捕捞渔业节能降耗技术与措施.doc

捕捞渔业节能降耗技术与措施 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550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45以上) 。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06 Lkg 。据大西洋渔业油耗的调查报告，捕捞底层鱼类的各类渔船的油鱼比为2302 700 Lt，平均值约为510 Lt；捕捞中层鱼类的各类渔船的油鱼比为l9159 Lt，平均值仅为62 Lt。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1740 Lt；捕捞无脊椎动物，鱼油比为918 Lt；捕捞扇贝类，鱼油比仅为347 Lt。2 针对捕捞渔业的节能技术 渔船花在航行上的油耗较大，约为捕捞作业耗油量的2倍多。根据资料，渔船捕捞时，渔网的油耗量大约占捕捞能耗的60 。在节能降耗的策略上要重点。21 减少渔船阻力211 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22(以欧洲渔业节能项目ESIF中的意大利606马力船舶为例)；而英国的绿色拖网渔船(Green traw1) ，通过增加船长使渔船变得瘦长，可节油30以上。另外，通过改进船底龙骨的线性结构，又可以节油1020 。212 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ESIF中的意大利606马力船舶为例) 。213 优化渔具 资料显示，渔具类型的改进最多能节油20。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50。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20。又据意大利的有关研究，如果网具使用迪尼玛高强度材料，那么，由于阻力的减小，可实现节油30。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。214 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。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10。22 优化动力推进系统，提高燃油利用效率221 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25(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40 的机械能转化率 )。根据研究，换用较大直径的螺旋浆可节油415 ，需花费2 50035 000欧元(基于意大利606马力渔船和荷兰2000马力渔船)；安装导流管，可节油18 ，需花费35 000欧元(爱尔兰2000马力渔船)；优化系柱拖力可节油154 ，需花费1 500欧元(爱尔兰渔船)；用可调桨替换固定螺距螺旋浆，可节油45 ，需花费30 000欧元(意大利606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。222 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Coriolis燃油流量计系统在意大利做了相应的研究。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GPS数据记录器。该系统分别对两艘功率10002000马力等级，船长2535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(Lh)等数据。45节捕捞作业船速下，油耗为130 Lh，11节的航行速度下，油耗最大，为100130 Lh。通过调研，当渔船行驶速度接近最佳运行点时，可以节油达15 。23 新型能源技术的使用新型能源技术包括液化天然气LNG、液化石油气LPG、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SEAFISH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。231 风能利用 天帆，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，渔船每年可节油1030。在最佳的风力条件下，节油可短暂性地达到50 。根据资料，加装天帆风能设备(投资花费60万欧元)可节油20(实例为比利时1 300马力船舶的“天帆”装备)。 232 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16m，船名为“欢庆(Jubilee)”号。主机配置的是350马力的斯堪尼亚发动机，可使用百分之百的生物柴油(B100)。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间内，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35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。233 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300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15 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(Energy saving in Fisheries，ESIF)”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