十分重要的意义。要在以下方面采取对策，切实把这件有益于大众的事情做好。
　　1．要将节能船的推广列入国家五年发展规划和行业的发展目标，并将执行标准写进相关的法律法规，从发展和法律的角度确立船舶节能的重要地位。建议国家在发展规划中将开发和推广节能船型列入其中，国家交通主管部门要在船舶节能方面拿出具体的实施意见，包括节能船型推广的具体流域、开发的重点、推广目标完成率以及完成目标具体执行部门等等。鉴于节能船型推广的重要性和迫切性，国家应通过立法的形式加大推广的力度和保证此项工作的有章可循。
　　2．以宣传引导为基础，用行政性手段加速节能船型的推广，从根本上改变目前推广速度缓慢的状况。根据我国的实际情况，要加大节能船型节能环保的宣传力度，要利用多种媒体特别是地方报纸、电视台、电台：在宣传中要突出一般船型和节能船型在节油、维修费用、废气排放、投资偿还年限等方面比较，让船东看得见、摸得着、得利益。另外，各级船舶管理人员也应该是节能船型的推广员，利用管理的各个环节向船东推广节能船型，宣传节能排污的重要性。节能船型的推广除了宣传引导外，更重要的是采取行政性手段；要有强制性措施，其中包括三个方面：一是要有法规条文明确奖惩，譬如使用节能船型达50％以上的企业可减免部分企业所得税；不使用节能船型的企业课以一定数额的罚款或加征资源税。二是严格准入制度，凡新造船舶必须是节能船型，非节能船型，航管部门不批运力，船检部门不予检验发证。三是对现有的非节能船舶，要限令在3～5年内进行整改，使其能耗、排污、废气排放达到规定的标准。同时海事部门对船舶环保严格执法，在最短时间内减少船舶污染。
　　3．加快港口航道基础设施建设，加大对节能船型研发投入力度。在同类型船舶中节能船型具有大型化的特点，但港口码头不配套制约节能船型的推广。因此，新建大型码头、提高高等级航道里程势在必行。为了加快节能船型研发，国家可以加大资金的投入，将节能船型作为项目，向全社会招标，整合资源，加快适应各河流节能船型的研发。