丁海建，陶 俊

（中國船舶重工集團(tuán)公司 第704研究所，上海 200031）

液壓技術(shù)術(shù)語（73）

EEDI給中國造船業(yè)帶來的挑戰(zhàn)

丁海建，陶 俊

（中國船舶重工集團(tuán)公司 第704研究所，上海 200031）

基于國際海事組織（IMO）限制溫室氣體排放（GHG）條約，闡述了船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）的概念，其計(jì)算公式中各項(xiàng)參數(shù)的含義及降低EEDI值的途徑，重點(diǎn)指出EEDI的出現(xiàn)對我國造船業(yè)帶來的影響及挑戰(zhàn)。船舶采用經(jīng)濟(jì)航速是最為有效的節(jié)能減排的方式，但對營運(yùn)商不是最佳選擇，故而研發(fā)低碳燃油等優(yōu)化技術(shù)成為當(dāng)下最為重要的任務(wù)。船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)的強(qiáng)制實(shí)施在短期內(nèi)對我國造船業(yè)造成了一定的沖擊，但是長遠(yuǎn)看會進(jìn)一步推進(jìn)我國造船業(yè)進(jìn)行深入的技術(shù)改造，從而提高中國船舶企業(yè)的綜合競爭實(shí)力。

能效設(shè)計(jì)指數(shù)；國際海事組織；節(jié)能減排

0 引言

近一百多年來，全球平均氣溫經(jīng)歷了冷、暖、冷、暖四次波動，氣溫呈現(xiàn)上升趨勢。目前世界范圍內(nèi)認(rèn)為其主要原因很可能是因?yàn)橛捎跍厥覛怏w（如CO2）排放過多造成。若不控制CO2的排放量，會使全球降水量重新分配、冰川和凍土消融、海平面上升等，這樣既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，又威脅人類的食物供應(yīng)和居住環(huán)境。波及范圍如此之大，所造成的損失也不亞于第二次世界大戰(zhàn)和 1992年經(jīng)濟(jì)蕭條的總和。故而控制CO2的排放量已然成為人類最為棘手的任務(wù)。

據(jù)2008年歐盟研究報(bào)告估算，世界航運(yùn)業(yè)所排放的CO2已經(jīng)達(dá)到11.2億噸，這一數(shù)字占到全球主要溫室氣體排放量的4.5%，甚至超過了一直以追求高質(zhì)量燃料的航空業(yè)。為此，在船舶領(lǐng)域控制CO2排放量是非常必要的。

我國雖是造船大國，但是在設(shè)計(jì)高技術(shù)附加值船舶的能力上略顯不足。隨著EEDI新規(guī)則的強(qiáng)制實(shí)施，勢必會導(dǎo)致我國加大對技術(shù)研究資金的投入。這樣會增加我國船舶的建造成本，使得我國船舶設(shè)計(jì)和建造工業(yè)面臨著極大的挑戰(zhàn)。

1 船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）

EEDI，即Energy Efficiency Design Index，船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)。2008年10月，MEPC第58次會議提出將新造船二氧化碳設(shè)計(jì)指數(shù)正式更名為“新船能效設(shè)計(jì)指數(shù)”。這一“新”概念將新造船二氧化碳設(shè)計(jì)指數(shù)采用的排放與效益之比改為節(jié)能、減排和效益之比，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了國際船舶的節(jié)能減排增效目標(biāo)，從而在國際航運(yùn)業(yè)迅速成為各方關(guān)注和爭論的焦點(diǎn)話題。

1.1 EEDI發(fā)展歷程

1972年，瑞典斯德哥爾摩召開的聯(lián)合國科學(xué)會議暨第一次地球問題首腦會議通過了一份宣言，首次提出了氣候變化問題；1997年，Kyoto Protocol提出了關(guān)于限制二氧化碳排放量的建議，但是由于二氧化碳減排的技術(shù)性、操作性和市場性等諸多因素，此建議仍然停留在討論上；2005年，海事環(huán)境保護(hù)委員會（MEPC）制定了MEPC/Circ.471；2008年，IMO分別從管理和營運(yùn)兩個角度提出了計(jì)算二氧化碳排放量指數(shù)的概念；2009年，IMO散發(fā)自愿申請EEDI的指導(dǎo)性條約通函；2010年，EEDI正式被添加到MARPOL附則VI中，即EEDI的檢測系統(tǒng)和認(rèn)證書首次問世；2011年7月，IMO海上環(huán)境保護(hù)委員會（MEPC）在第62次會議通過相關(guān)決議，船舶設(shè)計(jì)能效指數(shù)（EEDI）將于2013年1月1日正式生效。

1.2 IMO過渡條約

2009年8月17號，國際海事局發(fā)布了《新造船 EEDI設(shè)計(jì)指數(shù)計(jì)算方法臨時指南》[1]。臨時指南能充分運(yùn)用船舶能效管理的最佳實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，具有很強(qiáng)的船舶實(shí)際可操作性，順應(yīng)了國際節(jié)能減排要求。在MEPC第57次會議上，IMO委員從市場管理和營運(yùn)商兩個方向來實(shí)施二氧化碳的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.1 從管理角度出發(fā)

在管理方面，實(shí)行“環(huán)保管理”是一項(xiàng)投入少、作用大、效果好的環(huán)保造船技術(shù)[2]，是環(huán)保造船的重要組成部分。Ship Energy Efficiency Management Plan（SEEMP）在管理角度，分為四個循環(huán)步驟：設(shè)計(jì)—執(zhí)行—監(jiān)測—評估&提高，將能效目標(biāo)分解到每個可能提高燃油效率的操作進(jìn)行考慮。

環(huán)保管理的核心是，采取節(jié)能、節(jié)約資源以及環(huán)境保護(hù)措施，通過優(yōu)化工序內(nèi)容，謀求生產(chǎn)過程中的廢料最少化，壓縮無效作業(yè)時間，走社會化供能之路，優(yōu)化生產(chǎn)組織，實(shí)施環(huán)保采購，避免不安全因素等，以達(dá)到提高效率、節(jié)約資源、減少產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的污染物排放等目的。

1.2.2 從營運(yùn)角度出發(fā)

EEOI[3]即 Energy Efficiency Operational Indicator。2005年，IMO提出了船舶二氧化碳的排放指數(shù)，在《船舶二氧化碳排放指數(shù)自愿試用臨時指南》中詳細(xì)說明了該指數(shù)的定義和統(tǒng)計(jì)方法。

在實(shí)際營運(yùn)過程中，應(yīng)推行經(jīng)濟(jì)航速。航運(yùn)企業(yè)應(yīng)在不同船型放入船舶上進(jìn)行降速運(yùn)行試驗(yàn)，對試驗(yàn)船舶降速后主機(jī)的工況參數(shù)、運(yùn)動部件磨損情況以及維護(hù)保養(yǎng)周期進(jìn)行評估分析，確定合理的主機(jī)轉(zhuǎn)速范圍。根據(jù)船舶航行要求、里程、海況等合理安排航速，在保證船期的前提下降速航行，將錨泊時間減至最低。

1.3 EEDI的計(jì)算

EEDI公式的制定是基于船舶提高能效水平角度考慮的，IMO借此提出對新造船的設(shè)計(jì)和建造標(biāo)準(zhǔn)，將計(jì)算得出的“新造船能效設(shè)計(jì)指數(shù)”作為新造船能效的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

EEDI的具體計(jì)算公式[5]如式（1）所示。簡單的說，EEDI公式分子主要表達(dá)的是二氧化碳的排放量，分母則是貨運(yùn)能力。從公式上看出，對新造船能效設(shè)計(jì)指數(shù)起主要作用的參數(shù)為航速、船舶載重量或總噸位，為了達(dá)到該航速而需的安裝功率，這三者都是相互制約并保持協(xié)調(diào)一致的。

1.4 EEDI基線的確定

EEDI基線[6]是EEDI滿足與不滿足的分界線，即超過基線值的EEDI是不滿足的，低于基線值的EEDI是滿足的。EEDI基線的確定應(yīng)具有合理性，代表目前船舶二氧化碳排放量的平均水平。

各類船型的EEDI的基線的生成方法如下：

1）大量收集各類船型的性能和營運(yùn)資料，建立船型性能數(shù)據(jù)庫，并不斷更新補(bǔ)充，以此作為基線繪制的數(shù)據(jù)源。

2）將船型性能數(shù)據(jù)庫的所有船按功能用途來劃分類別，大致分為散貨船、油船、集裝箱船、LPG、LNG、滾裝船、客船、高性能船等。

3）根據(jù)每一類船的速度范圍，確定規(guī)格化速度系列的數(shù)值。將速度修正，使其化為對應(yīng)的規(guī)格化的值，再求出相應(yīng)的功率和EEDI的值，則可以得到基線的參考點(diǎn)，對這些參考點(diǎn)進(jìn)行擬合或回歸分析就能得到該速度值的基線。

基線是以船舶載重量為橫坐標(biāo)，EEDI指數(shù)為縱坐標(biāo)的曲線。同時，基線[7]也是以Capacity為變量的冪函數(shù)。基線的確定是通過對大量現(xiàn)有船只的EEDI的值采用回歸分析方法獲得的，對新船實(shí)行強(qiáng)制性的EEDI標(biāo)準(zhǔn)將以目前的基線為標(biāo)準(zhǔn)，隨著技術(shù)優(yōu)化，引入一個基線值的折減系數(shù)，使得船舶的EEDI的值逐漸降低，以符合未來船舶業(yè)的先進(jìn)水平。

1.5 降低EEDI的措施

當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排[8]目標(biāo)面臨的形勢十分嚴(yán)峻。在航運(yùn)業(yè)，同樣可以采取一些措施來減少CO2的排放量，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1）最為顯著的措施是將航運(yùn)速度減少 10%，這樣一來在行駛過程中減少了船體所受的總阻力，提高推進(jìn)效率。

2）采用低碳燃油，比如多運(yùn)用生物燃料和天然液化氣，可以大大節(jié)約儲運(yùn)空間和成本，而且其熱值大、性能高，能減少二氧化碳等溫室氣體的排放。

3）減少載貨量，從EEDI的計(jì)算公式中，就可以發(fā)現(xiàn)載貨量越小，與之相對應(yīng)的EEDI的值減少。

4）運(yùn)用太陽能、風(fēng)能等新能源。比如在船體上安裝幾個可以旋轉(zhuǎn)的圓柱，借助風(fēng)力使其旋轉(zhuǎn)，使船舶前進(jìn)，幫助低消耗能源，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

5）運(yùn)用創(chuàng)新優(yōu)化技術(shù)，船體線型優(yōu)化，提高裝卸效率來減少船舶航行周期，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

6）積極采用減少排量技術(shù)，通過化學(xué)變化、化學(xué)處理以及化學(xué)轉(zhuǎn)化等方式來實(shí)現(xiàn)減少二氧化碳等溫室氣體的排放量。

7）采用高性能舵。高性能舵具有良好的升阻比，其水動力性能也較好，減少船舶在航行中的阻力。

8）船殼涂層優(yōu)化。采用低摩擦涂料，形成極微細(xì)坑槽凹痕，比傳統(tǒng)船用漆粗糙表面坑槽凹痕，摩擦阻力明顯降低，達(dá)到減阻力作用。

當(dāng)然，船舶還可以通過其他方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，比如采用堅(jiān)硬的葉片輪，采用電力能效技術(shù)創(chuàng)新而減少的輔機(jī)消耗也能降低 EEDI的值?？偟膩碚f，由于受船舶營運(yùn)市場的波動影響，船舶的航速、載重量的方案不能完全被船東接受。運(yùn)用低碳燃油是個非常有效的減排措施，但是在柴油機(jī)減排上找替代能源和脫碳技術(shù)上存在困難。風(fēng)能、太陽能、燃料電池等新能源是未來船舶動力的來源，若能有效運(yùn)用，完全可以實(shí)現(xiàn)溫室氣體的零排放。此外，多研發(fā)創(chuàng)新優(yōu)化技術(shù)，包括船體優(yōu)化、推進(jìn)器的選擇、高性能舵、發(fā)動機(jī)效率的提高等，都可以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 我國航運(yùn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

2012年 7月，IMO海上環(huán)境保護(hù)委員會（MEPC）在第62次會議通過相關(guān)決議，船舶設(shè)計(jì)能效指數(shù)（EEDI）于2013年1月1日正式生效。我國作為《國際防止船舶造成環(huán)境污染公約》附則六的締約國，可在修正案生效后，自行決定推遲 4年執(zhí)行。這樣，我國就有4年甚至6年（前兩年EEDI折減率為零）的寬限期。

但是，GHG問題對我國船舶工業(yè)的影響將是全面而又深刻的，減少溫室氣體排放是不可阻擋的潮流，而EEDI引發(fā)的是一場船舶行業(yè)的節(jié)能減排技術(shù)革命。因此應(yīng)對EEDI是一個持續(xù)而艱巨的工程。

2.1 EEDI提出高技術(shù)要求

EEDI對船舶設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝技術(shù)、配套設(shè)備、新能源技術(shù)應(yīng)用等提出了更高要求。其強(qiáng)調(diào)更高的高技術(shù)附加值，對我國是一個不小沖擊。我國的現(xiàn)狀是具有高技術(shù)附加值船舶的設(shè)計(jì)水平以及大型船用配套設(shè)備和關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)能力不足，強(qiáng)制EEDI的實(shí)施無疑會增加我國船舶的建造成本，使得我國船舶設(shè)計(jì)和建造工業(yè)要面臨更多挑戰(zhàn)，影響市場競爭地位。

我國現(xiàn)有船型設(shè)計(jì)已有 50%不能滿足，加上IMO在安全、環(huán)保領(lǐng)域的其他要求，如排放氮氧化物Tire II標(biāo)準(zhǔn)的要求、壓載水處理的要求、GBS的要求等可能通過/生效，上述要求的實(shí)施都將使新船的EEDI升高，所以必須對現(xiàn)有船型進(jìn)行優(yōu)化升級。

2.2 EEDI產(chǎn)生激勵作用

從造船業(yè)的角度來看，新規(guī)則表現(xiàn)出兩個作用：

1）溫室氣體減排與IMO出臺的有關(guān)安全和環(huán)保規(guī)則共同形成了可能引發(fā)造船業(yè)轉(zhuǎn)型的技術(shù)推動力。未來造船廠所建船舶，不僅要符合其他海事規(guī)則，而且要達(dá)到最低的減排要求，即使所建船舶滿足了EEDI指數(shù)，但船東在運(yùn)營過程中還受到EEOI的制約，因此增加了船東對船舶的選擇力，即船廠推出的船型EEDI指數(shù)越低，越具有市場競爭力。

2）溫室氣體減排的EEDI將改變船舶設(shè)計(jì)與建造的理念與方法，造船設(shè)計(jì)將從原來考慮船舶性能和經(jīng)濟(jì)性向船舶性能、船舶環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)性的均衡方面轉(zhuǎn)變。船舶建造也將由過去的進(jìn)度、質(zhì)量、安全和效率向進(jìn)度、質(zhì)量、安全、效率以及能效等方面轉(zhuǎn)變。

3 我國應(yīng)對EEDI新規(guī)則的措施

我國在面對EEDI新規(guī)則時，應(yīng)采取下列的措施：

1）加深各大船廠對EEDI新規(guī)則的認(rèn)識，讓船廠企業(yè)多了解，多研究新規(guī)則給船舶制造業(yè)帶來的影響。讓船廠有充裕的時間來調(diào)整他們的設(shè)計(jì)制造模式和管理模式。

2）改變船廠的思維和行為定勢，即關(guān)心近期市場高于關(guān)心遠(yuǎn)期市場。應(yīng)將眼光放得長遠(yuǎn)些，鼓勵創(chuàng)新思維，將被動變?yōu)橹鲃?，加大技術(shù)儲備，積極應(yīng)對新規(guī)則。船廠應(yīng)在技術(shù)上有所創(chuàng)新和突破，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。

3）采用聯(lián)合的方式開展工作研究和研發(fā)，從而解決資源共享、聯(lián)合研究以及工作重點(diǎn)等問題，避免了低水平重復(fù)下的各自為政。

4）要加強(qiáng)宣傳力度，鼓勵建立造船界和航運(yùn)界的信息交流平臺，特別是要充分發(fā)揮中國船級社在規(guī)則制訂過程中的技術(shù)優(yōu)勢與信息優(yōu)勢，將IMO的活動以及規(guī)則的進(jìn)展及時通報(bào)船舶業(yè)界。

4 結(jié)束語

綜合來看，國際社會發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”的熱潮席卷航運(yùn)業(yè)和造船業(yè)，IMO實(shí)施的船舶溫室氣體減排，勢必對我國航運(yùn)業(yè)產(chǎn)生沖擊，但這是低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢。但是，IMO實(shí)施船舶CO2減排政策，將進(jìn)一步推進(jìn)我國船舶業(yè)進(jìn)行深入、細(xì)致的技術(shù)改造和綜合管理水平的提高，提高中國企業(yè)的綜合競爭實(shí)力。

因此，短期可能會有一定的經(jīng)濟(jì)成本，但長期有利于企業(yè)的競爭力，有利于社會的進(jìn)步。作為一個海運(yùn)大國，我國有責(zé)任也必須適應(yīng)目前的船舶GHG減排形勢，因此應(yīng)緊密結(jié)合IMO的發(fā)展動態(tài)，研究出臺相關(guān)行業(yè)管理政策和法規(guī)，結(jié)合國際新規(guī)則的要求，繼續(xù)強(qiáng)化海運(yùn)業(yè)的能源節(jié)約和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，堅(jiān)持推進(jìn)船舶節(jié)能減排措施，大力發(fā)展新能源、可再生能源技術(shù)和節(jié)能新技術(shù)，促進(jìn)碳吸收技術(shù)和各種適應(yīng)性技術(shù)的發(fā)展，在技術(shù)和管理上占有主動權(quán)，在世界造船行業(yè)中占有一席之地。

[1] 中國船級社. CCS通函[Z]. 2010-03-09.

[2] 劉亮. 船舶能效設(shè)計(jì)中若干耐波性影響因素研究[D].哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué), 2010.

[3] 劉忠泰, 鄭士君. 船舶營運(yùn)能效管理[J]. 水運(yùn)管理, 2011(5):11-12.

[4] IMO. Report of the Marine Environment Protection Committee on its Fifty-ninth Session[R]. 2009.

[5] IMO. Interim Guidelines on the Method of Calculation of the Energy Efficiency Design Index for the New Ships. MEPC59/24/ADD.1.Marine Environment Protection Committee[R]. 2009.

[6] 李百齊, 程紅蓉. 關(guān)于 EEDI衡準(zhǔn)基線的研究[J]. 中國造船, 2010(4): 51-57.

[7] 徐華. CO2設(shè)計(jì)指數(shù)變身EEDI[J]. 中國船檢, 2009(9): 46-48, 131.

[8] 張爽, 張碩慧. 國際海運(yùn)溫室氣體減排趨勢及對我國的影響[J]. 中國海事, 2010(2): 39-42.

Challenges of Chinese Shipbuilding Industry from Energy Efficiency Design Index

Ding Hai-jian, Tao Jun

(Shanghai Marine Equipment Research Institute, Shanghai 200031, China)

Based on the International Maritime Organization ( IMO ) of the treaty to limit GHG emissions, this paper expounds the concept of Energy Efficiency Design Index ( EEDI ), the calculation formula of the meaning of the parameters and the way of realizing energy saving and emission reduction. This paper mainly points out the influence and challenge to China. Economic speed is the most effective way of energy saving and emission reduction, but for carriers it isn't the best choice. So optimization technology becomes the most important task, such as low carbon fuel oil. With the Energy Efficiency Design of Ship has been imposed, which causing some impact to shipbuilding industry of our country in the short term. But in the long term it will further advance in-depth technical renovation in our country, so as to enhance China's shipping enterprise comprehensive competitive power.

EEDI; IMO; emission reduction

U662.1

A

1005-7560 (2014) 06-0001-04

丁海建（1984-），男，助理工程師，主要從事甲板機(jī)械研究工作。