船员能力:替代燃料时代的培训缺口
本页根据 EMSA / DNV《TRAINALTER》(2024-12,144 页)。范围是液化天然气、生物燃料、甲醇、电池、燃料电池、氨和氢的船员能力,以及网络安全。EMTER 估计,到 2030 年代中期可能有多达 80 万名海员需要新燃料与新技术的安全操作培训。
来源:EMSA / DNV《TRAINALTER》(2024-12)· 资料库
覆盖范围
研究报告识别了替代燃料与能源系统的船员专项能力,覆盖:LNG、生物燃料、甲醇/乙醇、电池-混合电力与 BESS、燃料电池、氨、氢,以及网络安全。研究由六项任务构成:
| 任务 | 内容 |
|---|---|
| A1 | 现状分析:访谈 + 文献审查 |
| A2 | 能力目录:LNG / 生物燃料 / 醇类 / 电池 / 燃料电池 |
| A3 | 氨与氢的新增能力 |
| B1 | 能力演示方法 |
| B2 | 结构化培训(含氨培训大纲 Basic 与详细版) |
| B3 | 教员培训(train-the-trainer) |
附录 A 为完整能力目录。研究结论
现有培训停在哪
受访专家把现状写成因果循环:培训机构等主管机关定要求,主管机关等培训机构拿出课程。航运公司因此难以说明培训投入,培训中心也难以置办设备。行业在等 STCW 写出替代燃料的培训要求。
成熟度差得很开。液化天然气的培训和能力要求已经比较完整。甲醇有 IMO 临时安全导则,能力项指向 IGF 和 STCW,但重点几乎全在甲醇。生物燃料与常规燃料相近,额外能力最少,但操作特性不同,船员仍须知道具体差别;长期海上经验有限,维修量有增有减,热值和排放也会影响航次计划。
电池已经上船,供应商教操作,维护多留给专门队伍,应急程序的知识和能力仍然少。燃料电池按电池本身单独看,周围燃料系统另计;固体氧化物、质子交换膜和高温质子交换膜的特性不同,能力项也不同。氨作为燃料的能力和知识很少:氨货已经运了几十年,作为燃料的专门规则和推进实船当时都还没有,现有文件讲的是毒性和货载。氢的文件同样少,能力项要覆盖可燃、爆炸和围护困难。
市场上已有替代燃料的通识短课,对象多是公司岸基决策人员,对船员开放,不能用来发证。主机和燃料电池厂家给买设备的船东和船员做设备培训。船东办公室缺替代燃料经验时,常见做法是聘用气体船资历的机务主管。网络安全对所有计算机化燃料系统都适用,研究按通项写,不按每种燃料分开。
工作坊对照 STCW 现有知识、理解和熟练要素,没有把哪一条整条标成可以删掉。原因有两条:多数替代燃料还没有全面上船;使用替代燃料时仍可能保留备用的常规燃料系统。
研究结论 TRAINALTER 总览与第 4.3 节。能力按船上职务和 STCW 功能列出,供以后写入 STCW 第 II、III 或第 V 章。
能力目录:每种燃料要会什么
报告的任务 A2 把 LNG、生物燃料、甲醇、电池与燃料电池的能力写成 STCW 式的表格,按船上功能组织,每格给出危害、建议能力和熟练要素。下表把各表的范围归并到一起,便于对比。甲醇、电池和燃料电池三张表最细,因为这三类的运行经验少、危害又集中在人身上。
| 系统 | 能力覆盖的功能与要点 |
|---|---|
| LNG | 基于 IGF 规则与现行能力要求,围绕低温、蒸发气、放空、气体探测、紧急关断和加注展开;报告把它列为成熟度最高的一类,专项新增能力相对少。 |
| 生物燃料 | 与常规燃油最接近,额外能力最少。仍需掌握物性与操作差异、长期海上经验有限、维修量有增有减,以及热值和排放对航次计划的影响。 |
| 甲醇 | 危害与风险、个人防护、航次规划、储存、供油系统、发动机、安全系统、加注、应急、维护、舱况、通风、惰气系统,共 13 类,是覆盖面最宽的一张表。要点见下方。 |
| 电池与混动 | 电池特性、火灾预防、电池火灾、运行、寿命与老化、通风、使用限制。高压与热失控是核心,电池无法像液体燃料那样卸能。 |
| 燃料电池 | 安全概念与屏障、受限的维护、SOFC 高温、燃料污染、负荷响应迟、失效监测、应急、安全系统、寿命,共 9 类。范围限于电堆本身,周围燃料系统并入对应燃料的能力表。 |
甲醇。危害面包括中毒、腐蚀、可燃和毒性:要知道闪点、爆炸下限与上限、自燃温度、摄入或吸入的致命量、暴露限值,以及症状可能在暴露后 72 小时才出现。防护包括自给式呼吸器和化学防护服、便携式气体检测仪和甲醇专项急救。航次要会读规则、读油位、估算消耗和用油后的稳性、办理许可并摸清加注点。储存涉及舱型、氮封、舱连接、双壁管和洗舱水处理。供油系统涉及泵舱、温度控制、密封油、增压喷射、带双阻断放泄和氮吹扫的燃油阀组、燃油监测。发动机涉及启停、原理、通风、运行限制、引燃油和排空吹扫。安全系统涉及气体与火焰探测、位置、自动安全功能、紧急关断和防爆设备。加注要会风险评估、检查单、船岸对齐、泵率、回气、接地与静电、惰化吹扫。应急要认得泄漏迹象、选对灭火剂、注意甲醇火焰不易看见,以及液舱受火时的沸腾液体扩展蒸气爆炸风险。
电池。运行人员要懂高压和电气基础,知道总谐波畸变、共模电压、串与模块的结构,以及电池不能断电这一点:与液体或气体燃料不同,电池无法紧急排放,储能本身就是火灾风险。通风要在散热和爆炸风险之间取舍:加大通风提高氧含量、可能助燃,关小通风限制氧含量、又会积聚可燃气。电池火灾的烟气包括氟化氢、氰化氢、一氧化碳、二氧化氮、氯化氢、苯和甲苯;用水灭火可能造成短路,用某些药剂在高温下会生成有毒气体。船员要明确哪些维护不能自己做,留给专业队伍。
燃料电池。安全概念靠隔离、双屏障、通风或惰化、泄漏探测和紧急关断。质子交换膜对燃料杂质敏感,LNG 要先脱硫,高温型耐受更好。电堆对负荷变化响应慢,所以常与电池配套。固体氧化物工作温度高,可能成为点火源或烫伤源,冷却失效要限制高温扩散;缺燃料时快速降温会损伤电堆;高温会把燃料裂解出氢,一旦泄漏可能点燃,尾气里也可能有未燃氢。
研究结论 TRAINALTER 表 3-2、表 3-3、表 3-4、表 3-5。每格的知识、理解和熟练要素在报告原文。
每格到底要会到什么程度
附录 A 是前面能力表的逐格展开:每条能力按“知道、理解、会做”三档写熟练要素。生物燃料的条目最少,甲醇、电池、燃料电池、氨和氢依次加深。前面一节是归并视图,本节是逐格视图。
生物燃料(8.2)。七格。通识一格:燃料类型与掺混、适用规则、油品质量、与密封件的反应、操作泄漏与同量 MGO 的环境比较、降解速率,会读物料安全数据表、会穿防护、会用逃生设备。航次规划一格:各类型发动机效率、对 NOx 排放的影响(FAME 倾向升高、HVO 与 MGO 相当)、密度与热值对续航的影响。储存与清洁一格:储存时间有限、变质迹象(蜡化与胶化)、酸化腐蚀、表面张力低导致的法兰渗漏,会洗舱、会验证材料兼容性、会控温和控粘度。规则一格:掺混在港内或船上的要求,会做 MARPOL 排放监测与报告。发动机三格:润滑性与粘度对燃油泵和喷油器的影响、密度对容积喷射量的影响、滤器堵塞,会选喷嘴、会匹配滑油。燃料准备一格:因密度差异分离,会用分油机调密度。加注一格:会算体积能量密度、会穿防护。
甲醇(8.3)。十四格,按通识、防护、航次与规则、储存(舱型、氮封、双壁管、洗舱水)、供油系统(泵舱、温度控制、密封油、增压喷射、双阻断放泄阀组、蒸气回路与放空)、发动机(启停、引燃油、排空吹扫)、安全系统(探测、紧急关断、防爆设备)、加注、应急(不易看见的火焰、液舱受火的沸腾液体扩展蒸气爆炸)、维护、舱况(除气、惰化、吹扫)、通风与惰气系统逐格列出。与上一节归并表对应,但每格附有「会做」的细化动作清单。
电池(8.4)。十格。通识一格合并了性质、危害与预防:防爆区不能靠把电池做成防爆型实现,只能靠布置与管理;通风要在散热与爆炸风险之间取舍。防护一格:会选维护用 PPE。维护边界一格:哪些留给专业服务人员。火灾预防一格:断电时机、电池失效根因(低压、过热、振动、冲击、外短路、撞击、过充、强制放电)。灭火一格:热失控行为、七种毒气(氟化氢、氰化氢、一氧化碳、二氧化氮、氯化氢、苯、甲苯)、盐水可能短路、某些药剂高温产生毒气。毒气急救一格:救人前先考虑自身安全。运行四格:温度与自动关机阈值、串与模块、总谐波畸变、电池不能断能;寿命与老化(快充限制);通风(排气管位置与防爆区);储能用法(续航、应急电源、充电基础设施)。
燃料电池(8.5)。九格。通识:安全概念与屏障、防爆容器、通风或惰化、双屏障的意义,会区分 SOFC、PEMFC、HT-PEMFC。维护与检查一格:制造商限定、授权程序、换燃料滤器。高温一格:SOFC 是烫伤源也是点火源,冷却失效要限制高温扩散。燃料防污染一格:燃料标准、焊接或管系作业可能引入杂质、监测系统何时触发停机、LNG 先脱硫。运行限制一格:启动与停机延迟、负荷响应、与电池配合。控制与监测一格:会读读数与报警、会排故。应急一格:紧急关断后冗余受限、断燃料对 SOFC 的影响、限制内外泄漏的程序。安全系统一格:隔离、双屏障、通风或惰化、泄漏探测、紧急关断与冗余布置。寿命一格:温度不当、燃料污染和负荷不稳会缩短寿命。
氨(8.6)。十二格,按全船职务与轮机职务分。全船:性质与规则、AEGL 与 PEL、本船气体扩散分析、防护与逃生设备、气体检测仪校准、毒性区位置(舱连接处所、燃料准备间、通风出口、放空梳、加注站、机舱逃逸路线)。加注与围护:舱型、回气、冷凝与露点、用排水罐除水。安全系统:气体/液体/温度/压力四类探测、紧急关断因果图、安全阀、喷淋挡板、集液盘、防爆电气、双壁管、水安全与氨释放缓解系统,会做关断测试。危险区与通风:进舱连接处所与燃料准备间的程序、灾难性通风换气次数、压差监测仪表的校准。加注:管线预冷、惰化吹扫、紧急脱离与干式拉断、燃料品质验证。供油系统运行:加热器/汽化器、泵、气体隔离阀、蒸发气系统、舱底水与疏水。舱内维护:加温、除气、保持舱气不爆不毒。系统维护:双系统同时作业的分析、腐蚀与绝缘层下腐蚀、维护后与危险区保持距离。应急通信与救援:风险评估、弃船时氨贴近海面、浓云影响视线、与港方和周边船舶的报警通信、紧急卸载与紧急脱离。灭火:氨可燃但难持续燃烧,氨释放缓解系统与双壁管是毒性屏障,会演示灭火方法。
氢(8.7)。六格。通识:压缩氢与液氢的差别、对氧敏感、自燃压力 350–700 bar、液氢会使空气中的氧冷凝、缺氧窒息。预防与加注一格(最长):断开围护的风险(液氢不能用氮惰化,要用氦)、复合材料舱怕火、撞击与紫外线、高压泄漏可自燃、静电防护与接地、液氢泄漏时周身空气冷凝固化、真空绝热与失去真空的后果、可换模块氢瓶的更换步骤与用氦惰化。航次计划一格:许可、加注地点、消耗与稳性。发动机一格:氢可穿透材料、曲轴箱进氢、排气中的氢、防爆设备。安全系统一格:氢密度变化极快、液位/压力/温度变送器、失去真空与失去惰气压力的后果、会有效切断燃料。应急一格:不可见火焰与微焰、各级关断、黑电与失效安全、放空梳处的积聚,会按应急计划响应。
研究结论 TRAINALTER 附录 A(能力目录)8.2–8.7 节。逐格原文为英文长表,本节为中文摘要。
氨:全船都要会的,和轮机要会的
氨的能力按内燃机和周围燃料系统写,依据当时尚未公布的 DNV-RP-0699。全船职务都要具备:氨的性质、规则、闪点、爆炸下限和上限、自燃温度,以及吸入或摄入后的安全浓度和致命浓度;排入水、空气和甲板后的行为;腐蚀和中毒的症状;双燃料排气和氨进入滑油后的混合物;会读安全数据表。
防护按毒性区来:急性暴露指导水平、允许暴露限值、气体探测和通风、本船气体扩散分析、自给式呼吸器和化学防护服、个人气体检测仪的校准、氨报警、以及舱连接处所、燃料准备间、通风出口、放空桅、加注站和机舱这些位置。加注和围护要会区分常压舱和压力舱、有无回气、冷凝和露点,以及如何把水和冷凝从氨里排掉。
轮机和相关职务还要会:泄漏探测(气体、液体、温度、压力)、紧急关断及其因果图、安全阀、喷淋挡板、集液盘、防爆电气、双壁管、水安全和氨释放缓解系统;危险区和舱连接处所、燃料准备间的进出程序;通风与放空的差别,以及灾难性通风时的换气次数。加注包括充装前的温度和压力、惰化和吹扫、管线预冷、紧急脱离和干式拉断。维护前要把舱加温、除气,并保持舱内气体既不爆炸也不到毒性范围;有的设备注明船员不得自行维修。应急包括泄漏和溢漏时的通信、安全集合点、弃船时氨可能贴近海面、浓雾状云影响视线,以及紧急卸载和紧急脱离。
研究结论 TRAINALTER 表 4-1。表内每一格的熟练要素在报告原文,本页按职务归并。
氢:IGF 之外要补的能力
氢落入 IGF。报告在 IGF 之外单列的能力是压缩氢和液氢的储存与围护:渗漏、低温、可燃范围宽、点火能低、以及缺氧。液氢不能用氮气惰化,氮气会冷凝,惰化用氦。压缩氢舱是复合材料,怕撞击、火和紫外线。高压泄漏可以自燃。航次计划属于航行功能:许可、加注地点、消耗,以及氢用掉之后的稳性。
研究结论 TRAINALTER 第 4.3 节氢的能力项。
氨的基础课:两天,16 小时
报告建议先讲氨的性质,再上设备和模拟。基础课面向船上一般船员,建议两天:讲授 15 小时,实操 1 小时。直接操作氨系统的驾驶员和轮机员另设高级课,建议四天;高级课的逐节大纲没有写在这份报告里,框架与基础课相同。大纲改自 IGF 示范课程 7.13、7.14(2019),并并入 DNV-RP-0699。大纲供课程设计使用,尚未写入 STCW 示范课程。
入学条件:具备基本航海知识;能用英语读写和交流;年满 18 岁;持有有效的基本职业安全与保安培训证书。教室要能分组,并备有气体检测仪和防护装备供演示。氨的气味可以作为泄漏的早期提示来熟悉,但因为有毒,只能在受控的安全场所进行。
| 基础课科目 | 讲授 | 活动 |
|---|---|---|
| 船舶和氨燃料系统的安全操作,含性质与安全管理 | 4 h | — |
| 预防危害:毒性、腐蚀、反应性、点火和泄漏 | 2 h | — |
| 职业健康:气体检测、防护装备、安全作业、急救 | 3 h | 1 h |
| 氨火的灭火 | 1 h | — |
| 应急,含紧急关断 | 0.5 h | — |
| 防止氨泄漏 | 0.5 h | — |
| 视频或案例、自评、正式考核 | 4 h | — |
研究结论 TRAINALTER 表 6-7、表 6-8。讲授与活动合计 16 小时。能力证明方法仍用 STCW 已有方法;报告另提出「经批准的案例和项目」,用来把氨、氢试点的经验写进培训。虚拟现实可以做船上程序演练,报告要求与其他方法一起用:手持控制器替代不了实操手感,多人异地训练依赖低延迟网络。
教员课:谁来教这门课
报告不只给船员的课,还给了教员课的框架,以 IMO 示范课程 6.09「教员培训」为骨架,针对氨改了内容,框架可以换到任何燃料。做法是先把 B1、B2 的结果汇总,再对照 IMO 示范课程 6.09 与 6.10、DNV-ST-0024「海事教学人员能力」、DNV-ST-0025「海事模拟器教员能力」、DNV-ST-0008「学习方案」和 STCW A-I/6,最后定制课程框架与大纲。报告提醒,实施大纲前应先编出教员手册。
| 科目 | 讲授 | 活动 |
|---|---|---|
| 替代燃料的法规版图:公约与规则的发展、等效安全设计、IGF 要求、IMO 2050 净零目标 | 1 h | 0.5 h |
| 为替代燃料能力规划有效的学习环境:识别工具、建立学习环境 | 1.5 h | 0.5 h |
| 教具与教学活动:讲授、演示、模拟器与虚拟现实,判断适用场景 | 1 h | 1 h |
| 有效使用教学活动:演示适合氨燃料的多种教学方法 | 1 h | 1 h |
| 编写氨燃料的教案:确定学习成果、规划考虑 | 1.5 h | 1 h |
| 课程设计与评估:设计学程、开发新课程 | 2 h | 3 h |
课分两天,上午 09:30 到 11:30,下午 12:30 到 16:30,16:45 收尾。表 7-2 把科目对到 IMO 6.09:法规版图对 1.1,学习环境对 2.1,教具对 3.1 与 4.1、4.2,教案对 5.1、5.2,课程设计与评估对第 6、7 章。
基础课另有一份更细的大纲,把每个科目拆成知识点,并标出要求达到的层次。训练方法有四类:M1 讲授、M2 教程与小组活动、M3 演示、M4 实操或模拟器;教具有五类:A1 视听设备、A2 问卷或测试、A3 仪器与安全设备、A4 文档(安全数据表、手册)、A5 可用技术(扩展现实)。
- 安全操作:设计与营运特性、燃料与储存系统、系统操作、氨的理化性质、安全要求与安全管理。
- 预防危害:健康、环境、反应、腐蚀、点火与静电,以及液体泄漏、蒸气云和压力危害;惰化、干燥、吹扫、通风、防泄漏与监测;读懂安全数据表。
- 职业健康与安全:气体检测、呼吸器与防护服、急救;进入危险处所、冷热作业与维护前的防护。
- 灭火:消防组织、燃料系统特殊危害、灭火剂与固定干粉系统、实操演练。
- 应急与防泄漏:应急组织、报警、程序与紧急关断;泄漏、溢出与放空的报告和应对,个人防护,氨释放缓解系统(ARMS)。
研究结论 TRAINALTER 第 7 章与表 7-1 至 7-3、第 6.3.2 节基础课详细大纲。教员课以氨为样例,报告称框架可套用到其他燃料或作为通用替代燃料教员课;最终教学大纲仍需按具体需求复核。
与核证和检查的关系
中国企业视角
- 替代燃料船交付前完成对应燃料的培训和资质,再投入营运和核证。
- 中文课程可按本页能力项和两日基础课编排,英文术语与 STCW、安全数据表保持一致,供核证核对。
- 氨、甲醇和电池的操作资质按燃料分开。基础课不能代替直接操作氨系统的人员所需的四日高级课。
- 新燃料风险写入安全管理体系,写明负责人、应急程序和演练频次,供核证和港口检查核对。