技术简要描述

围绕船舶动力装置绿色高效的迫切需求，本项目成果突破船舶绿色智能集成创新关键技术，提出了联合智能航行与深度净化双重措施的船舶清洁高效航行新方法，实现了绿色高效理念从航行规划到排放净化的有机协调。自主研制了航行智能脑系统、低压SCR深度脱硝尾气净化关键设备，解决了动力装置动态优化工况运行，实现了船舶营运经济收益与环保收益的同步提升，同步改善了海洋环境大气污染减排与碳排放强度。

技术信息

对照国际防止船舶造成污染公约附则VI船舶废气排放相关规定，氮氧化物排放低于3.4 g/kW·h，能效水平提升2-5%。

商业应用情况

1. 船舶尾气净化处理技术，通过专业权转让授权聚方(大连)环保技术有限公司取得本研发团队部分尾气净化技术及商业应用权，转让金额共计10万元。 2. 节能高效航行智能脑系统，部分成果应用于渤海船舶重工有限责任公司、武船造船厂相关项目，合同金额超千万。

设备投资

本项目以一艘安装10MW主推进柴油发动机的远洋船舶为例，本项目设备投资主要包括两大系统：航行脑系统与低压SCR脱硝系统，主要所需设备列举如申报书全文表1，所有设备的技术寿命为15年，满足绝大多数船舶的全寿期服务需求。根据财务成本管理相关准则，设备折旧年限按照机械设备和电子设备两大类划分，其中机械设备类折旧年限为10年，电子设备的折旧年限为3年。此外，SCR脱硝系统和航行智能脑系统属于核心设备，到期残值率设定为5%，其他设备残值率设定为1%。 所有初始投资都在第一年内完成，且系统加装从加工制造到施工调试完成需要占用船坞改造工期为2个月。对于新造船舶与现有船舶安装费用考虑为80万/10WM。据测算，SCR脱硝系统的初始投资为350万人民币/10WM，可实现的减排效果估算为8kg氮氧化物/MWh。预计设备自重约5吨，尺寸约2.3m×2.3m。烟气检测分析设备是实船重要的排放定量监测手段，采购设备投资为100万/套。航行智能脑系统投资220万元。其他附属设备投资50万元，如管系附件、电气附件等。预计总设备投资合计800万元。

年运行维护费用

安装本项目设备的船舶按每年在排放控制区内航行4000小时计，催化剂运行成本费用40元人民币/MWh，每三年需要更换一次催化剂，催化剂加工制造费为40*10*4000/10000 =160万/三年。每年需要投入的尿素原料消耗为220吨/年，船用尿素工业价格按0.25万元/吨计，则尿素运行成本费用为220*0.25 =55万元/年。加装本项目技术装备，目标船的主动力装置预计可以减少氮氧化物排放量为8*10*4000/1000 =320吨/年。基于这些数据获得本项目运行维护费用如申报书全文表2所示。水电费预计10万元每年，人工及管理费预计20万元每年，修理费按设备投资的2%计为12.4万元，设备折旧费用为96.41万元（按财务规定折旧年限计算）。

投资回收期

根据本项目初始投资、运行维护费用及附加环保效益分析，分析项目现金流及投资回收期，结果如申报书全文表3所示。假设企业所得税率为25%，且假设所有设备按照直线摊销法，则本项目由于突出的环保效益，在投资的第2.70年即可实现完全回收（静态投资回收期）。

综合效益

附加效益主要是减少排放所引起的氮氧化物税费减免经济效益。以北欧航运发达国家挪威补贴政策为例，自2007年起，挪威开始对包括航运、铁路和航空等在内的行业征收氮氧化物税。运营功率超过750 kW的发动机、10 MW以上的锅炉或发生燃烧行为的企业，须缴纳氮氧化物税。2020年的收费标准是每排放1 kg氮氧化物的税费为22.69挪威克朗，相当于17元人民币。所有在挪威领海内排放废气的船舶，无论国籍均需缴纳氮氧化物排放税。以此为附加环保效益测评依据，由设备投资与运行维护费用分析可知，对于10MW的发动机安装本项目系统，预计将取得8kg氮氧化物/MWh的减排量，若按挪威排放控制区内航行4000小时/年，则减免的排放税为8*10*4000*17/10000=544万元/年。由此说明，本项目附加效益显著，通过加装本系统有望获得挪威港口544万元/年的环保补贴。 此外，无论是否在排放控制区内，船舶主动力装置的燃油成本始终是船舶营运的最主要开支。本项目通过航行脑系统优化主动力装置运行效率，将有望为船舶实现能效提升2-5%，这样一项燃油节省，将为降低船舶营运燃油成本支出发挥重要作用。

技术成熟度

研发团队于2011年开始研制攻关船舶绿色智能技术及支撑装备，历经10年研究，已申报授权15项自有核心知识产权发明专利成果，项目技术成熟度等级为中。通过产学研合作，研发团队与渤海船舶重工有限责任公司、武昌船舶重工有限责任公司、聚方(大连)环保技术有限公司等企业团队协作攻关，核心技术经过了实验室原理验证、小试装置验证、中试台架及实船航行等环节技术验证，部分试验场景如申报书全文图4所示。其中，智能航行单项技术在国内百吨级无人智能海上航行器上得到了应用检验；部分专利成果已转化给聚方(大连)环保技术有限公司市场推广。 针对船舶动力装置建立了合理的排放控制优化工艺路线，并在大型低速二冲程柴油机试验中得到了检验。国际上同类船舶废气处理装置产品已有实船应用案例报道，且在船舶尾气净化方面发挥了良好的环保作用。相比已有技术，本项目从智能管理与后处理净化两方面入手，一方面提高船舶智能能效管理水平，减少污染物排放，另一方面通过污染物排放控制技术减少尾气排入大气。通过两方面措施的有机协调，实现船舶高效清洁航行，具有更加突出的市场竞争优势。

技术适用性

我国与一带一路国家已构建了繁荣的海上丝绸之路，承担了90%以上的国际贸易货运量。而排放控制区范围日益扩大，对贸易通道沿线国家（如马来西亚、克罗地亚等）产生环保压力。为此，本项目突破清洁高效航行集成创新关键技术，为排放控制区内一带一路国家提升排放履约能力和航运竞争力提供了匹配支撑。 技术适合于新造或改造船舶，安装涉及少量机舱改造，船舶需满足自动化机舱基本要求。通过简单操作培训可实现设备的运行维护。

技术稳定性

本项目装备核心技术已得到渤海船舶重工有限责任公司、武昌船舶重工有限责任公司、聚方(大连)环保技术有限公司等企业的应用检验。通过实验室级别、台架级别及实船级别的循序渐进的技术迭代，本项目核心技术装备已验证可取得良好的环保净化能力及一定的循环处理能力。在市场竞品方面，单独的SCR脱硝废气净化产品已有实船应用案例，并取得良好的环保效益和技术可靠性验证。因此，在已有市场应用及成熟技术装备基础上，本项目装备突破关键核心技术，实现能效提升与废气净化的协同优化，整套系统的工程技术稳定性具有较高的可行度。 此外，从技术本身稳定性分析：一方面，从船东及航线设计出发，分析排放法规等对设备连续使用的作业时长需求，本项目将设计符合满足要求的技术持续服务性能。另一方面，本项目核心技术确定了装备运行参数的最佳工况组合及边界特性，为应用提供了良好的理论支持，分析了装备性能衰减的主要运行影响因素，以及提出了性能预测及维护保养的主要措施。

技术安全性

本项目的绿色智能集成创新核心技术完全自主可控，没有明显的系统风险和二次污染。尿素可参照现有实船产品及类似固体化学品的存储与管理。本项目技术所需上游资源渠道丰富、原料充足，配套专用设施依赖性低、可兼容现有码头配套设施，船东接受度高、投资回收周期短、见效快。

知识产权转让

本项目所提的船舶绿色智能集成创新技术的全部知识产权均为国内高等院校科研人员自主研发，自主可控核心关键技术。本项目所属核心技术专利知识产权归属于两所高校，由华中科技大学牵头，联合大连海事大学共同完成。其中华中科技大学在智能船舶航线规划及智能航行、高级氧化处理船舶废气多污染物等技术领域掌握核心技术，大连海事大学在绿色船舶污染控制、船舶清洁尾气技术成套装备工程化等技术领域掌握关键技术。 围绕船舶智能航行、绿色减排等领域关键科学或工程问题，本项目技术开发团队历经多年潜心科研攻关，取得一系列行业突破性成果。近5年内，团队主要成员申请并授权发明专利15项。核心技术成果荣获第41届日内瓦国际发明展铜奖与第22届全国发明展览会发明创业奖之项目奖金奖。在高校鼓励和促进高校科技成果转化的政策支持下，团队已将部分专利成果转化至企业，转让额度10万元。本项目相关核心技术通过项目合作形式与渤海船舶重工有限责任公司、武昌船舶重工有限责任公司等进行了技术合作与转移，合同金额累计高达2000万元以上，且在国内代表性重要智能海上装备上进行了示范应用。