在全球气候治理和绿色航运转型的大背景下,国际海事组织(IMO)对船舶排放提出了日益严格的要求。航运业作为全球贸易和供应链的重要组成部分,其高碳排放对环境和行业发展带来了重大挑战。在全球气候压力下,航运行业的可持续发展已成为迫切课题。近年来,国际海事组织(IMO)对船舶绿色、节能减排等要求进行了全面升级。降低船舶碳排放、开发新一代船舶发动机成了刻不容缓的任务,也是国际社会共同努力的目标。
国家和上海市政府也陆续出台了《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》、《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》、《上海船舶与海洋工程装备产业高质量发展行动计划》、《船舶制造业绿色发展行动纲要》、《新产业标准化领航工程实施方案》等相关政策,扶持海洋动力装备的高质量发展。
新一代绿色船用双燃料发动机,具有高节能、低排放的特点,已经成为远洋船舶主推进力的热门之选。
中船动力(集团)有限公司作为我国船舶动力领域的龙头企业和产业链链主,积极响应国家"海洋强国"、"制造强国"战略,牵头开展"船用新燃料绿色动力装备研发制造标准化试点"项目,并于2024年制定发布了《X92DF系列船用柴油天然气双燃料发动机》企业标准(Q/CPGCJ 0500-2024)。该标准是我国乃至全球首部针对920mm缸径双燃料发动机的产品标准,标志着我国在船舶动力标准化领域实现了重大突破,为全球绿色航运提供了"中国方案"和"中国标准"。
自主研发打破国外核心技术垄断
长期以来我国远洋船用低速机完全依靠引进国外专利制造,关键零部件与核心技术受制于人,是制约我国船舶工业高质量发展和产业链供应链安全卡脖子环节,尤其是代表高端品牌的大缸径发动机的研发设计、制造难度极大。为响应党中央“加快实施创新驱动发展战略,加快实现高水平科技自立自强”的要求,贯彻国家制造强国、海洋强国战略,落实“中国制造2025”关于远洋船舶大型低速发动机自主研制的要求,“十二五”起,在工信部高技术船舶低速机重大专项及国家科技支撑计划低速机自主研发平台等多个项目支持下,中船动力带领项目团队发挥新型举国体制优势,历经十余年攻关,突破总体设计、清洁燃烧、减振降噪、摩擦润滑和智能控制等一系列关键技术,搭建了世界领先的试验验证体系,形成了自主的低速机研发设计能力,成功研制12X92DF全球最大缸径船用低速机及多型核心关重件,填补了我国自主远洋船舶主动力的空白,极大的提升了我国船舶工业产业链供应链安全。

标准引领多项技术指标世界领先
1.自主研发并应用了集成式燃气压力调节阀组单元(iGPR),具有燃气通断控制、燃气进机压力调节以及燃气泄露测试等功能,可实现天然气进机压力≤1.6MPa,可实现降低机械负荷,从而减轻活塞、连杆、曲轴等部件的机械应力,减少磨损,大幅提升发动机运行可靠性,延长发动机寿命。同时,较低的进气压力可减少爆震风险,有助于稳定运行。
2.全球首创动态氧浓度控制技术,攻克了双燃料发动机输出功率低的技术难题,自主研制了智能废气再循环系统(iCER),将进气氧浓度动态调节与缸压控制相结合,可有效控制缸内混合气当量比和燃烧温度,实现了爆震抑制,可以通过控制燃烧效率,降低燃油消耗率。燃油消耗率的显著降低,可以显著降低碳排放,降低运营成本、提高海运运输竞争力。将船舶能效与运营成本挂钩,油耗降低可避免罚款或获得碳配额优惠。
3.首次提出“机外”污染物一体化减排技术,攻克了低温低阻高效催化、超短尺度尿素热解混合、SOx和PM复合脱除等难题,实现脱硝、脱硫后处理装置自主研制和全面产业化发展。开发了紧凑型能量利用与消声装置和尾气后处理复合装置,氮氧化物在燃气模式下实际排放<1g/kWh,与IMO(国际海事组织)规定的TierⅢ要求(3.4g/kWh)相比,严格一倍以上。同类国际主流产品MAN公司的ME-GI双燃料主机只满足TierⅢ的要求。严格的污染物排放要求,更适应未来越来越严格的环保要求,受到国际社会和船东的青睐,产品具有更强的市场竞争力。

成果显著,带动产业生态,凝聚创新力量
通过X92DF系列发动机的研制,为我国船舶行业构建了船用大缸径低速机先进关键技术体系,建立了"1+2+N"的船用低速机创新生态,建成了全球领先的船用低速柴油机和双燃料机整机试验验证平台以及覆盖上海、天津、重庆、常州、武汉、大连等多地协同的船用低速机关键技术和关重件专项试验平台。项目集聚了全国船舶动力百余家产学研用单位近3000名科技研发人员投身低速机自主研发创新,培养造就了一支高水平、高素质的人才队伍,为我国船舶动力发展凝聚了核心力量。
项目成果累计获中国造船工程学会科技进步特等奖、中国工业大奖、中国工业机械协会一等奖、中国航海学会科技进步一等奖、中国船舶集团有限公司科技进步一等奖、中国内燃机工程学会科技进步一等奖以及上海市优秀发明奖。该机型的成功研制,还得到了习近平总书记的批示,标志着我国大型船用低速双燃料柴油机制造技术水平已与世界同步,在推动我国船舶工业迈向绿色发展新征程中发挥了重要作用。

践行低碳零碳目标,着力提升船舶领域国内国际影响力
通过组织开展产业链“卡脖子”环节国产替代、培育产业链应用生态、加快制造能力提升、加强应急能力建设及深化国际产业链合作等模式,在工信部立项了船舶行业标准18项,实现了研发、设计、制造、试验、交付、服务全生命周期的标准体系建设和运行、监督检查,兼顾氨、甲醇等下一代新燃料发动机,同时也推动数字化发动机、低碳绿色节能标准的研制。从产品全生命周期的源头助力国内新燃料发动机相关企业规范化发展、形成船用发动机技术体系,为船舶发动机自主供应链的安全、规范、效率提供支撑,提高在国际市场上的独立自主性和核心竞争力。同时4项涉及黑碳减排、污染物排放等重点领域的船用发动机议案被国际海事组织采纳。

标准实施助力企业产品订单再获新高
X92系列船用发动机实现了国产化替代,与直接采购国外产品相比,显著降低了国内高附加值LNG船舶的建造成本、交工周期。已大量应用到国内沪东中华、江南造船、大连船舶重工等国内大型船舶制造厂的多艘LNG运输船、大型集装箱运输船等船舶。自标准发布实施后,订单量实现跨越式增长,已承接并销售X92DF系列发动机超15台套,累计销售额近20亿元,奠定了我国在绿色船用动力领域的国际领先地位。