在綠色航運轉型的浪潮中，氨燃料正迅速成為全球矚目的“零碳”新星。而在這一技術變革的前沿，中船集團旗下中船溫特圖爾發動機有限公司WinGD正扮演著先行者角色。自2019年起，WinGD便著手氨燃料技術的開發，并將在2025年迎來其首臺氨雙燃料發動機的商業交付。

在本次專訪中，WinGD研發副總裁Sebastian Hensel詳細闡述了公司氨發動機開發的關鍵里程碑、排放表現、安全設計、聯合開發項目以及未來研發方向。

Sebastian Hensel

WinGD

研發副總裁

這是一份航運脫碳路徑圖的縮影，更是全球船東、船廠與技術供應商在邁向凈零排放目標過程中值得參考的行業指南。

信德海事：WinGD目前氨雙燃料發動機的開發處于怎樣的階段？有哪些關鍵節點已經完成？

自2019年起，WinGD便啟動氨燃料技術的研發工作，于2021年開展燃燒技術的開發。經過一系列精心規劃的階段性推進，研發工作不斷取得進展，預計首臺商用氨燃料發動機將于2025年開始交付。

該研發項目取得成功的關鍵之一在于WinGD自主研發的專有技術，例如獨有的全尺寸噴霧燃燒室，可在真實的二沖程發動機工況下觀察燃燒過程。另一項重要的里程碑是在全尺寸單缸機上開展測試，使氨燃燒系統能夠在真實發動機工況下實現快速驗證，并基于噴霧燃燒室和后續臺架試驗獲得的性能和排放預測數據，在全負荷發動機測試中得到確認。全負荷測試已經在公司位于瑞士溫特圖爾的發動機研發與創新中心順利完成。

正如WinGD研發副總裁Sebastian Hensel所說：“我們科學嚴謹的開發路徑獲得回報。在深入研究氨噴射與燃燒原理后，我們成為首個實現100%氨燃料運行、僅消耗5%點火燃油并保持非常低排放的二沖程發動機設計商?！?/p>

信德海事：您能分享一下最近完成的氨發動機測試的排放數據嗎？有哪些亮點？是否符合IMO的相關排放標準？

WinGD X-DF-A氨燃料發動機的氨排放量低于10ppm，氧化亞氮（N2O）排放低于3ppm。氨燃料運行下的氮氧化物（NOx）排放水平遠低于柴油運行時的排放。值得強調的是，這一超低的氨排放表現無需依賴廢氣后處理技術，WinGD因此確認使用氨燃料運行發動機無需配置氨逸出催化器（ASC）。

在燃燒過程中，氨燃料不產生二氧化碳、硫或顆粒物排放，因此被視為極具潛力的替代性船用燃料。實現最佳可持續性需要依靠的“綠色氨”——即利用風能或太陽能等可再生能源生產的氨，而非采用天然氣或煤炭能源生產的氨。只有使用綠色氨，才能真正實現整體溫室氣體排放的減少。

WinGD X-DF-A發動機的設計完全符合國際海事組織IMO的相關法規要求。

信德海事：在使用氨作為燃料的過程中，NOx、N?O等副產物的排放問題一直備受關注，WinGD在控制這些方面做了哪些技術優化？

如前文所述，WinGD X-DF-A發動機在氨燃料運行下的NOx和N2O排放極低，無需安裝氨逸出催化器。整個開發過程中，WinGD始終采用專有技術持續監控和控制排放水平。通過真實工況下的全負荷測試，已充分驗證NOx和N2O排放問題得以圓滿解決。

IMO氮氧化物技術規則（NTC 2008）作為衡量船用發動機NOx排放合規性的重要標準，近期已修訂，新增針對重大改裝或多運行模式發動機的認證要求。這一修訂顯然適用于雙燃料發動機。

然而，正如Sebastian Hensel所指出：“與柴油相比，使用氨燃料時的氮氧化物（NOx）排放顯著更低。這不僅能夠確保發動機符合國際海事組織（IMO）最新修訂的《NOx技術規則》，還意味著我們在發動機調校方面擁有更大的余地以提升效率。因此，我們的X-DF-A發動機在燃油消耗方面將優于傳統柴油發動機。鑒于可再生生產的氨預計將遠高于柴油價格，這對于控制運營成本至關重要。

信德海事：當前的測試是在什么樣的工況下進行的？是否已經模擬或考慮了船用真實航行工況？

X-DF-A發動機的開發嚴格遵循分階段推進策略，確保發動機具備高效、安全、可持續運行能力。從早期燃燒測試與關鍵系統的臺架驗證，到后續的單缸機測試，接著開展了能夠模擬實際船舶工況的多缸機測試，各階段均系統驗證發動機、增壓器配置和控制系統在氨燃料運行下的有效性。

WinGD的全尺寸噴霧燃燒室，使燃燒參數能夠在真實的二沖程工況下得到準確觀測。此外，該發動機的安全設計已獲得多家船級社認可。發動機在正式投入生產前，必須在真實工況下完成充分測試，這一原則始終貫穿開發全過程，全負荷下的運行測試已成功覆蓋發動機在日常工況下的運營場景。

信德海事：從能效角度來看，氨雙燃料發動機相比傳統柴油或LNG雙燃料發動機有怎樣的表現？

WinGD始終致力于在所有研發工作中實現發動機的最佳效率。無論采用柴油還是氨燃料，X-DF-A 雙燃料發動機的效率均與公司現有標準X系列發動機保持一致。此外，X-DF-A發動機在負荷響應能力和動態表現方面與傳統柴油發動機沒有顯著差異?？傮w而言，X系列發動機采用的高壓噴射技術同樣適用于氨燃料運行，從而確保X-DF-A發動機在任何燃料下始終具備卓越的發動機效率。

信德海事：安全性一直是氨燃料的焦點問題之一，WinGD如何在發動機設計中確保其安全性？

氨燃料具有毒性和腐蝕性，因此需要妥善處理和儲存，以保障船員安全和海洋環境安全。WinGD在X-DF-A發動機的設計與開發以及培訓方法上均充分考慮這一點。公司采取開放透明的態度，明確告知船東和運營商，船舶在使用氨燃料發動機時，需進行相應修改和額外工程設計。

WinGD采用系統性方法開發X-DF-A氨燃料技術，始終將安全性和對燃料燃燒特性的深度理解置于首位。目前，該技術已獲得多家知名船級社的原則性認可AiP，為船東和運營商提供安全保障，首批發動機預計將于2026年投入運營。WinGD現正與船廠和首批客戶緊密合作，確保從安全設計到安全安裝和運行的有效落地。

為支持氨燃料的應用，WinGD開展了覆蓋各方面的培訓課程，重點強化安全意識，并提供控制系統邏輯及機械部件的培訓。此外，公司還積極協助運營商和海事院校制定氨燃料使用的培訓大綱，例如與AET和馬來西亞海事學院（Akademi Laut Malaysia）的聯合項目。

針對氨燃料發動機，風險評估（如HAZID）是強制性要求。WinGD在X-DF-A發動機設計過程中，充分考慮船級社規范及國際氣體運輸船舶規則（IGC Code），采用了各項設計預防措施和應對措施。此外，發動機艙安全要求也是公司培訓課程的重要組成部分。

信德海事：目前有哪些船東或船廠參與了你們的聯合開發項目？是否有氨動力新造船項目已經確認采用WinGD方案？

截至目前，WinGD已獲得約30臺X-DF-A氨燃料發動機訂單，缸徑涵蓋52至72，應用于散貨船、氣體運輸船、集裝箱船和油輪等多種船型。首批發動機將于2025年年中交付，用于Exmar LPG擁有的氨運輸船及CMB.Tech運營的散貨船，船舶將在韓國和中國建造。

聯合開發項目在推動氨燃料X-DF-A發動機市場化過程中發揮了關鍵作用。例如，WinGD與瑞典海事技術領先企業Alfa Laval、美國船級社ABS及韓國K Shipbuilding簽署了諒解備忘錄，合作開發氨燃料MR型油輪設計，該設計將采用WinGD的6X52DF-A發動機。

在該合作項目中，WinGD與KSB共同制定適用于船型和所選發動機的燃氣系統規格，Alfa Laval負責提供燃氣系統的詳細設計文件，ABS則負責設計審核并簽發原則性認可AiP。

WinGD研發副總裁Sebastian Hensel表示：“我們相信，合作伙伴關系是行業未來發展的關鍵，尤其是在幫助行業實現凈零排放目標方面。與志同道合的伙伴合作，是WinGD氨燃料發動機開發的基石，我們與多家行業伙伴圍繞船舶設計和船員培訓展開合作，助力氨燃料發動機的部署以及航運業安全應用能力的提升?！?/p>

信德海事：氨燃料的商業化落地還面臨哪些主要挑戰？例如燃料可獲得性、供應鏈、船級社規則等方面。

當前，制約氨燃料在航運業廣泛應用的主要挑戰在于儲存和加注基礎設施。氨燃料的安全高效處理需依賴專用設備和設施，而目前航運業在這一領域仍較為欠缺。為了實現氨燃料從現有供應網絡到船舶加注的全鏈路服務，相關基礎設施建設將需要大量投資與各方協同。

在燃料本身方面，低碳氨（綠氨、藍氨）的技術成熟度和產能仍處于較低水平，盡管隨著市場需求增長，這一領域正在快速發展。預計綠色或藍色氨的成本將是傳統船用燃料的數倍，但隨著生產規模化及碳價機制的推進，長期成本有望下降。

氨燃料作為低碳船用燃料，具備顯著潛力，有望引領航運業邁向更清潔、更可持續的未來。盡管挑戰依然存在，但持續的研發工作正在為氨燃料在航運業的廣泛應用鋪平道路。

在監管層面，國際海事組織IMO自2021年起啟動了氨燃料相關監管進程，并已發布《氨燃料船舶安全使用臨時指南》。該指南為船舶設計與運營實踐確立基本安全標準，涵蓋燃料儲存系統、加注操作、防火安全及毒性防控等關鍵領域。

與此同時，各大船級社也正在制定或已發布關于氨燃料船舶的船級符號規范，明確氨燃料船舶的特定技術要求。

信德海事：作為全球綠色航運轉型的一部分，您如何看待氨與其他替代燃料（如甲醇、氫）之間的競爭與互補關系？

WinGD認為，不同的替代燃料將在航運業邁向凈零排放的進程中各自發揮作用。氨、甲醇、液化天然氣和生物燃料等都將在不同應用場景下得到利用，因此不存在“競爭關系”。燃料的選擇將主要取決于具體船舶的運營特性。

Sebastian Hensel指出：“各種可持續、可再生燃料的生產正在不斷推進，但長期可獲得性和成本仍存在不確定性。WinGD致力于提供可靠、高效的發動機設計，支持各種候選燃料的脫碳應用。”

目前，LNG被廣泛視為一種過渡性替代燃料，在常規柴油與未來低碳或零碳燃料之間起到橋梁作用。展望未來，無論是合成LNG、綠色氨還是綠色甲醇，電燃料（e-fuels）都將成為最具前景的未來燃料選擇。

氨燃料能量密度較高，無需加壓或超低溫儲存，但由于其具有毒性和高度腐蝕性，操作難度大，因此必須嚴格執行安全協議。

甲醇目前主要通過天然氣制取，但若采用來自可再生能源的氫氣和回收碳生產綠色甲醇，則可實現碳中和。甲醇的最大優勢在于其易于儲存。

生物柴油也是一種選擇。生物質衍生燃料具備作為碳中和能源的巨大潛力，可通過多種形式應用于柴油機或燃氣機，可作為添加燃料或單獨使用。其推廣面臨的最大挑戰在于原料的可獲得性有限。

氫燃料在船舶應用中的潛力較為有限，主要因為其體積能量密度低，儲罐尺寸需接近LNG儲罐的兩倍，加之其易爆性和腐蝕性，這些都是重大挑戰。因此，氫燃料未來主要可能作為其他燃料（如氨、甲醇）的基礎原料使用。若通過可再生能源電解制取，氫基燃料將能實現溫室氣體零排放。

WinGD旗下豐富的單燃料和雙燃料發動機產品線，能夠支持船東選擇多種燃料路徑，助力航運業實現脫碳轉型。

信德海事：接下來WinGD在綠色燃料方面還有哪些研發重點？我們是否可以期待未來在其他零碳燃料方面的突破？

在WinGD，我們始終高度重視研發工作，專注于為新一代低速發動機開發領先的可持續技術。除了X-DF-A氨燃料發動機系列的持續開發外， 公司首臺甲醇燃料發動機已順利完成海上試航 。這臺十缸、920mm缸徑的X-DF-M發動機將用于一艘16000標準箱的集裝箱船，是迄今為止全球建造的最大型甲醇燃料發動機。WinGD研發副總裁Sebastian Hensel表示：“隨著業界對甲醇燃料關注度的提升及相關法規的日益明確，我們預計X-DF-M平臺將成為全球航運業溫室氣體減排的重要推動力量?！?/p>

將甲醇燃料能力納入WinGD發動機產品系列，進一步豐富深海航運運營商實現脫碳轉型的選擇，現有選項還包括成熟的X-DF LNG雙燃料發動機平臺以及氨燃料X-DF-A平臺。目前，已有62臺X-DF-M發動機獲得訂單，使訂單缸徑覆蓋520mm至920mm，與柴油燃料X系列發動機在缸數配置和功率等級上保持一致。

通過使用生物質或可再生能源結合碳捕集技術，甲醇燃料能夠實現低碳排放生產。這一燃料路徑的發展——以及類似的綠色氨和電制柴油（e-diesel）路徑——將成為航運能源轉型的關鍵，同樣重要的還有能夠適配這些新興低碳和零碳燃料的發動機技術。

WinGD持續推進創新技術開發，致力于為旗下柴油、LNG、氨燃料和甲醇燃料發動機產品組合實現最高效率。公司壓縮比可變技術VCR正是這一理念的典范。該技術適用于所有WinGD X-DF雙燃料發動機，包括X-DF-A和X-DF-M版本，能夠消除雙燃料發動機與單一燃料發動機之間的性能差異，大幅提升配備X-DF發動機船舶的運行靈活性。

WinGD研發戰略始終聚焦于為客戶實現最佳經濟效益和環境效益，無論選擇何種燃料。為此，我們密切關注未來的排放法規以及對傳統燃料和新型替代燃料的要求，不斷推進技術創新，助力航運業邁向可持續發展。

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