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国内航运的低零排放可兼顾臭氧治理和绿色发展
文章来源 : 中国工业新闻网 发布时间 :2020年07月30日 14:59分享到:
  7月28日,为助力交通运输部落实《内河航运发展纲要》,推动资源节约环境友好的绿色发展,自然资源保护协会 (NRDC) 举办线上发布会,发布《引领绿色航运发展—国内航运低零排放政策的国际经验》报告。报告对欧美应对国内航运空气污染问题的政策措施进行了梳理,重点介绍了氮氧化物(NOx)减排的政策措施,以及低零排放技术,为在“十四五”推动船舶污染防治和航运清洁化提供参考。会议邀请到挪威气候环境部专家主任Sveinung Oftedal介绍该国航运大气污染治理与应对气候变化的协同控制政策和行动。交通运输部水运科学研究院研究员彭传圣对报告进行了点评,并分享了对国内航运绿色发展和能源转型的展望。
  我国不仅拥有世界上最繁忙的内河通航体系,还拥有连接50多个沿海港口的漫长海岸线 。沿海和内陆港口网络以及内河航运在支持贸易发展、促进内陆和沿海城市经济增长方面发挥着关键作用。从2002年到2018年,内河运输的货运周转量增长了九倍,沿海运输的货运周转量增长了六倍,通过海港运输的货运量增长了四倍 。为打赢蓝天保卫战,国家开始积极鼓励货运从公路转向水运和铁路等污染更少的运输方式,国内航运(即内河及沿海航运)得到进一步发展。
  报告认为,以货物周转量为单位来计算,航运的确是比卡车运输更清洁的运输方式,但船舶尾气排放造成的污染问题不容小觑,这一点在我国国内船舶(包括内河与沿海的中国籍船舶)排放标准要求相对宽松的背景下尤其突出。
  一方面,目前在役的内河船舶中,70%以上的船舶是在国家颁布船舶空气污染法规前下水的,控制排放能力差。一些内河船舶的排放比现有合法运营车辆里排放最高的国三卡车还高 。 尽管这些高排放卡车被越来越多大城市禁止在城市中心区域运营,但高排放的老旧船舶仍可在内河航道上自由航行。
  另一方面,虽然国家颁布了第一和第二阶段的船用发动机排气污染物排放标准(国一和国二标准),但这些标准的严格程度远低于国内卡车和非道路设备的最新标准。如果不进一步收紧新船和在役船舶的尾气排放要求,随着陆地污染源排放标准的收紧,航运排放在空气污染中所占的份额将会增长。
  航运排放已成为我国沿海、内河港口大气污染的重要来源之一,尤其是SO2和NOx。在长三角和珠三角的主要港口,船舶的尾气排放占当地NOx  排放量的 9% - 37% ,以及SO2 排放量的7% - 59%。以2015年夏季为例,船舶尾气排放导致香港和深圳PM2.5浓度分别增加了6微克/立方米和4微克/立方米,上海、广州和嘉兴PM2.5浓度分别增加了2微克/立方米以上 。此外,船舶排放的废气不仅影响到沿海地区,也影响到几百公里以外的内陆地区 。
  报告认为,在国内船舶排放控制区(DECA)等措施推动主要港口城市的SO2浓度水平大幅降低的同时, 应重点关注并减少航运业的NOx排放 。自2016年起,我国逐步实施DECA法规,对内河、沿海和远洋船舶所用燃料实施更严格的含硫量要求。DECA法规生效后,大型港口城市的SO 2的浓度水平大幅下降,降幅26% -52% 。然而,现行的NOx控制措施只覆盖到一小部分新造船舶,效果有限。NOx是臭氧的前体物,也会导致PM2.5的生成。国内臭氧污染形势日益严峻,臭氧已成为很多城市夏季的首要污染物。因此,为了继续发挥航运助力贸易和经济发展的作用,同时进一步改善空气质量,有必要对航运的尾气排放进行更严格的控制,尤其是NOx的排放。 
  由于船舶尾气排放对空气质量、生态环境和人类健康的负面影响,欧美国家自上世纪90年代末已开始推出针对国内航运的大气污染防治政策,来促进先进的NOx控制技术发展和商业化。欧美国家主要是通过制定对清洁燃料的要求和新建船舶发动机的排放标准,来控制其国内船舶尾气的排放。这些政策措施不仅推动了低硫燃料的广泛应用,还促进了航运业减排技术的发展和商业化。通过发动机改造、使用后处理装置或替代燃料等方式可以大幅减少船舶的NOx排放,包括选择性催化还原(SCR)系统、液化天然气(LNG)动力系统和电力推进等技术等(见附录一)。除了制定清洁燃料和新建发动机排放标准外,欧美国家还推行了以下三类措施: 实施针对在役船舶排放标准或规定,强制使用岸电,以及采用财政激励和强制措施并举的方式推动低排放和零排放燃料和技术的应用。
  在控制在役船舶尾气排放方面,美国加州空气资源委员会于2007年出台了商用港作船舶法规,要求在役港作船舶的推进和辅助发动机必须在2009年到2022年期间进行升级,以满足更严格的排放要求。挪威政府要求,2026年以前,所有在被列为世界遗产的挪威峡湾地区航行的船舶必须实现零排放。这些峡湾地区将成为全球第一个船舶零排放区。在推动靠泊船舶使用岸电方面,荷兰鹿特丹港于2010年开始禁止在港口停泊的内河船舶上使用发电机或启动主引擎及辅助引擎,以减少空气污染和噪音滋扰。此外,鹿特丹在港内所有公共泊位安装了岸上电力接口,并开发出供船东寻找泊位和为使用岸电付款的手机应用程序以协助船东遵守规定。
  在推动低排放和零排放燃料和技术的应用方面, 挪威、荷兰和英国启动了一系列政策措施助力航运业向零排放方向过渡,以实现治理空气污染、应对气候危机和刺激绿色航运发展的三大目标。以挪威为例,该国政府结合氮氧化物排放税 (NOx Tax) 和氮氧化物基金 (NOx Fund)、渡轮低/零排放技术采购要求以及提供基金资助等各类激励计划,大力支持船舶低/零排放技术的研发和应用。这些激励和强制措施成功促使挪威航运业采用SCR系统等先进的NOx减排技术。在理想操作条件下,这些技术可减少至少 80%的单船NOx排放量。通过引导新建和部分在役船舶采用这些技术,从2007年到2016年,挪威航运业的NOx总排放量减少了约40%,成效可观 。目前,全球三成以上使用SCR系统的船舶均在挪威。到2026年,挪威将拥有全球五分之一以上的LNG动力船舶以及44%的电池动力船舶 。
  2018年,我国在役内河船舶12.43万艘,是欧洲内河船舶数量的七倍。有鉴于此,报告认为国内船舶应用SCR等先进技术的过程将比欧洲快很多。此外,我国还有1万多艘在役沿海船舶受国家排放标准管制 。庞大的市场规模说明对NOx减排技术的研发投资是合理的,前提是要采取严格的标准和监管措施,以推动NOx减排技术的发展,稳定市场预期。我国已在电动汽车、太阳能和风能等其他清洁能源技术市场实行严格要求并辅以激励措施,利用本地市场的巨大规模成功推进了先进技术的研发和应用。在推进绿色航运的发展上也可以采用这种方式,以大幅降低船舶减排技术的成本。
  报告建议,为减少国内航运排放,短期的清洁航运政策应侧重于推动新船和在役船舶采用可商用的NOx减排技术,以进一步改善环境空气质量。长远来看,鉴于气候变化对农业、生态、水资源、空气质量和居民健康的不利影响,应制定长期的清洁航运战略,重点是促进协同控制航运的空气污染问题和对气候变化的影响。具体包括:收紧船用发动机排放标准,逐步与最新的欧美标准接轨,以促进国内船队采用国际上可商用的NOx减排技术;对所有在役内河及沿海船舶实施最严格的排放规定,以加速高排放船舶的更新、改造或升级;扩大岸电使用范围,要求所有内河船舶在港口靠泊或在锚地等待通过船闸时均使用岸电;为在人口密集地区流域航行和固定航线的船舶设定零排放目标,逐步考虑为国内船舶设定零排放的长期目标,并制定推进零排放船舶的长期战略;提供专项资金和减排的奖励措施,以支持航运业采用NOx减排和低零排放解决方案,以及发展陆上燃料供应基础设施。
  NRDC亚洲高级战略主任费楠茉(Barbara Finamore)表示,中国在亚洲首创性地实施DECA法规,大幅降低了SO2的排放,但DECA法规存在一定的局限性,无法有效约束外轮的NOx排放。推进国内航运的低零排放可大幅减少NOx的排放,在发展绿色航运的同时助力蓝天保卫战。此外,中国是全球最大的造船国。中国航运业向低零排放的过渡将有助于中国保持其在造船业中的主导地位,并为全球实现航运脱碳的目标做出贡献。 (曹雅丽)

 

 

 

  附录一    船舶氮氧化物(NOx)减排技术

 

  1.选择性催化还原系统(SCR)
  SCR 是一种发动机后处理技术,利用氨 (以尿素的形式装载在船上) 在催化剂的作用下将NOx还原为氮和氧。SCR是应对移动和非道路污染源最主要的NOx控制技术。目前,全球超过1000艘船舶已安装了SCR系统, 其中超过250艘是改造的船舶。船舶安装SCR系统后,其NOx减排效果可达到IMO第三阶段标准、美国第四阶段标准和欧五标准(在理想情况下,可减少至少 80%的NOx排放量)。
  
  2. 液化天然气动力系统
  在所有可用的替代燃料中,液化天然气(LNG)是水运业最常用的燃料,目前全球(不包括中国)有177 艘船舶在使用LNG燃料。不过,减少NOx排放的水平不仅取决于燃料的种类,还取决于发动机运转所依据的燃烧原理,即奥托循环还是柴油循环。 采用奥托循环船用发动机的LNG动力船舶,无需后处理废气即可满足IMO第三阶段 NOx标准。奥托 循环发动机可以单独使用天然气,也可以同时使用柴油和天然气作为双燃料发动机。另一方面,使用柴油循环的LNG发动机的NOx排放量比IMO第一标准 NOx标准低40%-50%,因此需要使用另一个NOx 控制系统,如SCR或EGR,才能达到IMO第三阶段 NOx标准要求。
  
  3. 电力推进技术
  电力推进技术可作为替代传统发动机驱动的推进系统,或是辅助传统发动机作为混合动力系统使用,以提高整体动力系统的效率。电力可来自船上的充电电池、氢气燃料电池或超级电容器等储能系统。目前,全球在役或已订购的全电动船舶已超过70艘,混合动力船舶约为300艘,主要用于渡轮服务。
  
  4. 废气再循环装置系统(EGR)
  EGR是一种缸内空气处理技术。该技术将一部分废气与进气混合,以降低峰值燃烧温度。虽然已在陆地排放源上使用多年,但该技术近年来才开始在船上使用。EGR技术已在低速、二冲程发动机上进行了示范应用,证明可单独应用此控制技术以满足 IMO 第三阶段 NOx标准。
 
  5. 水基技术
  可通过在燃烧过程中引入水来降低燃烧峰值温度,以控制NOx的排放。目前有以下三种主要的水基技术正在开发:
 
  (a) 进气加湿:燃气中充满了水蒸气。 
  (b) 直接注水:水注入进气管或者直接注入燃烧汽缸。
  (c) 燃油乳化:燃油掺水乳化。
  
  上述水基技术都经过了测试,但没有一项技术能单独达到IMO第三阶段标准。鉴于这些技术还需要在船上储存水,而短途航行的船舶相对更易于进行频繁补水,因此更适合采用 这些技术。

 

 

编辑 : 曹雅丽
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