欧洲捕捞渔业节能降耗技术与措施.pdf

渔业现代化 2 o l o年第 3 7卷第 5期 欧洲捕捞渔业节能降耗技术与措施 丁建 乐 ，鲍旭腾 ，张建 华 ( 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所， 上海 2 0 0 0 9 2 ) 摘要 ： 介绍 了世 界渔业的能耗现状 ， 对捕捞渔业的能耗进行 了分析 。描述 了目前全球使 用的各种主要节能措 施 ， 包括： 减少渔船阻力( 如船型优化、 采用球鼻艏、 优化渔具等) ， 优化动力推进系统( 如螺旋桨推进系统的 改进、 应用新型燃油流量计等 ) ， 新型能源技 术的使 用( 如风能 、 生物 柴油的应 用、 混合 动 力技术开发等 ) 。研 究表 明， 各种措施 分别能实现 5 5 0 的节油量。在追求 降低能耗的 同时， 也 需要 考虑使 用各种 节能措施 的经济性 。 关键词 ： 渔业能耗 ； 捕捞 节能； 国外捕捞 节能； 渔业节能 中图分类号 ： $ 9 7 3 文献标识码 ： a 文章编号 ： 1 0 0 7 - 9 5 8 0 ( 2 0 1 0 ) 0 5 - 6 0 - 0 4 由于燃油价格的攀升、 渔业资源的萎缩， 以及 水产品价格的低迷， 世界捕捞渔业面临前所未有的 危机。再者， 由于在温室气体减排上面临的巨大压 力 ， 各国对作为不可再生能源的矿物燃油的质量要 求越来越高， 管理部门开始出台更为苛刻 的燃油使 用法规 ， 以控制矿物燃油的使用量 ， 因而导致燃油 成本 占捕捞 渔业总成本 的 比重越来 越大 ( 已达 4 5 以上) j 。为维持捕捞渔业的经济效益和可持 续发展 ， 国外一些渔业发达国家已经重视并展开捕 捞渔业节能降耗的研究和探索。本文对国外捕捞 渔业主要节能措施作了简要介绍 ， 希望对我国捕捞 渔业节能降耗工作提供借鉴和参考。 1 国外捕捞渔业能耗现状 渔船能耗的标准定义通常是指燃油消耗量与 上岸渔获重量之 比， 即油鱼比。捕捞渔业典型的 油鱼比大约为 0 6 l k g j 。据 大西洋渔业 油耗 的调查报告 j ， 捕捞底层鱼类 的各类渔船的油鱼 比为 2 3 0 2 7 0 0 l t ， 平均值约为 5 1 0 l t ； 捕捞 中层鱼类的各类渔船的油鱼比为 l 91 5 9 l t ， 平 均值仅为 6 2 l t 。捕捞不 同种类的鱼品， 其 油鱼 比差异较大， 捕捞金枪鱼和旗鱼 ， 油鱼比大约为 1 7 4 0 l t ； 捕捞无脊椎动物， 鱼油比为 9 1 8 l t ； 捕捞 扇贝类 ， 鱼油比仅为 3 4 7 l t 。 2 针对捕捞渔业的节能技术 为了有效进行渔船节能降耗 ， 首先需要了解 渔船上的能耗分布( 图 1 ) 。 二 崮 囤 一 【 “ j 一 【 j 图 1 渔船上 能耗 的组成 fi g 1 t he c omp o s i t i o n o f e n e r g y c o n s ump t i o n o f fis h i n g v e s s e l s 渔船花在航行上的油耗较大， 约为捕捞作业 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 9 - 0 5 ；修 回日期 ： 2 0 1 0 -09 2 5 作者简介 ： 丁建乐( 1 9 6 3 一 ) ， 男 ， 工程师， 主要从事渔业装备信息研究。e m a i l ： d in g i i a n l e f m i r i 8 c c n 渔业现代化 2 0 1 0年第 3 7卷第 5期 6 1 耗油量的2倍多。根据资料_ 4 j ， 渔船捕捞时 ， 渔网 的油耗量大约占捕捞能耗 的 6 0 。因此 ， 在节能 降耗的策略上要做到有的放矢 ， 抓住重点。 2 1 减少渔船阻力 2 1 1 渔船船型优化优化船型( 船舶线型图) 的 目的是 降低船体受到 的阻力 ， 从 而降低 能耗 。 船型还会影响流 向螺旋桨 的水流 ， 从而影响到螺 旋桨的效 率。根据 资料 ， 优化 船型 可节油 2 2 ( 以欧洲渔业节能项 目 e s i f中的意大利6 0 6马力 船舶 为例 ) ； 而英 国 的绿 色 拖 网渔 船 ( g r e e n t r a w 1 ) j ， 通过增加船长使渔船变得瘦长， 可节油 3 0 以上。另外 ， 通过改进船底龙骨的线性结构 ， 又可 以节 油 1 0 一 2 o 。 2 1 2 远洋渔船 采用球鼻艏远洋渔船船速较 快 ， 故兴波阻力也较大， 降低兴波阻力的有效方法 是增大船首 的排水 容积。因此 ， 安装球鼻艏是一 种有效的节能技术。根据资料 ， 采用球鼻艏 ( 约 花费 5万欧元 ) 可节油 6 ( 以欧洲渔业节能项 目 e s i f中的意大利 6 0 6马力船舶为例 ) 。 2 1 3 优化渔具 资料显示 ， 渔具类型的改进 最多能节油 2 0 l 5 j 。降低渔具拖曳阻力能有效 降低能耗， 通常降低渔具阻力与降低对海底的影 响结合起来考虑。对于横桁拖 网， 使用 电脉冲替 代原来的贴底铁链 ， 使用外伸悬臂替代原来 的横 梁支架 ， 将横桁拖网改成带 网板的单拖网等等， 这 些措施共可节油 5 0 【 。 减小渔具的拖曳阻力可通过减小各渔具部件 ( 如曳纲、 网头绳、 下纲布置和 网片等 ) 的尺寸来 实现。减小网片 的阻力 ， 可通过选择更 牢固的材 质 ， 减小合股线的粗细以及增大网眼尺寸来达到。 网片阻力减小后， 为保持网口的水平扩张度， 就要 减小网板的相应尺寸 ， 从而可实现节能倍增效应。 根据法国所做的研究 ， 通过 网具 改良减少阻力 的 节能潜力可达 2 0 _ 6 j 。又据意大利 的有关研究 ， 如果网具使用迪尼玛 ( d y n e e m a tm) 高强度材料 ， 那么 ， 由于阻力 的减小 ， 可实现节油 3 0 。但其 网结稳定性不好 ， 容易使得网形变差 ， 且造价也较 高 ， 有待进一步研究 j 。 2 1 4 定期清洁船壳 渔船经过一段时间的作 业后 ， 船体、 舵 、 螺旋桨等部位会慢慢地滋生藻类 、 贝类等生物。研究显示 ， 铲除杂物 1 个月后与刚 铲除时相比， 船舶耗油量要多 7 _ 9 。因此 ， 需要 定期清理 ， 减少 附着物和摩擦 阻力 ， 提高 渔船性 能。如果每年将螺旋桨上的污垢清除一次可节油 高达 1 0 。 2 2 优化动力推进系统， 提高燃油利用效率 2 2 1 螺旋桨推进 系统的改进渔船的典 型动 力传递系统包括主机 、 齿轮箱、 传动轴和螺旋桨。 船用发动机技术 已发展得很完备 ， 其能效 提升空 间最多不超过 5 。齿轮箱和轴系的摩擦损失以 及螺旋桨在产生推力时的效率损失构成了推进系 统的第二大效率损失 ， 约 占2 5 【 l o 7 ( 第一大损失 是发动机 自身的热能损失和摩擦损失 ， 目前渔船 上的柴 油 发 动 机 只 有 约 4 0 的 机 械 能 转 化 率 ) 。 根据研究 _ 8 j ， 换用较大直径的螺旋浆可节油 4 一1 5 ， 需花费 2 5 0 0 3 5 0 0 0欧元 ( 基于意大 利 6 0 6马力渔船和荷兰 2 0 0 0马力渔船 ) ； 安装导 流管， 可节 油 1 8 ， 需花费 3 5 0 0 0欧元 ( 爱尔兰 2 0 0 0马力渔船 ) ； 优化系柱拖力可节油 1 5 一 4 ， 需 花费 1 5 0 0欧元 ( 爱尔兰渔船 ) ； 用可调桨 替换 固定螺 距 螺 旋 浆 ， 可 节 油 4 5 ， 需 花 费 3 0 0 0 0 欧元( 意大利 6 0 6马力渔船) 。 许多渔船装备可调桨及安装导流管 ， 这些措 施可以获得更高的效率 ， 但技术复杂， 制造 昂贵并 容易损坏。另外 ， 增大螺旋浆 的直径也能获得较 高效率 ， 但相应地会产生成本。 2 2 2 新型燃油流量计通过配置主机 、 辅机的 燃油流量计， 可提高操作者对燃 油消耗的感性认 知 ， 有助于提高节能 降耗 意识 。目前 ， 一种 叫做 c o fi o l i s 燃油流量计系统在意大利做 了相应 的研 究【 1 。该系统 由两个传感模块组成 ， 一个是多通 道记录仪 ， 另一个是 g p s数 据记录器。该系统分 别对两艘功率 1 0 0 02 0 0 0马力等级 ， 船长 2 5 3 5米级的渔船进行检 测。这两艘 渔船的船 型以 及使用的渔具相似 ， 一艘是可调螺距的钢质渔船 ， 另一艘是固定螺距螺旋桨的木质渔船。采用燃油 流量计获得了燃油消耗率 ( l h ) 等数据。4 5节 捕捞作业船速下， 油耗为 1 3 0 l h ， i i节的航行速 度下 ， 油耗最大， 为 1 0 01 3 0 i h 。通过调研 ， 当 渔船 行驶 速度接近 最佳运行 点时 ， 可 以节油 达 1 5 。 2 3 新型能源技术的使用 。 新型能源技术包括液化天然气 l n g、 液化石 6 2 渔业现代化 2 0 1 0年第 3 7卷第 5期 油气 l p g、 氢能、 生物燃料等 ， 以及可再生能源 ， 如 太阳能 、 风能等的使用。从英国 s e a f i s h 的研究 来看 ， 替代能源的发展并不十分顺利， 但也有一些 令人鼓舞的进展 ， 如风能的利用 、 风光互补发电系 统、 油电混合动力技术等。 2 3 1 风能利用 天帆( s k y s a i l s ) 风力推进系统 ( 图 2 ) 已能满足当前商船和渔船 的基本使用要 求 ： 高性能， 张开时间短和实用性强。按风力条件 的不 同， 使用 了空气航行 系统 ( s k y s a i l s y s t e m) ， 渔船每年可节油 1 0 3 0 。在最 佳的风力条 件下 ， 节油可短暂性地达到 5 0 t o 。根据资料， 加装天帆风能设备( 投资花费 6 0万欧元 ) 可节油 2 0 ( 实例为比利时 1 3 0 0马力船舶的“ 天帆” 装 备) 。 飞行系统： 控制摹坑 风筝等 。簟 寄 嘉 标 垂 点 发 射 与 回 收 系 统 ： 、 r l - 图 2 天帆系统组成 f i g 2 sk y s a i l s s ys t e m c o mpo n e n t s 2 3 2 生物柴油的应用 在新西兰 已制造 出完 全使用生 物柴 油的渔船 。该拖 网渔 船长 1 6 m， 船名 为 “ 欢 庆 ( j u b i l e e ) ” 号 。主机 配 置 的是 3 5 0马力的斯堪尼亚发动机( s c a n i a ) ， 可使用百分 之百的生物柴油 ( b i o 0 ) 。海上作业时主机工作 顺利 ， 没有发生过故障， 因此混合生物柴油不会对 渔船的安全产 生负面影 响， 混合 生物柴油能够 “ 清洁” 燃油系统 ， 使系统 中原来积累的污垢松脱 流到燃油过滤器。故改用混合生物柴油后的一段 时问内， 需要更换一次或以上 的过滤器 。使用生 物柴油无需额外的投入 ， 燃油成本和维护成本能 维持不变。使用生物柴油后 的主要优点包括 ： 发 动机表现性能更佳 ， 加油更容易 ， 减少了温室气体 的排放 ， 3艘试用渔船可比使用普通柴油每年减 少 3 5 以上 的温室气体排放。生物柴油 比普通 柴油更具生物可降解性 ， 能在水 中自行分解 ， 因此 外溢到水中后无需清洁打捞。 2 3 3 混合动力技术 近年来 ， 随着发 电机技 术 、 电子电力技术 以及电子能量存储技术的发展 ， 机电一体化的油电混合动力推进技术逐渐地应用 于渔船中。从而节约 了燃 油能耗 ， 降低 了生产成 本。西班牙对 3 0 0艘使用混合动力推进技术的延 绳钓渔船进行 了初步的测算 ， 通过对 混合动力 的 渔船和普 通渔船进行 能耗 的比较 ， 认 为其具有 1 5 的节能潜力 。 3 展 望 捕捞渔业是一种高能耗产业 ， 因此是节能降 耗的重点技术攻关 领域。从 欧盟 的“ 渔业节 能 ( e n e r g y s a v i n g i n f i s h e r i e s ， e s i f ) ” 项 目报告中可 以看出， 欧盟诸 国在应用 了诸 多节能技术与措施 后 ， 捕捞渔业能耗均有不同程度的实际下降， 但其 中只有小部分渔船在经济上能实现盈利。而无法 盈利的捕捞渔业是不可持续发展的。这充分说明 了捕捞渔业节能降耗的艰巨性 。但从上面所述的 例子可以看出， 在全球范围内人们对捕捞渔业 节 能降耗的重要性不仅 已有了充分的认识 ， 而且还 进行 了许多的研究和探索 ， 涌现 出了一批节能新 技术 、 新思路和新措施 。因此 ， 有理 由相信 ， 随着 研究的不断深入 以及技术 的不断进步 ， 渔业节能 一 定具有光明的未来。 口 参 考文献 【 1 i a n v r z q u e z r o w e ，d i e g o i r i b a r r e n ，a l m u d e n a ho s p i d o ，e t a 1 l i n k i n g f u e l c o n s u mp t i o n a n d e e o e ffic i e n c y i n fi s h i n g v e s s e l s e b o l f i r s t i n t e rna t i o n a l s y mp o s i u m o n f i s h i n g v e s l e n e r g y e ffic i e n c y e f i s h i n g ，v i g o ，s p a i n ，ma y 2 0 1 0 2 0 1 0 7 一 l 5 h t t p ： w w w e fi s h i n g e u p a p e r s l i s t p a p e r s 2 l i n k i n g f u e l c o n s u mp t i o na n d_e e o e f fi c i e n c y i n j s h i n g _ v e s s e l s p d f 【 2 p e t e r ht y e d m e r s ，r e g wa t s o n， d a n i e l p a u l y ，l i n b a o f a ，hu e n h e f u e l i n g g l o b a l f i s h i n g f l e e t s 【 j a mb i o a j o u rn al o f t h e h u ma n e n v i r o nme n t 2 0 0 5 ， 3 4( 8 ) ： 6 2 2 - 6 2 8 f 3 t y e d m e r s p e n e r g y c o n s u m e d b y n o r t h a t l a n t i c f i s h e ri e s r f i s h e ri e s c e n t r e r e s e a r c h r e p o t s 9( 3 ) ， 1 2 - 3 4 p u b l i s h e d b y t h e ub c f i s h e r i e s c e n t r e，va n c o u v e r 4 a i v a n o v i o a n d r d n e i l s o n i n fl u e n c e o f t h e t r a w l i n g g e ar o n t h e d r a g f o r c e e b o l f i rst i n t e rna t i o n al s y m p o s i u m o n f i s h i n g ve s s e l e n e r gy effic i e n c y e f i s h i n g，vi g o ，s p a i n，ma y 2 01 0 2 0 1 0 7 1 5h t t p ： w w w e - fi s h i n g e u p a p e r s l i s t p a p e r s 2 2 i n fl u e n c eo f_t h et r a wl i n g _ g e a r_ont h ed r a g_f o r e e p d f 5b v a n ma d e n ” e n e r gy s a v i n g i n f i s h e ri e s ”( e s i f )f i s h 渔业现代化 2 0 1 0年第 3 7卷第 5期 6 3 2 0 0 6 1 7 l o t 3 f i n a l r e p o r t r wa g e n i n g e n i ma r e s 1 3 0 3 2 0 0 9 6 d o m i n i c r i h a n ， n o e l o re g a n ， b a r r y d e a k i n t h e d e v e l o p m e n t o f a” g r e e n t r a w l e r ” e b ol f i r s t i n t e r n a t i o n al s y m p o s i u m o n f i s h i n g ve s s e l en e r g y effic i e n c y e- f i s h i n g， vi g o， s p a i n， ma y 2 0 1 0 2 0 1 0 4 3 7 - 1 5h t t p ： w w w e fi s h i n g e u p a p e rsl i s t p a p e r s 1 t h e d e v e l o p me n t _o f_ a _g r e e n t r a wl e r p d f 7 k e e s t a al， e l l e n h o e f n a g e 1 p u l s e t r a w l o n fl a t fi s h a s a n alt e r n a - t i v e f o r b e a m t r a w l eb o l f i r s t i n t e rna t i o n al s y mp o s i u m o n f i s h i n g ve s s e l e n e r g y e ffi c i e n c y e f i s h i n g，vi g o，s p a i n，ma y 2 0 1 0 2 0 1 0 - 0 7 1 5h t t p ： w ww e fi s h i n g e u p a p e rs l i s t p a p e r s 21 p u l s e t r a w l onf l a tfis h a s ana lt e r n a t i v ef o rb e a m t r a w1 p d f 8 s ala a，h ans e n k，l u c c h e t t i a，p al u mb o v e n e r gy s a v i n g t r a w l i n me d i t e r r a n e a n d e m e r s a l fi s h e ri e s m g u e d e s s o a r e s k o l e v( e d s ) o c e a n e n g i n e e ri n g a n d c o ast al r e s o u r c e s t a y l 0 rf r a n c i s gr o u p l o n d o n 2 0 0 8： 9 61 - 9 6 4 i s bn 9 7 843 41 5 - 4 5 5 2 3 - 7 9 e n e r gy f e d e r a t i o n o f ne w z e al a n d i n e e n e r gy e ffic i e n t wa y s e b o l mi n i s t r y f o r t h e e n v i r o n me n t o f n e w z e al a n d ( 2 0 0 5 ) 2 0 1 0 - 0 9 w w w e n e r g y f e d o r g n z f i s h i n g p d f 1 0d i p 1 - i n g s t e p h a n b r a b e c k s k y s a i l s n e w e n e r gy f o r f i s h i n g t r a w l e rs e b o l f i r s t i n t e rna t i o n al s y mp o s i u m o n f i s h i n g ve s s e l e n e r gy e ffi c i e n c y e f i s h i n g，vi g o，s p a i n，ma y 2 01 0 2 0 1 0 437 1 5 h t t p ： w w we fi s h i n g e u p a p e rs l i s t p a p e r s 1 7 s k y s a i l s ne w en e r g y f o r_f i s h i n g t r a wl e r s p d f 1 1 a n t o n e l l o s al a ， f r anc e s c o d e c a r l o ， g a b r i e l e b u g l i o n i c o r i o l - i s f u e l mass f l o w me t e ri n g f o r f is h i n g v e s s e l s e b o l f i r s t i n t e rn a t i o n al s y mp o s i u m o n f i s h i n g ve s s e l en e r gy ef fi c i e n c y e f i s h i n g ， v i g o ， s p a i n ，m a y 2 0 1 0 2 0 1 0 437 - 1 5 h t t p ： w w w e fis h i n g e u p a p e r s l i s t p a p e rs1 8 co r i o l i s f u e l ma s s f l o w me t e rin g _f o r_f i s h i n g _ ve s s e l s p d f 1 2 n i l s ha r ald s j rs h o 1 d e s i g n c o n c e p t f o r l o w e n e r g y fi s h i n g y e s s e l r i c e s( i n t e r n a t i o n al c o u n c i l f o r t h e e x p l o r a t io n o f t h e s e a )c m 2 0 0 7 m： 0 7 1 3 b i o d i e s e l n e w z e a l and o c e a n f i s h e ri e s b i o d i e s e l b e n e fi t s o n s e a a n d l a n d e b o l t h e e n e r gy e ffic i e n c y and c o n s e r v a t i o n a u t h o ri t y o f n e w z e ala n d( 2 0 1 0 435 1 6 ) 2 0 1 0 - 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