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【论文精选】LNG与二甲醚替代船用柴油经济性分析

时间：2021-11-28 来源：浏览：

【论文精选】LNG与二甲醚替代船用柴油经济性分析

原创孟伟煤气与热力杂志

煤气与热力杂志

微信号 GAS-HEAT1978

功能介绍《煤气与热力》始于1978年，创刊于1981年，中国核心期刊，中国土木工程学会燃气分会会刊。筛选燃气供热行业最有价值的技术信息，新闻分类整理、政策标准、热点讨论、投稿查询、论文检索、写作指导、编委风采、精品会议……

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作者：孟伟

第一作者单位：深圳市燃气集团股份有限公司

摘自《煤气与热力》2021年11月刊

1 概述

国际海事组织（ IMO ）发布的《船用燃料油污染损害民事责任国际公约》，要求各国加大对船舶燃料油污染问题的重视。各国纷纷加大船用清洁燃料的推广力度，其中，二甲醚与液化天然气（ LNG ）凭借环保、清洁等优势对传统能源的替代作用愈发明显，全球航运业正在进行更多的探索和尝试 ^［ ¹ ^］。本文分析对比这两种船用替代燃料的技术发展现状及经济性，以期对其推广应用做支撑。

2 研究现状

2.1 二甲醚用作船用燃料

与柴油相比，二甲醚具有较低的碳氢化合物、 CO 、 NO _x 排放，其燃烧不产生碳烟，而且噪声和振动较小。基于以上优点，二甲醚被视为最具前景的船用清洁替代燃料之一。

目前，二甲醚用作船用燃料包括两种方式：直接利用、与柴油掺混使用 ^［ ^2-3 ^］。 2008 年，我国政府下调二甲醚的增值税税率至 13% ，国内科研机构对二甲醚替代柴油的研究高涨，取得了一定的成果，但由于产业链未形成，市场竞争力弱，导致后续发展动力薄弱。 2010 年后，二甲醚产业链发展变缓，核心技术尚未攻破，多停留在理论阶段，尚未实现产业化，仅少数二甲醚动力车的试点工程，尚无二甲醚动力船的应用示范工程。

2.2 LNG 用作船用燃料

目前， LNG 用作船用燃料主要有单一使用 LNG 燃料和使用双燃料发动机两种形式。 LNG 运输船普遍采用单一的 LNG 作为能源，其他商船大多采用双燃料发动机。

我国 LNG 燃料动力船舶建设起步较晚，应用始于 2009 年，但在国家一系列强有力政策的扶持下得到了发展， LNG 燃料动力船舶建造和加注设备建设取得突破。整体而言，在核心技术突破、产业化进程方面， LNG 燃料动力船舶走在二甲醚燃料动力船舶前面。然而，受上中下游产业链配套建设的影响，整体呈稳步缓慢发展态势。

3 技术经济对比分析

为了比较二甲醚燃料动力船舶（以下简称二甲醚动力船）、 LNG 燃料动力船舶（以下简称 LNG 动力船）与传统柴油动力船舶的经济性，假定 3 种船型仅动力发生改变，船舶类型、吨位、运输能力、运营收入保持一致。经济性评价采用增量分析法，从增量投资、增量收益出发进行评估。

3.1 整体经济效益评价

基于 2020 年 7 月柴油、 LNG 、二甲醚市场价格 ^［ ⁴ ^］，以 2 000 t 级单一动力船为例，进行经济评价对比，结果见表 1 。其中折旧费按残值为 30 × 10 ⁴ 元、使用年限 30 a 进行计算；维修费用、员工费用按照船舶费用的 3% 计算，停港费用与其他费用按照船舶费用的 2% 计算，投保费用按照船舶费用的 1% 计算。

表 1 2 000 t 级单一动力船经济性对比分析 ^［ ^5-7 ^］

如表 1 所示，将现有传统柴油动力船改造为 LNG 动力船或二甲醚动力船的改造成本较新建船舶的成本高。同时，由于现阶段国际 LNG 市场价格较低，二甲醚的市场价格也有所降低，因此 LNG 动力船与二甲醚动力船的燃料价格有一定幅度的降低。相比柴油动力船， LNG 动力船年均可节约燃料费约 100 × 10 ⁴ 元，二甲醚动力船年均可节约燃料费约 80 × 10 ⁴ 元。综上所述，以目前的市场行情而言， LNG 动力船和二甲醚动力船的经济性较传统柴油动力船好， LNG 动力船的经济性优于二甲醚动力船。由于 LNG 动力船已成功投入市场，船舶本体造价较低，因此增量投资比二甲醚动力船少。

3.2 燃料价格波动对经济性的影响

下文分析均是针对 2 000 t 级动力船，二甲醚和 LNG 动力船均为新建进行。

① LNG 或二甲醚价格波动

当前，国际市场上 LNG 价格处于低谷， LNG 动力船和二甲醚动力船的经济性较好。据历史统计，国际 LNG 的贸易价格区间为 2 500~6 000 元 /t ^［
4 ^］，二甲醚的贸易价格区间为 2 000~5 000 元 /t 。假设柴油年平均价格为 6 200 元 /t ，分析 LNG 年平均价格波动对船舶运营经济性的影响，结果见图 1 。

图 1 LNG 年平均价格波动对 LNG 动力船经济性的影响

如图 1 所示，随着 LNG 价格的增加，燃料费呈增加趋势。增量收益指两方案比较时，被比较方案（如： LNG 动力船）相对于基准方案（柴油动力船）所增加的收益。 LNG 动力船的增量收益随着 LNG 价格的增加呈降低趋势。当 LNG 的价格高于 5 800 元 /t 时，增量收益为负，说明此时 LNG 动力船经济性较差。

假设柴油价格不变，分析二甲醚年平均价格波动对船舶运营经济性的影响，结果见图 2 。