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06:产经上下游
坚守长期主义 七一一所开启绿色动力发展新纪元
  七一一所刚刚中标珠海纯电动游船集成动力系统项目

  记者 刘志良

  日前,由中国船舶集团有限公司第七一一研究所完全自主研制的首款高替代率甲醇燃料中速机CS21DF-M成功交付。这是我国船舶动力装备产业领域政策协同发力、核心技术攻关与产业强链延链的成功典范,标志着我国高端甲醇动力技术正式由前期研发迈入产业化应用新阶段。

  向新能源转型,是未来几年乃至几十年全球航运业脱碳发展的最重要路径。面对船舶新能源动力浪潮,七一一所根据中船集团自主品牌中高速机产业发展实施方案,高瞻远瞩提早布局,坚守长期主义,制定了新一代绿色低碳发动机产品发展路线图,加快以甲醇、天然气、氨为代表的新一代绿色低碳发动机自主研发,加强市场推广,优化供应链布局,加快构建体系化服务能力,不断绘就“双碳”战略目标下的船舶工业减碳“新图景”,开启绿色动力发展新纪元。

  自主研发

  甲醇替代率最高可达95%

  当前,世界上甲醇燃料发动机基本形成了低压甲醇气道喷射和高压甲醇缸内直喷两条技术路线。高压甲醇缸内直喷为迪塞尔燃烧循环,热效率更高,动力更强,甲醇替代率可以超过90%,如果使用绿色甲醇可大幅减少温室气体排放。但同时,高压甲醇对喷射系统和控制系统等发动机关键部件提出了更高的要求。

  七一一所近年来持续加强对绿色低碳发动机核心喷射系统和控制系统等关键技术的攻关,成功开发出多个系列机型的高压共轨及喷射控制系统,并实现规模化应用,填补了我国在该领域的空白,为新型发动机的研发打下了坚实的基础。

  据介绍,此次交付的首批CS21DF-M甲醇燃料中速机由七一一所完全自主研制,拥有自主知识产权,采用了先进的一体式甲醇/柴油喷射系统和智能化控制系统,突破了燃料喷射、高效清洁燃烧、安全防护等多项关键技术,节能减排效果达到世界先进水平,能够完全满足市场对高端甲醇燃料发动机的迫切需求,对推动我国船用发动机技术发展具有重要意义。

  2024年10月,该型发动机通过船级社型式试验,并取得国内首张高替代率甲醇燃料船用中速机产品型式认可证书。该型机的甲醇最高替代率达95%。该型机缸径210毫米,额定转速1000转/分,额定功率1000千瓦,匹配自主研发的高紧凑一体式喷射系统和灵活燃料智能化控制系统,甲醇替代率超过90%,最高可达95%。

  得益于先进的甲醇高压缸内直喷技术,该型甲醇发动机性能与传统柴油机相当,应用绿色甲醇时每年可减碳超5000吨,并减少60%氮氧化物和高达99%硫氧化物排放。同时,该型机还匹配了七一一所自主研制的甲醇减压模块、甲醇阀组单元、甲醇供给系统和甲醇后处理系统,可为客户提供一体化的完整解决方案。

  CS21DF-M甲醇燃料中速机的成功交付,不仅为我国实现“双碳”目标提供了关键技术支撑,更以“中国方案”为全球航运业绿色转型贡献了智慧和力量。

  提前布局

  推动船舶动力向“绿”向“新”发展

  航运业承载着全球约80%的贸易运输量,其碳排放问题一直是国际社会广泛关注的焦点。液化天然气(LNG)、绿色甲醇、绿氨、绿氢被认为是应对碳减排最主要的替代能源。

  作为我国船用发动机领域的“国家队”和先进船舶发动机技术全国重点实验室主依托单位,七一一所凭借六十余年船用发动机研制的深厚底蕴和技术积淀,十几年来,在绿色船用动力“新赛道”上持续加强科技投入和产业链协作,不断推动我国绿色船舶动力向“新”向“绿”发展。

  2012年,七一一所率先启动高性能大功率天然气发动机技术研究,拉开了我国绿色船舶动力转型发展序幕。其自主研发的CS23G气体机使用天然气作为单一燃料,采用预燃室火花塞点火、精确空燃比控制及完善的安全保护技术,实现了天然气高效、稳定燃烧,热效率超过42%,排放可满足国际海事组织(IMO)TierⅢ及中国第二阶段要求。

  2019年,凭借敏锐的市场嗅觉,七一一所快速切入甲醇燃料发动机领域,力争在新赛道实现新突破。基于已开发的先进成熟机型,七一一所成功开发出甲醇高压直喷单一燃料发动机、甲醇高压直喷双燃料发动机两款高替代率甲醇发动机产品,满足我国内河/近海船舶推进、远洋船舶发电对高端甲醇燃料发动机的迫切需求。

  目前,七一一所正同步开展氨燃料、氢燃料技术自主研发,开发的CS27DF-A氨燃料发动机已经通过中国船级社型式认证,氨燃料最高替代率达85%。在氢燃料发动机领域,七一一所也已着手开展预先研究,并制定了技术路线和发展蓝图。

  加之此前为世界首艘超级电容动力渡船“新生态”号、国内首艘油气电混合动力船舶“新长江26007”号、LNG混合动力智能示范船“长航货运001”号、国内首艘48TEU纯电动内河集装箱船等提供全套动力系统,七一一所的纯电、LNG、甲醇三种全新动力技术在内河领域已经实现了全面应用。

  强强联合

  助推产业链协同创新

  在此次甲醇机交付仪式上,七一一所新签订8台套甲醇燃料中速机合同,这标志着我国高端甲醇动力技术正式由前期研发迈入产业化应用新阶段,也是近年来七一一所持续加大绿色船用动力科研投入和推进产业链协作发展的硕果。

  独行者速,众行者远。依托低碳零碳船舶发动机的自主研制,七一一所联动上下游产业链协同发展,构建开放合作的创新网络,携手提升国内船舶动力行业的技术水平,加速船舶动力装备低碳零碳技术进步与产业升级,引领船舶动力绿色低碳转型。2024年,七一一所相继与上海长江轮船有限公司、上海鼎衡航运科技有限公司、武汉创新江海运输有限公司等企业分批签订多船套甲醇燃料发动机供货合同,产品将应用于川江标准船、江海直达船、远洋化学品船等多型船舶。

  此次首批交付的甲醇燃料船用中速机,将作为推进主机应用于上海长江轮船有限公司130米甲醇动力川江标准干散货船,助力长江航道首支规模化运营清洁船队加快投入运营。

  世界船用发动机的全新版图正在悄然发生着改变,也为我国船舶动力产业发展提供了更大的想象空间。以七一一所为代表的船舶、航运、能源企业强强联合,以及甲醇、氨燃料技术的持续突破与配套基础设施的不断完善,有望带动我国绿色动力船舶产业链加速形成新的经济增长点,不断助推我国船舶动力技术向高端化、智能化、绿色化方向创新发展。

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