船舶和海洋技术 船舶设计 CNG和LNG推进系统标准立项发展报告

*船舶和海洋技术船舶设计CNG和LNG推进系统标准立项发展报告EnglishTitleStandardizationDevelopmentReport:Shipsandmarinetechnology—Shipdesign—CNGandLNGpropulsionsystem摘要随着全球航运业温室气体减排目标的日益严苛以及国际海事组织（IMO）相关法规的逐步生效，液化天然气（LNG）和压缩天然气（CNG）作为清洁替代燃料，在船舶推进系统中的应用正经历快速发展。本报告旨在对国际标准化组织（ISO）发布的《船舶和海洋技术船舶设计CNG和LNG推进系统》（ISO10665:2024）标准进行全面解读与分析。报告首先阐述了该标准制定的行业背景，包括全球航运脱碳压力、天然气动力船舶市场增长以及现有标准体系的不足。其次，深入剖析了该标准的核心技术内容，涵盖了CNG和LNG推进系统的设计原则、安全要求、燃料储存与输送系统、动力装置集成以及关键检测与试验方法。报告指出，ISO10665:2024作为一项全新的国际标准，填补了针对CNG和LNG推进系统船舶设计的专项标准空白，为船舶设计方、设备供应商、船级社及船东提供了统一的技术准则。该标准的发布不仅有助于提升天然气动力船舶的安全性与可靠性，更对推动航运业能源结构转型、促进全球船舶工业的技术协同发展具有里程碑式的意义。报告还重点介绍了主导该标准研制的国际标准化组织船舶与海洋技术委员会（ISO/TC8），并对其在推动全球海事标准化方面的权威地位与核心作用进行了详细梳理。关键词船舶设计；LNG推进系统；CNG推进系统；国际标准；ISO10665:2024；清洁燃料；安全准则KeywordsShipdesign;LNGpropulsionsystem;CNGpropulsionsystem;Internationalstandard;ISO10665:2024;Cleanfuel;Safetyguidelines正文1.标准立项背景与行业需求在全球应对气候变化的大背景下，国际海事组织（IMO）已明确提出至2050年较2008年减排50%的初步战略，并持续强化船舶能效设计指数（EEDI）与现有船舶能效指数（EEXI）等强制性要求。在此驱动下，航运业正加速从传统重油向低碳、零碳燃料转型。天然气，尤其是液化天然气（LNG），凭借其技术成熟度高、储量丰富、燃烧产物几乎不含硫氧化物与颗粒物，且能显著降低二氧化碳排放量约20%-30%的优势，成为当前替代燃料的首选。与此同时，压缩天然气（CNG）在特定中小型船舶、内河航运及近海运输中也展现出独特的应用潜力。然而，天然气推进系统的应用并非一蹴而就，其涉及的高压/低温储存、燃料供应、安全监控及风险控制等环节对船舶设计提出了全新挑战。在ISO10665:2024发布之前，国际上缺乏一套专门针对船舶CNG和LNG推进系统设计的统一、全面的国际标准。现有的标准体系多散见于船级社规范（如DNV、LR、CCS的入级规范）、国际气体燃料动力船安全规则（IGFCode）以及部分国家的国内标准中。这种分散的格局导致各国船厂、设计院及设备商在技术路径、安全冗余设计、接口兼容性等方面存在显著差异，增加了跨国合作的复杂度与合规成本。因此，制定一项权威、统一的国际标准，对CNG和LNG推进系统的核心设计要素进行规范化，成为全球海事界的迫切需求。这不仅是保障船舶安全运营、降低技术风险的必要手段，更是推动全球天然气动力船舶产业链上下游协同发展、促进技术公平竞争与贸易便利化的关键基石。ISO10665:2024正是响应这一行业呼声而正式立项并出版。2.标准主要内容与技术要点解析ISO10665:2024《船舶和海洋技术船舶设计CNG和LNG推进系统》作为一项现行国际标准，系统地构建了船舶采用CNG或LNG作为推进燃料的设计框架。该标准并非对IGFCode的简单复制，而是从船舶总体设计角度出发，聚焦于推进系统与船体、稳性、管系、电气及消防等关键系统的集成与接口要求。其主要技术内容涵盖以下几个方面：2.1设计原则与总体要求标准首先明确了基于风险的顶层设计原则。它要求设计方必须进行全面的危险识别（HAZID）和风险分析（HAZOP），并以此为基础确定燃料系统的安全等级、冗余设计准则及保护层设置。这些原则强调“本质安全”，即通过合理的布置（如将燃料加注站、储罐与机舱、居住区隔离）和系统设计，将潜在的风险降至可接受的水平。同时，标准对船舶的稳性、破损稳性以及残存能力也提出了与燃料装载状态（特别是部分装载或空载）相关的特殊校核要求。2.2燃料储存系统针对LNG（低温，约-162°C）和CNG（高压，约20-25MPa）截然不同的物理特性，标准分别对其储存系统进行了详细规定。*LNG储罐：主要涉及C型独立储罐（最常用形式）。标准规定了设计压力、材料选择（如9%镍钢、不锈钢或铝合金）、绝热层结构、晃荡效应分析、液位、压力和温度监控等要求。特别强调了储罐的防超压、防泄漏及真空失效保护措施。*CNG储罐：主要涉及高强度钢、铝合金或复合材料缠绕气瓶。标准规定了水压试验、疲劳寿命分析、爆破压力安全系数以及充放气循环下的性能衰减评估方法。对储罐的安装、绑扎和防冲击保护也提出了明确要求。2.3燃料供应与处理系统标准对从储罐至发动机的燃料输送全过程进行了规范化，包括：*燃料处理模块：规定了气化器、热交换器、增压泵、调压阀组的设计与布置要求，确保发动机入口的燃料参数（温度、压力、流量）稳定可靠。*管道系统：对LNG和CNG管路（尤其是低温金属管道与高压复合软管）的选材、壁厚计算、应力分析、焊接要求、支撑方式与泄漏探测进行了详细规定。*通风与气体探测：规定了机舱、储罐室、燃料准备间等封闭空间的可燃气体探测、通风（防爆型）及安全泄放系统的设计与联动控制要求。2.4推进控制与安全系统标准将推进系统的安全性提升至系统级，要求：*监控与控制系统：实现对燃料系统状态的全天候监控，具备自动报警、逻辑连锁与安全关停功能。*燃气安全系统：包括主燃料阀的快速切断、双壁管路的正压通风与可燃气体监测、以及针对不同故障模式的“本质安全型”关闭逻辑。*消防系统：规定了针对气体燃料火灾（如B类或稀薄燃烧火灾）的专门消防系统设计，如干粉灭火、水雾系统、水幕系统以及防火分隔要求。3.标准对行业的影响与价值ISO10665:2024的发布，标志着全球天然气动力船舶设计迈入了一个标准化的新时代。其核心价值体现在以下几个方面：1.提升全球设计一致性：该标准为全球船舶设计师提供了一个通用的技术语言和最佳实践集合，缩小了不同船级社、不同国家之间技术规范的差异，使得设计师、船厂和设备供应商能够基于统一标准进行协同开发。2.降低风险与成本：通过明确的设计规范和风险分析要求，该标准帮助设计方识别并规避早期设计中的潜在缺陷。这有助于减少建造阶段的返工、避免运行后的事故风险，并降低制造商的合规不确定性与认证成本。3.促进创新与竞争：标准为非歧视性的技术中立准则，并未指定特定的设备品牌或技术路线（如双燃料发动机或纯气体发动机）。这鼓励了船舶推进系统的创新（如LNG与电池混合动力、CNG与柴油共轨技术等），并形成了一个更加开放、公平的竞争环境。4.助力全球减排目标：该标准扫清了天然气动力船大规模建造与运营的技术障碍。标准的实施将进一步推动船东和运营商采用LNG/CNG作为替代燃料，从而加快航运业脱碳进程，有力支持IMO的减排战略目标。4.主要起草单位：国际标准化组织船舶与海洋技术委员会（ISO/TC8）ISO10665:2024标准由国际标准化组织（ISO）下属的船舶与海洋技术委员会（ISO/TC8）负责制定与维护。组织性质与地位：ISO/TC8是国际标准化领域中负责船舶与海洋工程技术领域的权威组织之一，其工作范围涵盖船舶设计、建造、修理、拆解，以及船上设备和海洋结构物等众多领域。作为ISO体系下的核心技术委员会，ISO/TC8由来自全球90多个国家的标准化机构（如美国的ANSI、中国的SAC、日本JISC、德国DIN等）的代表组成，其制定的标准在全球海事界具有最高的权威性和最广泛的认可度。ISO/TC8下设多个分技术委员会（SC），如SC1（救生与消防）、SC3（管系与机械）、SC5（航运与船舶安全）等，共同构成一个完整的国际海事标准体系。标准制定过程：针对ISO10665:2024，ISO/TC8启动了标准的立项与研制工作。该过程遵循ISO的透明、公开、协商一致原则，通常包括以下阶段：1.新工作项目提案（NP）：由某个成员国（如日本或中国）基于行业发展需求提出提案，经多国充分讨论后，由ISO/TC8全体成员国投票通过立项。2.工作组（WG）研制：成立专门的工作组（WG），召集来自全球的顶尖专家（包括船级社代表、船厂、发动机厂商、设备商、高校及研究机构），针对技术条款进行多轮深入研讨、实验验证与文本起草。3.委员会草案（CD）与DIS投票：形成委员会草案后，发送至所有成员国征求意见。经过数轮修改与反复的投票循环，形成国际标准草案（DIS）。4.最终国际标准草案（FDIS）与发布：FDIS获得至少三分之二参与投票的成员国支持后，经ISO中央秘书处审核，最终以国际标准的形式正式发布。ISO/TC8的日常工作由常设秘书处（目前由荷兰皇家海事研究所（MARIN）承担秘书处工作）协调执行。在ISO10665:2024的研制过程中，该秘书处发挥了关键作用，负责联络各成员国专家、组织国际会议（线上与线下）、处理技术争议并负责标准的排版与出版工作。此外，该委员会还通过召开年会、研讨会等形式，推动标准的宣贯与应用，持续收集反馈意见，为后续的标准修订提供依据。正是基于ISO/TC8的专业性与权威性，ISO10665:2024得以成为一个凝聚全球智慧、平衡各方利益的通用技术文件，为全球天然气动力船舶的设计、建造与运营提供了坚实的标准化支撑。结论ISO10665:2024《船舶和海洋技术船舶设计CNG和LNG推进系统》的发布，是国际海事标准化领域的一项里程碑式成果。该标准首次从船舶总体设计的高度出发，系统性地整合并规范了CNG与LNG推进系统在设计、集成、安全与风险控制等方面的关键技术要求，弥补了国际标准体系的空白。展望未来，随着航运业脱碳目标的日益艰巨，以及新技术（如氨、甲醇、氢以及其他低碳/零碳燃料）的快速涌现，船舶推进系统将进入一个更加