绿色船舶发展现状及方向分析

中船重工经研中心 王传荣

摘要：随着环保要求的不断增强，绿色船舶已成为未来船舶发展的代名词。本文通过对绿色船舶定义的介绍，深入诠释了绿色船舶的内涵；在详细阐述目前绿色船舶研发现状的基础上，深入分析了绿色船舶未来的发展方向，为船舶工业的发展方向提供了参考依据。

船舶作为当今经济发展重要的运输工具之一，拥有着其它运输工具无法比拟的优势。近年

来，随着世界经济一体化进程的加快，海上运输业更加繁忙起来，世界造船市场也异常火爆，

船舶需求量达到了前所未有的程度。但与此同时，船舶所带来的环境污染的问题也越来越成为

人们关注的焦点，针对船舶污染问题的公约、标准正不断出台，如目标型新造船标准、船舶涂

层性能标准、压载水管理公约、拆船公约等，绿色船舶已成为未来船舶发展的代名词。

1绿色船舶的定义及内涵

“绿色”的概念最早出现于20世纪90年代中期，其核心内容是保护人体健康和人类赖以

生存的环境，促进经济可持续发展。绿色船舶就是指在其全寿命周期中（包括设计、制造、营

运、报废拆解），通过采用先进技术、能经济地满足用户功能和使用性能的要求，并节省资源

和能源，减少或消除环境污染，且对劳动者（生产者和使用者）具有良好保护的船舶。

绿色船舶的绿色度主要取决于设计人员的环境意识、以人为本的设计理念和营运过程中的

管理力度。当前绿色船舶在设计、建造和营运中主要体现在以下几方面：

（1）设计中，广泛采用绿色无污染材料、标准化和模块化零部件或单元；充分考虑加工

制造过程中材料利用率，同时还须考虑船舶产品在营运寿命终止后，报废、拆解不会对环境造

成负面影响，以及部分材料、零部件和设备能够再生利用；尽量简化工艺，优化配置, 提高整

个制造系统的运行效率,使原材料和能源的消耗最少；减少不可再生资源和短缺资源的使用量,

尽量采用各种替代物资和技术。

（2）制造中，采用绿色制造工艺，即从技术入手，尽量采用物料和能源消耗少、废弃物

少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。目前最有效的绿色制造包括：绿色加工工艺、绿色

焊接工艺和绿色涂装工艺。其中，绿色加工工艺包括净成形制造、干式加工、工艺模拟技术、

网络技术、虚拟现实技术与敏捷制造等；绿色焊剂工艺即选择使用节能焊机，采用高效、无弧

光、无粉尘污染的焊接材料和方法；绿色涂装工艺即通过合理选择涂料，减少涂料品种，简化

工序，提高工时效率，采用移动式涂装系统和环保型分段涂装房，实现环保型涂装作业的目标。

（3）运营中，减少发动机氮氧化物、硫氧化物等温室气体的排放；防止燃料油、有害液体的泄漏；合理进行垃圾、污水处理；严格控制舱底油的卸载等。 图1 绿色船舶设计要点

图2 船舶当前或未来须遵守的各种规范、标准 减少柴油机氮氧化物和硫氧化物的排放

焚烧炉

控制舱底油的卸载 垃圾处置 污水处理 不含TBT的防污涂料

最佳船型或最优推进装置 海上燃料消耗降到最低 压载水处理 绿色通行证 减少有害物质

电动机驱动甲板机械

无压载水船舶 减少温室气体排放

中水处理等

MARPOL 附则6有关柴油机的排放标准 氮氧化物󰉿 17~9.8g/kWh󰀁(转数小于130rpm时，排放量保持在17g/kWh󰊣。 硫氧化物󰉿 燃料含硫量小于4.5%, 特殊地区小于1.5%。 欧盟规则 港口内使用低含硫燃料

特殊港口禁止使用挥发性有机物 禁止卤化物的使用 焚烧炉 需通过IMO的认证

污水处理或污水箱、垃圾的处置都将遵守 MALPOL附则4或5的规定

舱底油卸载 油含量小于百万分之15 需通过IMO的认证 压载水管理公约 (尚未实施) MRPOL 附则1中有关排油监控的规定

防污公约（AFS）禁止TBT防污涂料的使用(该公约于2008年9月17日生效) 欧盟于2008年1月1日开始实施这一限制 此外，为了更快地推进绿色船舶的发展进程，国际海事组织（IMO）、欧盟以及一些国家也

都纷纷出台各种规范、标准，从制度上确保全球海洋环境或区域海洋环境尽可能地免受污染（见

图2）。因此，绿色船舶在设计、建造、营运以及后期的报废拆解过程中都要严格地遵守各项

规范、标准的要求，同时还须密切关注未来将要颁布、执行的各项规范、标准，做到未雨绸缪。

2新型绿色船舶研发现状

为了更好地应对日益严格的环保要求，更加积极主动地应对未来船舶市场的需求，世界各

大船舶研究机构、先进造船企业以及相关机构都在加大研发力度，不断推出满足绿色船舶要求

的新技术、新船型以及新动力等。目前，关于绿色船舶的研发，从基本的高效节能船型开发、

到低排放高效动力推进装置的研发，再到环保无污染涂料以及轻质材料的研制，可谓面面俱到，

全方位地打造着未来的新型绿色船舶。其中，新概念无压载水（或压载水箱）船舶和新型能源

推进船舶最具有革新性和代表性。

2.1无压载水（或压载水箱）船舶

通常情况下，船舶需要通过装卸一定量的压载水来维持必要的吃水，以保证航行安全。目

前，由于压载水的随意排放而导致生态系统的改变和破坏的问题越来越引起人们的关注。压载

水已经被国际海事组织（IMO）宣布为海洋面临的“四大危害”之一。

2004年2月国际海事组织通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》，制定了严

格的压载水排放标准，同时，许多航运大国也加强了对压载水的监管力度。然而，海上环境保

护委员会以及全球压载水管理项目组都认为当前尚无一种适于在船上治理压载水的有效方法。

为此，日本造船研究中心（SRCJ）提出了无压载水船舶，而美国密热安大学则研发出无压

载水箱船。

2.1.1无压载水船舶

早在2001年，SRCJ就开始对该船型进行研究和开发，应用于该船型的专利已被世界多数

国家所接纳。自2003年以来，该研究工作还受到了日本船舶技术研究协会以及私人企业的支

持。2005年，日本3大主要机构：三菱重工、石川岛播磨造船和日本船级社也加入了SRCJ，

进行相关的研发工作。目前，无压载水船（NOBS）已被证实可以应用到现实中。

（1）NOBS船体设计

NOBS船体设计中一个主要特征就是船底为横向倾斜的，如此设计主要是为了使船舶在无

压载水的情况下拥有足够的吃水以保证船舶的安全航行。此外，通过加宽船体来解决排水量减

少的问题。（见图3） 具体来说，NOBS的船体在宽度上要比传统的船体宽：为满足吃水时的排水量，船底设计

成横向具有较大倾角的形状；为分散排水量，加大了船首和船尾的面积。此外，采用小而高效

的螺旋桨进行推进。

图3 具有倾斜船底的NOBS

（2）研究结果

自2001年以来，NOBS的研发工作已经取得了很大进展，目前从研究情况来看，可以确定

的是NOBS适用于大型船舶如苏伊士油轮和VLCC（见表1），并且有希望获得较好的经济效益。

表1 苏伊士油轮和VLCC的NOBS型与传统型的主要尺寸的比较 性能比较 苏伊士油轮 VLCC 传统船型 NOBS 传统船型

NOBS 垂线间长 265.00m 267.00m 316.00m 317.50m 设计水线长 271.00m 322.50m 型宽 43.00m 56.00m 60.00m 70.00m 船底倾角 0° 15.2° 0° 10.8° 螺旋桨直径 8.60m 7.70m 9.50m 8.55m

满载时 吃水 16.00m 19.10m 排水量 160,000t 162,500t 300,000t 303,000t

空载时 有压载水 无压载水 有压载水 无压载水 尾吃水 8.82m 7.90m 9.74m 8.76m 首吃水 5.84m 3.00m 7.04m 3.10m 排水量 68,650t 28,100t 122,370t 50,000t 压载水 43,050t 0 75,370t 0 2.1.2无压载水箱船

美国密热安大学近日成功研发出无压载水箱货船，并在大型水槽进行了试验，试验结果证

实可以达到节省燃油和减排的目的，且能提高航速。

美国密热安大学研发的新概念船设计思路是取消压载水箱，代之以两条海水可在舱内流动

的大型管道“水流箱”。当空船出港时，将大型管道的前后盖子打开，海水自然地流入,随着船

出航，海水从管道自前向后流动，保持船舶平衡；货船载货航行时,将两条大管道中的海水排放掉，关上前后的盖子。

据悉，美国海洋研究所为此提供了一笔资金，帮助密热安大学对该无压载水箱货船进行航

行试验。结果证明,该船未出现任何问题，与此同时，还证明该方式可使船舶动力最大节省

7.3％。由此测算，如果一艘3.2万载重吨级散货船满载货物从安大略湖出发驶往欧洲港口，

往返航行可节省价值15万美元的燃油。研究人员表示，由于船底安装的两条大型管道中海水

自前向后流动,水流可起到帮助螺旋桨推进器加快旋转速度的作用，同时节省能源。

2.2 新型能源推进船舶

随着全球温室效应的加剧，国际海事组织（IMO）也越来越关注船舶温室气体排放对全球

温室效应的影响。在今年上半年召开的IMO第57次海环会（MEPC57）上，正式通过了国际防

止船舶造成污染公约（MARPOL）附则6关于减少船舶有害气体排放规则的修正案，并单独成立

了船舶温室气体排放工作组，对船舶造成的大气污染问题进行研究。船舶温室气体减排已成为

全球造船界热议的话题之一。随之而来的是，各式各样新型船舶推进系统应运而生。

2.2.1燃料电池推进船舶

燃料电池是将燃料（如氢、天然气、丙烷和甲醇等）中的化学能直接转化为电能的机电装

置。

目前挪威船级社正在开展有关船用燃料电池的全面研究工作，研究中，燃料电池动力单元

的研制结合了新型电子技术、电子动力以及控制系统技术，且在岸上进行动力单元的测试和认

证后，进行实船实验。已有的研究证实，燃料电池应用到船舶之上具有柴油机无可比拟的优点，

一是，应用燃料电池的船舶将比现有的柴油机推进船舶的效率提高50％，且实现零污染排放；

二是，使用燃料电池不会产生噪音和振动，将提高乘客的舒适感，并大大改善船员的工作环境；

三是燃料电池的设计简单，可移动部件较少，因此维护方面的投入将大大减少；四是，燃料电

池是标准模块化设计，可以更加方便地合理利用船上空间。

同时，燃料电池的广泛使用存在初始投入成本较高的缺点，但由于燃料电池较低的燃料消耗以

及石油价格的居高不下，再加上燃料电池运行成本较低，这些都大大弥补了这一不足。

2.2.2LNG燃料船

多年来，挪威船东、咨询公司、船厂以及相关权威人士一直关注于LNG燃料船相关技术的

研发，不断地将LNG燃料应用到除LNG船以外的船舶上。

目前一些使用LNG燃料的渡船已在北海地区服务。据使用这些船舶的船东介绍，这些船舶

的氮氧化物的排放量减少了89％，即每艘船每年减少了159吨的排放物，每年可为船东节省