项目背景 根据中国渔业统计年鉴，中国 2019 年水产品总产量为 6480.36 万吨，全社会渔业经济总 产值 26406.50 亿元，其中渔业产值 12934.49 亿元。渔业产值中，海洋捕捞产值 2116.02 亿元， 海水养殖产值 3575.29 亿元，淡水捕捞产值 398.09 亿元，淡水养殖产值 6186.60 亿元，水产苗 种产值 658.49 亿元。全国渔民人均纯收入逐年增长，2019 年达到 21108.29 元。 目前我国是世界最大的水产品贸易国，2019 年我国水产品进出口总量为 1053.3 万吨， 进出口总额为 393.6 亿元，同比分别增长 10.3% 和 5.4%。其中，进口量 626.5 万吨、进口额 187.0 亿美元额，同比分别增长 19.9% 和 25.6%。受国际政治因素和贸易进出口政策变化的影 响，2019年我国水产品出口量426.8万吨、出口额206.6亿美元，同比分别下降13.8%和8.0%。 贸易顺差为 19.6 亿美元，同比下降 74.1%。同时，国内水产品消费市场和消费群体逐渐扩大， 消费能力逐渐崛起，人均水产消费量逐年上升。根据联合国粮农组织的预测，中国市场海鲜消 费将在 2030 年达到全球消费总量的 38%。另一方面，随着消费群体和消费习惯的变化，冰鲜、 冷藏和冷冻水产品的需求不断攀升，电商对水产生鲜市场的大力布局，有力地促进了国内水产 品冷链物流的发展和消费升级。 水产品冷链物流是指水产品从捕捞起水后，在其预冷，速冻，贮存、运输、加工和销售等 环节保持规定的低温条件，保持其质量和安全的低温供应链系统。我国政府高度重视冷链物流 发展，近几年的中央一号文件均对加快农产品冷链物流体系建设提出了要求。2020 年的中央 一号文件特别提出启动农产品保鲜冷链物流设施建设工程，支持建设一批骨干冷链物流基地。 2018 年商务部，国家标准化管理委员会联合印发复制推广农产品冷链流通标准化示范典型经验 模式的通知，确定了 31 个试点城市和 285 家试点企业参与农产品冷链流通标准化示范。示范 工作核心是要探索解决“提高流通效率，减少流通损耗，降低流通成本”的问题。2018 年国家 市场监督管理总局 58 号文“关于加强冷藏冷冻食品经营监督管理的通知”强调加强冷藏冷冻 食品经营监督管理，严打违法违规行为。2019 年农业农村部等十部委在印发的关于加快推进 水产养殖业绿色发展的若干意见中指出支持水产品现代冷链物流体系建设，提升从池塘到餐 桌的全冷链物流体系利用效率。在政府的大力支持下，水产冷链物流体系将不断完善。 目前我国水产品冷链物流体系还存在损耗高、能耗大等问题。我国水产品物流环节的损失 率为 11%，远高于发达国家的 5%。水产品的高腐损率造成其在物流环节产生大量浪费和垃圾。 此外，水产品在冷冻、运输、贮存环节由于制冷设备和能源管理方面存在问题，导致产生较大 能耗。需要通过技术升级、数字化转型、管理方式转变等方式，建立高效低碳的水产冷链物流 体系。 在 20 世纪 80 年代之前，氟氯烷烃（CFCs）因其具有优良的制冷性能，且安全无毒，被广 泛应用于制冷设备。但研究结果显示，CFCs 制冷剂的使用会导致臭氧层破坏，进而对人类和 生态系统产生不利影响。1987 年 26 个国家在加拿大蒙特利尔签署了关于消耗臭氧层物质的 蒙特利尔议定书，旨在逐步淘汰 CFCs 的使用，以实现对臭氧层的保护。中国在 1991 年加入 了蒙特利尔议定书，积极推动国内履约工作，出台了中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家 方案，制定了消耗臭氧层物质管理条例，推动全行业技术进步和绿色转型升级。2007 年 7 月 1 日，中国提前两年半实现了 CFCs 的完全淘汰。经过国际社会的共同努力，截止到 2010 6 7 全国总计 2015 全国总计 指标 指标 指标 鱼类 2016 鱼类 甲壳类 2017 甲壳类 贝类 2018 年份 贝类 藻类 2019 出口量 藻类 其他 头足类 其他 254.39 254.39 254.39 1.74 90.71 56.92 27.38 1457.94 823.27 2015 61.67 567.44 868.00 215.27 2708.61 950.19 821.27 5079.07 931.27 1184.27 养殖产量 山东省 国内捕捞产量 253.84 866.40 423.76 814.58 489.71 576.72 522.22 455.01 626.52 484.11 1.74 37.55 56.92 25.62 1438.97 842.44 2016 783.89 2017 589.61 2018 450.82 2019 494.84 41.19 174.38 833.54 744.57 594.45 479.44 507.59 191.79 160.58 873.79 767.78 604.54 550.07 520.74 682.88 2065.33 858.22 733.90 597.83 531.28 521.05 1000.15 产量 广东省 产量 海水养殖 海洋捕捞 8.30 -4.64 13.44 -0.13 -9.88 -0.34 -4.29 2.40 -3.11 7.41 -4.66 1.68 -4.24 同比 (%) 福建省 同比 (%) -21.24 -88.89 3.26 -21.33 -3.14 -3.40 14.32 -9.17 0.15 -5.91 1.82 -6.25 表1-2 2019年全国水产养殖产量（万吨） 表 1-4 2015-2019 年中国主要省份水产品总产量（万吨） 表1- 5 2015-2019年中国水产品进口量（万吨） 表1-3 2019年全国水产捕捞产量（万吨） 数据来源： 2020 中国渔业统计年鉴 数据来源： 国家统计局，2020 中国渔业统计年鉴 数据来源： 中国海关总署 数据来源： 2020 中国渔业统计年鉴 同比 (%) 辽宁省 江苏省 同比 (%) 0.55 0.001 53.16 1.76 18.96 20.48 393.05 23.48 2548.03 138.39 3013.74 184.12 产量 浙江省 产量 淡水养殖 淡水捕捞 中国水产品产区可以划分为淡水渔业区、浅海滩涂养殖区、海洋渔业区。其中，淡水渔业 区包括东北区、华北区、长江中下游区、华南区、西南区、蒙新区、青藏区；浅海滩涂养殖区 包括渤海养殖区、北黄海养殖区、南黄海养殖区、长江口养殖区、东海岸养殖区、南海北岸养 殖区、南海诸岛养殖区、台湾沿海养殖区；海洋渔业区包括渤海渔业区、黄海渔业区、东海渔 业区、南海渔业区。经济相对发达的东部地区一直是中国主要的水产品生产及贸易的重点区 域，沿海省份更是水产品贸易的主力军（表1-4）。 近几年我国水产品进口量呈增长趋势。据海关总署2015-2019 年数据显示，我国水产品进 口量逐年增加（表1-5），2019 年我国水产品进口量为626.52 万吨，同比增长19.94%。 1.2 水产品冷链发展现状 水产品根据不同特性，可分为水产品原料(或初级水产品)、深加工水产品(包括虾丸鱼丸、 罐头制品等)和提炼产品(像深海鱼油等)。前两者在捕捞、分级、包装、仓储和运输和销售环 节都离不开冷链的保障作用。 目前我国水产品冷链发展迅速，据中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会统计，水产 品冷链流通率达到41%，水产品冷藏运输率达到69%，相较果蔬、肉制品等其它品类这两项指 标均处于领先水平。 1.2.1 水产品企业 冷链流通体系内的水产品需要通过水产品加工厂加工，对于其中需要保持原始形态的品 种，加工过程一般包括原料整理、清洗、分级拣选、冻结、低温包装、入库冷藏等工序，对于 水产制品还需要清理鳞（壳）和内脏、去皮挑刺、切片等深加工工序。生产设施明显分前后两 段，前段是物料处理，后段是冷冻和冷藏，由于水产品易变质，生产过程需要制冰，用冰或冰 水持续保持加工过程处于低温状态。因此生产性冷库与冷却、冻结和制冰等生产设施是水产加 工厂满足全程冷链要求的物质基础。 （1）水产品加工企业数量和规模 水产加工企业是指从事水产品鲜活（保活）、保藏和加工利用的企业。规模以上企业是指 年主营业务收入500 万元以上的水产加工企业。如表1-6 中数据显示，截至2019 年年底，全国 水产加工企业9323 个，其中，规模以上加工企业2570 个，占比27.6%，可以看出大部分企业 表现出经营规模小的特点，说明我国的水产品企业还有很大的发展空间。 8 9 （2）水产品加工企业区域分布 从表1-6 看出，鉴于水产品区域性的特点，中国水产品加工企业数量较多的省份依次为浙 江、山东、福建、江苏、广东等沿海省份，均在1000个以上；其中规模以上加工企业较多的 省份依次为山东、福建、江苏、辽宁、浙江；水产加工品总量较多的省份依次为山东、福建、 辽宁、浙江、广东；而北京、天津、上海、重庆等人口众多的发达地区，对水产品的需求量相 对较高，但水产品加工企业相对较少，这也增加了对水产品冷链物流的依赖。 （3）水产品加工企业加工量 表1-6为2019年中国各地区水产品加工企业情况。截至2019年年底，全国水产加工品总 量2171.41 万吨，其中，水产冷冻品1532.27 万吨，占比70.6%（包括：冷冻品793.86 万吨， 冷冻加工品738.41 万吨），是主要的水产加工品。 1.2.2 水产品冷库分类及使用情况 （1）水产品冷库制冷剂应用情况 按照制冷剂水产品冷库可分为氨冷库、氟利昂冷库、二氧化碳冷库。当前大部分水产品冷 库仍然使用氨制冷，尤其是上世纪80、90年代建造的冷库，冷藏船及水产品加工厂小型冷库 使用氟利昂制冷，新建水产品冷库多为二氧化碳冷库。据统计，从制冷剂比例上看，液氨制冷 系统占比为69.4%，氟利昂制冷系统占比为29.7%，二氧化碳制冷系统占比为0.9%（图1- 4）。 有很多企业表示，当前随着地方政府响应国家环保政策的号召，对于新建冷库的制冷剂要求在 发生改变，鼓励甚至强制性要求使用清洁、不破坏大气臭氧层的环保制冷剂，如二氧化碳制冷 剂。 河南 江西 山西 江苏 重庆 海南 西藏 数据来源 ：2020 中国渔业统计年鉴 湖北 陕西 浙江 贵州 9323 1902 1688 1688 1091 1022 883 235 228 178 172 166 154 105 101 40 30 21 12 11 8 8 5 3 2 2 1 1 1 1 3 1 2 1 1 1 1 4 8 37 22 38 8 21714136 1988206 4297124 1287053 1350100 2390997 1311295 84057 741751 364888 219485 202278 398589 261593 31395 6684339 12199 1050 500 2312 1100 1822 13183 13183 8801 4688 1802 28000 5581 19905 6138 2823 7938585 1068368 2742830 1617819 454920 399628 634579 303012 29160 58021 76017 62837 118685 11478 153360 168504 5814 880 532 11000 1100 1510 3333 230 5507 7384072 491978 2370665 1109117 1169593 220058 597784 433327 480901 118479 39545 67542 74509 82242 90080 9599 12365 2983 9850 2312 550 102 71 420 2570 247 548 403 361 335 112 45 58 42 59 76 39 14 11 166 内蒙古 湖南 宁夏 广东 上海 吉林 河北 北京 山东 四川 云南 广西 青海 福建 新疆 安徽 甘肃 辽宁 天津 全国 黑龙江 地区 水产品加工 企业（个） 规模以上加 工企业（个） 水产加工品 总量（吨） 冷冻品量（吨） 水产冷冻品量 冷冻加工品量（吨） 氨 氟利昂 二氧化碳 图 1-4 中国水产品冷库使用不同制冷剂占比 29.70% 69.40% 0.90% 表 1-6 2019 年中国各地区水产品加工企业情况 10 11 （2）水产品冷库库容 按照冷库容量水产品冷库可分为冷藏容量在10000吨以上的大型冷库、冷藏容量在1000- 10000吨的中型冷库、冷藏容量在1000吨以下的小型冷库。从当前的使用情况来看，生产型水 产企业以大型冷库为主，加工型水产企业以中小型冷库为主。根据中国食药局的食品生产许可 要求，水产品加工企业办理食品生产许可必须具备厂房和库房，经营冷冻食品必须具备冷库， 而且最少具备产品库和原料库两个库。一般情况下，正常的一个工厂匹配500 吨到1000 吨的冷 库，小型工厂匹配100 吨左右的冷库。 据中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会统计，2018 年全国冷库总容量约为5238 万 吨，其中水产品冷库总容量为880 万吨（冷却物冷藏140 万吨，冻结物冷藏量740 万吨），约 占全国冷库总容量的16.8%。 （3）水产品冷库温度区间 按照冷藏温度水产品冷库可分为-2-8C 的高温冷库、-10-23C 的中温冷库、 -23 -30C 低温冷库、-30-80C 的超低温冷库。当前除红极参、牡丹虾等储存要求高的名贵鱼类使用超 低温冷库，其他水产品普遍使用-18 -22C 的中温冷库。据统计，从温度区间来看，我国低温 库占比为71.8%，中温库占比为12.7%，高温库占比为10.5%（图1-5）。 1.2.3 水产品冷库冷冻、冷藏、制冰能力 水产冷库指主要用于水产品冻结、冷藏和制冰的场所，一般以低温冷藏库数作为冷库座 数。据2020中国渔业统计年鉴统计（表1-7），截至2019年年底，中国水产冷库8056座， 冻结能力93.05 万吨/ 日，冷藏能力462.07 万吨/ 次，制冰能力20.82 万吨/ 日。其中山东、浙 江、江苏等省份的水产品冷库数量较多，均在1000座以上。从冻结能力来看，排在前三的省 份是山东、吉林和湖北；从冷藏能力来看，排在前三的省份是山东、浙江和辽宁；从制冰能力 来看，排在前三的省份是山东、广东和江苏。可以看出，无论是水产品冷库数量，还是冻结能 力、冷藏能力、制冰能力，山东省均居首位。 中温库低温库 高温库 图 1-5 中国水产品冷库不同温度区间占比 71.80% 10.50% 12.70% 黑龙江 天津 浙江 湖北 海南 安徽 湖南 重庆 福建 广东 四川 江西 广西 贵州 云南 西藏 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆 内蒙古 地区 数量（座) 冻结能力(吨/日) 冷藏能力吨/次) 水产品冷库 制冰能力(吨/日) 上海 山东 河北 辽宁 全国总计 8056 930543 29 215 340 555 486 60070 230374 38913 40615 14708 59054 226 5948 3 4620653 62101 2234 609734 231780 1930 27334 880 250 208177 11 5 3 30 619 50 23 16 1143 1211 480 793 193 1863 261913 1153 125416 44440 21265 1828 95408 3131 42258354650 90166 3560 5204 555 52273 3004 20931 2059 1245355 19045 533129 46505 862477 22449 24637206672 3822 164 170 115 227 4 2 18219 4323 40 188052 17240 1828 12850 956 34 1948 3796 120 2821 570 385662 5311 3907 100 50 25 268 27 1061 3329 800 14 500 76 46 73 22 12 7 48 4 4 5 31 353 219 504 212 吉林 北京 江苏 河南 山西 图 1-7 中国各地区水产品冷库数量及冷冻、冷藏、制冰能力 14 15 高效的水产品冷链制冷技术有助于提升冷链设备能效，绿色环 保的制冷剂对于减少温室气体排放、保护臭氧层具有重要作用。本 章将从冷加工、冷冻冷藏、冷藏运输和冷藏销售四个环节全面介绍 水产品冷链的节能环保新技术。 第二章高效环保水产 品冷链制冷技术 16 17 2.1 冷加工 2.1.1 预冷 经捕捞或养殖的水产品在冻藏前需要对其进行预冷，以降低产品干耗，保证水产品品质。 目前的新型预冷方法有流态冰（冰浆）预冷、镀冰衣保鲜和宰前预冷等。 流态冰（也称冰浆）是一种含有直径0.11mm悬浮冰晶粒子的水溶液，具有较高的换热 效率，载冷能力是普通冷冻水的1.84.3倍，能够使水产品温度快速降低。图2-1为流态冰压 差预冷装备示意图。利用冰水载冷流体与循环空气进行冷量交换，有效降低空气温度，加快 预冷速度，降低设备和运行成本，减少预冷失水率。流态冰差压预冷装备可实现装机功率下降 30%，运行成本降低20%。有研究结果显示，流态冰预冷方法在一定程度上可以降低新鲜鳕鱼 片冰温贮藏期的TVN 值，将鳕鱼片的货架期由14 天延长至了17 天。流态冰预冷对鲣鱼品质影 响的研究结果显示，流态冰有效保持了鲣鱼鱼肉的质构特性，防止了鱼肉蛋白质巯基氧化和肌 原纤维蛋白Ca 2 -ATPase 活性降低，同时还抑制了由高铁肌红蛋白含量升高而导致的鱼肉褐变 现象。 镀冰衣保鲜是指将水产品快速放入冰衣浸泡液然后捞出，使其表面包裹一层冰衣，该方法 能够有效降低干耗。冰衣浸泡液包括水，以及水和保鲜剂的混合物。有研究结果显示，镀冰衣 处理能明显延缓鱿鱼的质量损失、脂质氧化和蛋白质降解。含有聚丙烯酸钠的冰衣不易破裂， 可有效维持鱿鱼的品质，加入异抗坏血酸钠的冰衣对鱿鱼具有较好的保鲜效果。对经镀冰衣处 理的罗氏沼虾的研究结果显示，镀冰衣的样品的持水力和硬度的下降幅度均小于对照组，且经 壳聚糖冰衣处理的样品的货架期可延长4 周。 此外，还有学者研究了宰前预冷对大口黑鲈品质的影响，将新鲜大口黑鲈在15C 的水环境 中暂杨半小时后进行宰杀，相比对照组，鱼肉感官品质提升，细菌的繁殖速度减缓，货架期延 长约3 天。 螺旋式速冻装置以其连续冻结、产能大、占地小、适用品种广等优势得到越来越多的应 用。目前，最先进的螺旋速冻装备为全自动堆积式螺旋速冻装置。该设备由输送带螺旋自堆 积传动系统、驱动系统、换热系统、空气除霜系统、冷气流对流系统、制冷系统、CPI 清洗系 统、检测监控系统、控制系统等组成。在链条驱动系统及螺旋线导轨系统的共同作用下，输送 带实现自堆叠螺旋线运动，待冻食品在螺旋输送带上输送的同时，与换热系统进行强烈热交 换，输送出时已冻结至-18C 以下，这个过程根据不同冻品可以无级调速。全自动堆积式螺旋 速冻装置设备结构如图2-3 所示。 图 2-2 冲击式速冻原理图 低温空气 低温空气流动方向 传送带 食品 流动方向 2.1.2 速冻 目前我国速冻设备效率低、能耗大，速冻设备的耗电量约占冷冻食品加工厂总耗电量的 30% 50%。速冻设备按冻结速度可分为两大类，即快速冻结设备（速冻设备）和一般冻结设 备( 主要指慢速冻结设备)。由于形式和性能不同，国产各种冻结设备的冻结速度差别很大。一 般鼓风机式速冻设备的冻结速度为0.5 5cm/h，液氮喷淋冻结设备的冻结速度为10 100cm/ h，属快速冻结设备。根据冷冻介质的不同，通常有空气冷冻和液体冷冻两种。近年来发展的 新型速冻技术主要有冲击式速冻、堆积式螺旋速冻、液氮速冻等。 冲击式速冻是利用高速冷气流冲击食品的上部或是同时冲击食品的上部和下部表面（图 2-2），通常气流速度高达十几米每秒到几十米每秒，破坏食品表面热边界层，强化冷气流和 食品之间的对流换热，从而加快食品的冻结速度，形成更小更均匀的冰晶，减少对食品内部组 织的破坏；另一方面在高速冷气流的作用下，食品表面能够迅速冻结，减少了食品内部水分向 表面的迁移，降低了速冻食品的干耗，提升了食品的冻结品质。相比于传统的隧道式速冻机， 由于冲击式速冻具有较高的传热速率，其具有体积更小、效率更高等优势。除此之外，冲击式 速冻能够显著减少冻结时间，在一定程度上能够降低冻结能耗。近些年来，冲击式速冻机也凭 借其更好的冻结效果及较小的能耗，逐渐被应用于鱼肉片、扇贝等水产品速冻中。 图2-1 流态冰差压预冷装备示意图 差压室 静压箱 物料区 冰 浆 蓄 冷 20 21 其次，可以采用低循环倍率的供液系统，同时利用冷风机代替国内普遍使用的冷排管，可 大大降低系统的充氨量。目前，北京二商集团的西郊冷库在2014年完成改造，采用的是定量 泵供液系统，放弃了多倍供液方式，成功减少了氨的充注量，可减少氨充注量30% 以上。 另外，采用间接式制冷系统，可以在很大程度上减少氨的使用量，而且还能做到将用氨区 域和库内区域隔离，使得人员操作更加安全。目前该项技术主要采用NH 3 /CO 2 复合制冷系统， 包括NH 3 /CO 2 载冷剂系统和NH 3 /CO 2 复叠式制冷两类系统。NH 3 /CO 2 载冷剂制冷系统是由主回 路NH 3 制冷剂循环系统和载冷剂CO 2 循环系统两个独立子系统组成（图2-6），而NH 3 /CO 2 复 叠式制冷系统是把NH 3 作为高温级制冷剂，CO 2 作为低温级制冷剂的复叠式两级制冷系统（图 2-7）。厦门某氨制冷系统改造为NH 3 /CO 2 复叠式制冷系统后，氨的充注量由8 吨降低至800 公 斤，提高了系统的安全性。此外，还可以使用乙二醇作为载冷剂，上海某库容量5 万吨的港口 冷库采用乙二醇作为载冷剂后，整个制冷系统氨的充注量低于10 吨。 采用重力供液系统，机房设置桶泵机组，也能够减少氨的充注量，如图2-5 所示。系统中 桶起到了氨液分离的作用，当桶内液面仅到桶容积20% 左右时，即关闭向库房直供总阀，开启 氨泵把桶内液体送至库房内的冷风机。液面下降后则停止氨泵运转，开启直供总阀门。库内冷 风机不设置氨液分离器，仅加粗冷风机供液和回气管的垂直总管，在供液直管上方安装液位控 制器，与供液电磁阀连动控制液位，以减少氨的充注量。该系统供液和回气量仅是氨泵再循环 流量的1/31/4。采用该系统的公称容积39万m 3 可贮藏4.8万吨食品的冷库，氨充注量不到6 万吨。 （2）氨泄漏检测技术 氨冷库的泄漏预警技术目前主要采用的是氨浓度报警装置，这种方法存在着反应时间较 长、选择性较差、无法提供准确泄漏位置信息等问题。 目前国内已发展了以流量压力检测法、红外热成像测温、分布式光栅测温三种检测方案综 合应用多角度检测的氨泄漏检测系统，在某冷库进行了示范应用，响应报警时间：1s（浓度 达到150ppm），泄漏点位置：1m，取得了良好的氨泄漏检测效果。 利用流量和压力信号对液氨输送管道进行实时监测的技术，检测系统结构如图2-8 所示。 目前该系统可成功实现对泄漏的判断以及泄漏点定位的功能，同时在北京西郊冷库中得到应 用。 图2-5 重力供液系统中的桶泵机组 图 2-6 NH 3 /CO 2 载冷剂制冷系统 图 2-7 NH 3 /CO 2 复叠式制冷系统 低温吸气管（至压缩机） 至压缩机 液面高于设定值，开启氨泵、关闭直供阀 中温吸气管（来自穿堂冷风机） 低温液氨管 冷凝器 冷凝器 蒸发器 冷风机 单冻机 CO2 贮液器 CO 2 屏蔽泵 气液分离器 NH3 压缩机组 NH3 压缩机组 CO2 压缩机组 冷凝蒸发器 CO2 桶泵机组 高压供液管 V4 VS 油罐 循 环 储 液 桶 循环储液桶 -8 o C 板 换 -28 o C 安全管 安 全 管 1 1 安 全 管 安 全 管 中 文 吸 气 管 高 压 液 氨 管 来 自 贮 液 器 30 31 目前市面上的冷藏车分为独立式和非独立式，独立式冷藏车自带内燃机或者电动机给制冷 部件提供能量，非独立式冷藏车则是通过发动机带动制冷系统工作。这两种冷藏车在临时停车 时，需要外接电源或者由发动机怠速制冷来维持冷藏箱内恒定温度，在带来不便的同时，也会 导致大气污染。 图3-3 是一种双压缩机式的太阳能冷藏车结构。光伏发电储能部件包括光伏板、光伏控制 器、蓄电池、逆变器；双压缩机制冷系统由机械压缩机、电动压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发 器组成；汽车组件包括发动机和电磁离合器。其工作原理为：冷藏车在行驶过程中，电磁离合 器闭合，带动机械压缩机工作，机械压缩机吸入压力较低的制冷蒸汽，压缩成高温高压气体送 入冷凝器，在冷凝器中受到外界强制通风冷凝成高压液体，经节流阀节流后，以雾状进入蒸发 器，并吸收周围的热量，达到制冷效果。此时光伏阵列吸收太阳能通过光伏控制器对蓄电池充 电。当冷藏车中途停车时，蓄电池将储存的直流电通过逆变器转化为交流电对电动压缩机进行 供能。电动压缩机和机械压缩机共用一个制冷循环。 3.2 绿色冷藏运输制冷系统 市场上传统冷藏运输的制冷系统为蒸气压缩式机械制冷，用发动机提供制冷动力。蒸气压 缩式机械制冷采用机械压缩机组，加上室内换热部件，共由四大部件组成。传统蒸气压缩式机 械制冷存在的最大缺点，就是降低冷藏运输工具的驱动动力、减少行驶里程、浪费能源、氟利 昂制冷剂危害环境等。随着冷藏运输的使用量不断增加和节能减排需求不断提升，传统的制冷 方式和制冷系统已经不能满足时代发展，这就需求一些环保节能的替代制冷方式和制冷系统。 3.2.1 氨水吸收式制冷系统 氨水吸收式制冷系统以冷藏车运行过程中产生的废热作为动力进行制冷。与蒸气压缩式机 械制冷相比较，吸收式制冷也有蒸发器、冷凝器和节流器等三大部件，其主要区别在压缩机： 吸收式制冷工质的加压过程，不是直接用机械压缩机的容积变化完成，而是利用吸收器、发生 精馏塔、溶液泵和溶液热交换泵等设备消耗热能来完成的，吸收式制冷的这些设备被称为“热 化学压缩机”，如图3-4 所示。 氨水吸收式制冷循环的主要能耗，是在发生精馏塔内部需求的热源，这种热源可以利用 较低品位能源，冷藏车发动机产生的废热就可以提供。如果制取温度为-30 ，制冷量为175 kW，氨水吸收式制冷机组耗电7.5 kW，远低于压缩式制冷140 kW 的耗电量。 水产品的运输必须使用冷冻冷藏，对氨水吸收式制冷的研究重点大多在渔船发动机废热的 回收利用上。有学者根据渔船实际工作需求和节能减排的思想，模拟用于渔船发动机废热回收 的氨水吸收式制冷系统，得到的计算数据证实，渔船氨水吸收式制冷系统能满足渔船对一定容 量海鲜的冷冻冷藏需求，同时可以节能减排。 3.2.2 吸附式制冷系统 吸附式制冷是一种绿色环保的技术，包括热解吸及冷却吸附两个工作过程。图3 5 为吸附 式制冷的工作原理图，对存放制冷工质对的受热管加热，使制冷工质对中的制冷剂从制冷质解 吸气化，经过冷凝管液化，流入制冷器中，然后停止对受热管的加热，受热管温度下降，气压 降低，制冷器中的液态制冷剂因压强减小而气化吸热，气化后的制冷剂进入受热管被制冷质吸 附，直至吸附量达到饱和，实现制冷。 该系统具有运行费用低、无噪音及节能减排等优点。设计结构简单、基本不含动力部件并 且能有效利用低品味热源、没有结晶和分馏问题，适用于振动、倾颠或者旋转等场地。目前将 此应用到冷藏车上的研究较少。 图 3-3 双压缩机式太阳能冷藏车混合制冷结构 图 3-4 氨水吸收式制冷循环流程图 图 3-5 吸附式制冷工作原理图 吸收器 溶液泵 溶液热交换器 节流阀 蒸发器 冷凝器 发生精馏塔 光伏板 发动机 蓄电池 逆交器 冷凝器 节流阀蒸发器 光伏控制器 电磁离合器 机械压缩机 电动压缩机 冷凝管 制冷器 受热管 32 33 3.2.3 CO 2 制冷系统 早在十九世纪中期，人类就开始了对二氧化碳制冷的研究。二氧化碳在环保方面具有很大 的优势，其臭氧消耗指数（ODP）为0，温室效应指数（GWP）为1，是当前氟利昂制冷剂的良 好替代品。 （1）CO 2 机械制冷系统 对于运输制冷系统来说，若采用以二氧化碳作为制冷剂的机械制冷系统，由于其工作压力 高达12Mpa 以上（为氟利昂制冷剂的5 倍以上），对系统的密封性、机械零件的强度和耐振性 都是一个很大的考验，目前还存在很多技术问题亟待解决。 高压超临界CO 2 在气冷器中放热降温，作为主动流在引射器喷嘴中产生膨胀，在喷嘴出口 产生低压超音速两相流，在引射段引射来自蒸发器的过热CO 2 ，两流体在混合段产生混合动量 交换，压力升高，通过扩压段再次提升压力，在引射器出口获得中间压力的两相CO 2 ；流体经 过气液分离器分离，气相CO 2 通过压缩机升压升温进入气冷器，完成高压循环；液相CO 2 在膨 胀阀中节流产生低压流体进入蒸发器完成低压循环。 （2）液态CO 2 汽化制冷系统 液态CO 2 制冷系统通过液态CO 2 的汽化吸热达到制冷的目的。图3-9为某半机械制冷冷藏 车的二氧化碳制冷系统，液态二氧化碳存储在冷藏车底部的存储罐中，被泵吸收到蒸发器内。 在蒸发器里，二氧化碳吸收箱体里的热量，完成从液态到气态的转换。蒸发器安装电子风扇， 帮助箱体内的空气流通，加速二氧化碳的蒸发。最后，二氧化碳作为一种低压蒸汽被排放到空 气中，从而达到吸收箱体内热量的目的。 根据外部环境条件，CO 2 机械制冷系统运行可分为亚临界或跨临界（高温）模式。由于 CO 2 的高临界压力、低临界温度，使得跨临界CO 2 循环中节流损失严重，系统性能低于常规制 冷工质系统。引射器是一种简单而轻便的装置，可用于压力能回收，对循环性能有显著的改善 作用。图3-8 为CO 2 跨临界引射制冷系统图。 选用合适的工质对不仅能大大提高制冷效率，还能节约成本，增强机制的安全性和可靠 性。华南理工大学广州学院的陈领民等人比较了氯化锶氨、活性炭甲醇等制冷工质对在不 同热源温度下的制冷量。结果证明氯化锶氨工质对性能良好，图3-6 和图3-7 分别为该团队设 计的氯化锶氨吸附式制冷系统图、模型设计图。 1- 内燃机 2- 阀门 3- 受热器 4- 受热管 5- 阀门 6- 阀门 7- 阀门 8- 储液箱 9- 制冷器 10 冷凝管 11- 阀门 图 3-7 吸附式制冷冷藏车模型设计图 图 3-8 CO 2 跨临界引射制冷系统 图 3-6 氯化锶氨吸附式制冷系统图 11 1011 1 1 2 3 7 4 5 6 9 8 11 10 气冷器 蒸发器 膨胀阀 压缩机 冷冻水 冷空气 CO 2 储液罐 排气口 蒸发盘管 加热盘管 电动风机 带柴油机 加热的电 控模块 引发器 气液分离器 冷却水 23 5 6 7 8 4 36 37 （1）载重2.25t 的单台燃油冷藏车每年行驶36 万公里产生的二氧化碳排放如表3-1 所示。 用相同载重的电动冷藏车替代燃油冷藏车后，假定电动车消耗的电量来源于火力发电，每千瓦 时的二氧化碳排放量为0.878 kg，则每辆车每年行驶产生的二氧化碳排放量为69.54 t，减少了 180.18t，如表3-2 所示。 （3）由于运输制冷设备比固定制冷设备的工作环境恶劣，运输制冷系统的制冷剂泄漏要 高于固定系统的制冷剂泄漏量。制冷剂的泄漏对环境产生了较大影响，对使用R404A 制冷剂的 燃油冷藏车和使用天然工质CO 2 的电动冷藏车的制冷剂泄露量进行比较，结果如表3-5 所示， R404 制冷系统的泄漏产生的二氧化碳排放远大于CO 2 制冷系统。 （2）对于制冷过程中所产生的二氧化碳排放，按照每升燃油碳排放2.668 kg计算，每辆 载重2.25t 燃油冷藏车每年因制冷排放的二氧化碳为5.88 t，如表3-3 所示。对于同样的制冷系 统，用相同载重量的电动冷藏车替代燃油冷藏车后，每辆车每年因制冷产生的二氧化碳排放量 为4.64 t。单台电动冷藏车相比燃油冷藏车每年可以减排1.24t，如表3-4 所示。 表 3-3 单台燃油车二氧化碳排放量 表3-1 单台燃油车行驶过程二氧化碳排放量 表 3-4 单台电动车二氧化碳排放量 表3-2 单台电动车行驶过程二氧化碳排放量 燃油车 燃油车 249.7236 26 电动车 1850 1850 5285.7 300 4.64 2202.4 1.24 5.88 1.8 1.8 电动车 0.19 79200 180.1869.5436 冷藏运输 冷藏运输 行驶路程 / 万公里 百公里油耗 /L 二氧化碳排放 /t 冷藏运输 冷藏运输 行驶路程 / 万公里 行驶路程 / 万公里 制冷量 / W 年能耗 / kWh 二氧化碳 排放 /t 二氧化碳排 放减少量 / t EER 制冷油耗 / g/kWh 二氧化碳排 放 /t 折合油耗 /LEER 每公里耗电 量 / kWh 耗电量 / kWh 二氧化碳排 放 /t 二氧化碳排 放减少量 / t 综合冷藏车行驶、制冷和制冷剂泄漏过程中所产生的二氧化碳排放量，对燃油R404A 冷藏 车和电动CO 2 冷藏车进行比较，单台电动冷藏车每年将减排183.38t二氧化碳（表3-6）。目前， 全国水产冷藏车保有量为2 万辆左右，将燃油R404A 冷藏车替换为电动CO 2 冷藏车后，预计每 年将减排约366.76 万吨二氧化碳。 绿色冷藏运输技术对于节约石油资源、减少温室气体排放具有重要作用。目前已经提出了 电动冷藏车、LNG 冷藏车和太阳能冷藏车等多种绿色冷链运输系统。氨水吸收式制冷系统、吸 附式制冷系统、二氧化碳制冷系统等冷藏运输制冷系统也正在发展。通过对绿色冷藏运输系统 搭载绿色环保制冷剂冷藏车制冷系统，是未来冷藏运输的发展方向。 表 3-5 单台冷藏车每年因制冷剂泄漏产生的二氧化碳排放量 表 3-6 电动冷藏车每年减排量 燃油车 碳排放 制冷剂泄漏 /t 单台冷藏车减排量 /t 全国水产冷藏车减排量 /t 行驶 /t 制冷 /t 合计 /t 燃油冷藏车 249.72 69.54 5.88 4.64 1.961 0.0005 183.38 366.76 万 257.56 74.18 电动冷藏车 电动车 * 数据来源：Tassou S A, De-Lille G, Ge Y T. Food transport refrigeration Approaches to reduce energy consumption and environmental impacts of road transport J. Applied Thermal Engineering, 2009, 29(8-9): 1467-77. R404A CO 2 3922 1 1.961 0.0005 5.0 5.0 0.5* 0.5* 制冷方式 制冷剂 GWP 制冷剂充注 量 /kg 制冷剂泄漏 量 /kg 二氧化碳排 放总量 /t 40 41 4.1 水产品全程冷链 水产品冷链是指水产品从捕捞起水后，在海上或陆地贮存、运输到销售等各个环节，都保 持在规定的低温下流通，以保持其鲜度和质量的低温流通体系。根据对水产品不同质量要求 和相应的允许货架期，中国水产品冷链主要有两类：水产品保持在02的冰鲜冷链和保持 在-18以下的低温冷链。 冰鲜冷链中的鱼类流通期短，就近供应大、中城市，流通环节少，通常由图4-1 所示的各 个环节组成。 冰鲜鱼如在船上捕获时直接加冰放入保温鱼箱，则之后的运输、销售等环节可一箱到底。 低温冷藏链中流通的冻结鱼（包括水产冷冻食品），其品温必须保持在18以下，整个 流通期较长。以冷冻水产品冷链为例，低温冷链通常由下面多个环节组成，如图4-2 所示。 目前我国水产品全程冷链率较低，部分经过冷加工和冷冻冷藏的水产品在冷藏运输和冷藏 销售环节存在“断链”等问题，影响水产品品质。因此，建立水产品全程冷链，对于降低水产 品腐损率，提升水产