1．LNG燃料动力内河船舶发展背景
我国是能源消耗大国，随着我国经济实力的不断提高，能源结构及环境污染问题日益呈现。为努力维护经济和社会的可持续发展，解决好能源供应、生态环境保护的双重问题,我国政府相继出台了多项关于节能环保的政策，并积极推进我国能源结构的优化。目前，国家关于节能环保及优化能源结构的号召已深入人心。
船舶是重要的交通运输工具，我国约有17万余艘、5500多万载重吨的内河船舶广泛分布在祖国各大江河湖泊中，承担着繁重的任务。这些船舶主要使用柴油机动力系统，成为各地能源消耗大户及重要的污染源。船舶柴油机的排气污染已引起世界各国的重视，国际海事组织（IMO）早在1997年9月就审议通过了《防止船舶造成大气污染规则》，对船舶柴油机的排放提出了严格的限制。控制内河船舶柴油机的排气是改善各地环境污染的重要手段之一。
与此同时,国际油价节节攀升, 至今年3月，我国成品油首度挤入“八元”时代。船舶运营成本随之升高，给各地船主带来了极大的负担。
为了响应国家节能环保政策，改善柴油机动力内河船舶所面临的环境污染及能源成本问题，我国展开了包括LNG（液化天然气）在内的新型能源动力内河船舶研究工作，取得了许多可喜的成就。
2．新型能源动力内河船舶研究
新型能源动力内河船舶的研究对象包括以太阳能、风能、蓄电池、燃料电池、LNG等能源为动力的内河船舶。
这些新能源各有优缺点，太阳能及风能是典型的绿色环保、无污染能源，但是受天气环境因素制约较大，且电能转化效率较低；蓄电池动力振动小、无噪音，但是蓄电池容量较小，尺寸重量较大，维护成本高；燃料电池可发出相对较大功率的电能，重量也相对较轻，国际上大功率燃料电池在船舶上的应用也取得成功，但国内相关技术还有待进步，而国外相关技术尚不向中国销售。相对而言，要在内河推广新能源动力船舶，LNG燃料动力船则得到了各方更多的认可。
3．LNG作为船舶动力系统燃料的优势
3.1优异的自然属性
LNG是清洁能源，基本不含硫化物和微小颗粒等有害物质，并能有效降低氮氧化物和二氧化碳排放量；同时，LNG无色、无味、无毒、无腐蚀性，密度比空气轻，发生泄漏事故时会很快自然气化，不会对水体产生污染。在使用性能上，LNG储能密度大、燃烧柔和、噪声和振动小，是更为理想的动力系统燃料。
3.2 丰富的资源储备
按“十二五”初期数据，在我国大量燃用煤炭和石油的同时，天然气作为清洁能源，在我国一次能源消耗中比重仅为3.9%，低于世界平均水平(23.8%)约20 个百分点。按我国“十二五”能源发展规划的目标，到2015年,天然气消费比重将上升到8.3%。目前，我国天然气在我国一次能源消费结构中已升至4.3%。
LNG进口已经成为中国能源结构调整重要的一部分。有数据显示，2010年，在世界范围内产生的2.12亿吨LNG贸易，有947万吨进入了中国，占比4.5%。未来10年，中国的LNG进口量将可达到每年4000万吨，几乎是2010年进口总额的4倍。
可见，内河船舶采用LNG燃料动力将有丰富的燃料供给。
3.3 显著的价格优势
相对于燃用柴油来说，燃用LNG显得更为经济。按天然气发动机厂家数据，燃用1立方米天然气与燃用1升柴油发出的功率相近。目前天然气市场价格约4.5元/立方米，柴油市场价格接近8元/升，LNG价格优势是明显的。
3.4 使用先例的具备
LNG燃料动力在国外船舶领域已有一定的使用先例，主要为LNG运输船及LNG车渡船。LNG运输船已出现近五十年，由于船舶液货舱不可避免存在LNG蒸发气的产生，为加以利用，提高船舶经济性，这种船舶常配置双燃料锅炉加蒸气轮机的LNG燃料推进系统，将货物蒸发气作为燃料进行燃烧。这种LNG燃料动力装置有着非常好的安全记录，到目前为止，尚无重大机损事故报告。目前大型LNG运输船仍然主要配置双燃料锅炉作为动力设备，我国沪东中华造船(集团)公司建造的系列大型LNG运输船正是采用了这种动力系统。近年来，以双燃料发动机为动力设备的LNG燃料动力系统已逐渐在LNG运输船领域推广开来。除LNG运输船广泛使用LNG燃料动力以外，挪威已有20余艏车渡船采用LNG燃料动力。
除船舶领域外，陆用LNG燃料动力已得到了较为广泛的应用。在我国，新疆广汇的重型卡车已成功使用LNG燃料动力，LNG公交车、出租车在我国各大城市已逐渐推广应用。其中，广东惠州已投入LNG公交车约200辆，而广东珠海所配置的LNG公交车超过450辆，在未来的几年内，各大城市将进一步扩大LNG车辆的配置。
作为一个发展方向，我国主管机关及相关行业部门都对LNG燃料动力内河船舶做了大量的前期研究工作。
4．LNG燃料动力内河船舶法规规范
法规规范方面，目前国外已有LNG燃料动力船舶相关法规规范出台，这包括国际海事组织海上安全委员会在2009年6月出台的《船上天然气燃料发动机装置安全暂行指南》，DNV、ABS、GL等多国船级社也相继出台了相关的规范。在我国，中国船级社于2011年7月出台了《气体燃料动力船舶检验指南（2011）》，中国海事局于2012年5月也出台了《LNG燃料动力试点船舶技术要求》及《LNG燃料动力试点船舶关键设备技术要求》。LNG燃料动力船法规规范的出台为LNG燃料动力内河船舶的研制提供了政策基础和指导依据。
5．LNG相关船用设备配套
目前，LNG相关船用设备的配套厂家已积极展开了研究和试验工作，这包括LNG储存设备、LNG处理及供给系统、天然气发动机等。
5.1 LNG储存设备
为确保船舶在续航力内有足够的气体燃料供给，常需在船上储存一定量的LNG。LNG约为常压气态天然气的600分之一，天然气行业常将天然气深冷液化后再进行储存及运输。LNG的储存技术出现在多个领域，包括LNG运输船舶的液货舱、LNG燃料动力船舶的燃料罐、LNG站点的储存罐、LNG槽罐车的储罐等。LNG在常压下其沸点约为-162℃，这使得储存设备的保冷技术显得尤为重要。LNG储存设备一般可分为薄膜型液舱及半冷半压式储罐，前者主要用于大容量LNG的储存，较小容量的LNG储存常采用半冷半压式储罐。两种型式均经过了长时间的实际应用，得到了广泛的认可。半冷半压式储罐有堆积绝热和真空绝热两种形式，根据国内外应用经验，小容量的LNG燃料罐常采用真空绝热式储罐。目前，我国已有多个厂家具备生产不同规格LNG储罐的能力，容积达到数千立方。而根据实际需求及法规限制，LNG燃料储罐并不需要做到如此大的容积，所以我国完全具备LNG储罐生产配套的能力，目前，部分LNG储罐厂家的产品已经获得了中国船级社的认可，具备装船条件。
5.2 LNG处理及供给系统
相对于LNG运输船复杂的液货系统来说，LNG处理及供给系统显得简单很多。该系统的主要任务是将储罐中LNG进行气化，并通过一定的压力调节单元和应急切断阀组向天然气发动机供给燃料。由于LNG的低温特性及泄漏后存在的燃爆危险，将确保系统安全性能显得尤为重要，这需要配置足够的监测控制设施。国际上有多个专业的LNG运输船液货系统配套厂家，其中也有少数外国独资的企业在中国建立了工厂，可设计并供应可靠的LNG管路系统。另外，我国LNG行业通过与国外先进企业的合作，已具备了一定的LNG低温系统设计建造的能力，在陆用及船用方面均得到了一定的应用。
5.3 天然气发动机
天然气发动机在国外已完成多代产品的更迭，在船上得到了成功应用，船用双燃料发动机制造厂商主要是瓦锡兰及MAN，最大功率达到约170000多千瓦，而船用单燃料发动机则有Rolls-Royce与三菱等厂家，最大功率达到8700多千瓦。
我国发动机制造厂家通过与加拿大西港公司等国外先进气体发动机企业的合作，成功研发了较小功率的船用单燃料天然气发动机及船用双燃料发动机，部分产品已经取得了船检证书。2011年，中石油济柴动力总厂更是投资10亿，在武汉启动了双燃料船用发动机动力模块项目，用于LNG燃料动力船舶配套设备的制造、装配、试验等。
与此同时，具备将柴油机改装为双燃料发动机技术能力的厂家也在积极展开研究，目前已完成对几条船进行柴油发动机的改装和试验工作。
为确保船舶配置LNG燃料动力系统后的安全性，LNG燃料动力船舶还需配置可燃气体探测系统、水雾灭火系统以及各种防爆设备。这些设备在油船等类型的船舶上已得到广泛应用，具备在LNG燃料动力船舶上使用的条件。
6．内河LNG能源的配套供应
内河船舶LNG燃料消耗量巨大，国内能源公司纷纷瞄准内河LNG市场，布局水上加气站。规划在长江、江苏运河、赣江、皖江等内河建设船舶LNG加气站。珠江LNG船舶加气站已落实地块，加气站方案正制定中。而用于LNG加注的三艘长江LNG加气趸船已完成图纸审批，现处于开工建造阶段。
能源公司积极规划建设LNG加气站，使得内河船舶LNG燃料的加注问题得到了解决。
7．LNG燃料动力内河船舶的研制
7.1内河船舶油改气项目
为做好LNG燃料动力内河船舶的推广工作，能源公司与用船单位、设计单位、发动机改装单位等，于2011年将多条内河柴油机动力船舶改为LNG燃料动力船舶，取得了一定的成功。这包括位于武汉“轮渡302”、重庆“长迅3号” ，宿迁的“苏宿货1260”号等。
7.2 广州船院LNG燃料动力内河船舶的研究
广州船舶及海洋工程设计研究院LNG燃料动力船舶的研究设计工作，最早起源于2009年初为中海油气电集团完成的小型LNG运输船的预可行性研究。经过较长时间的研究，该院对LNG运输船各个环节进行充分的论证，与世界船用LNG动力设备及LNG液货系统厂家建立密切的关系，对世界LNG运输船发展动态、LNG燃料动力船舶相关政策有了深入的了解，最终形成并通过了研究报告及多型LNG运输船的技术方案。
在此基础上，2011年中，该院正式开展了珠江LNG燃料动力客船的研究设计工作。该船是一艘新建船舶，船舶设计经过了方案论证、方案设计、风险分析及安全评估、送审设计等阶段的工作。期间，广州船院一方面对比和了解了国内外LNG动力船舶相关法规规范，同时在熟悉世界天然气动力设备的基础上，对国内天然气发动机及储存处理系统厂家进行了广泛的调研，协助相关厂家完成了国产LNG设备的研制和送审工作，解决了多项关键技术。最终的设计方案既满足相关法规和规范，也达到了船东提出的各项技术指标的要求，得到了专家的一致认可。
8． 结语
伴随着行业内各部门的努力及阶段性成果的完成，在国际油价不断攀升，国家节能环保政策的促进下，LNG燃料动力内河船舶时代的到来也越来越明显。然而，作为LNG燃料动力内河船舶发展的初级阶段，我们也应该清醒认识到LNG的燃爆特性及低温特性所带来的安全风险，认识到甲烷对臭氧层的破坏作用以及与国外相关技术存在的差距。我们相信，只要我们本着安全第一以及严谨负责的态度，在社会各界的监督下，按照主管机关“全面规划、分步实施、突出重点、先易后难、稳步推进”的原则展开工作， LNG燃料动力内河船舶的时代必然能够安全顺利地到来。
