王 強(qiáng)

（青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院，青島 266071）

隨著環(huán)保的日益深入，控制溫室氣體排放、保護(hù)大氣環(huán)境已引起全球的普遍關(guān)注。船舶運(yùn)輸是石油消費(fèi)的重點(diǎn)行業(yè)，也是溫室效應(yīng)氣體(GHG)和大氣污染排放的重要來(lái)源之一，與綠色船舶技術(shù)相關(guān)的國(guó)際規(guī)范公約等強(qiáng)制性文件相繼出現(xiàn)。能效設(shè)計(jì)指數(shù)(EEDI)是國(guó)際海事組織（IMO）最新推出的衡量船舶能效水平的指標(biāo)，降低由于EEDI強(qiáng)制實(shí)施帶來(lái)的影響，已成為航運(yùn)業(yè)和修造船領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

1 船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）內(nèi)涵

1.1 EEDI簡(jiǎn)介

IMO最新推出的衡量船舶能效水平的指標(biāo)是能效設(shè)計(jì)指數(shù)EEDI（Energy Efficiency Design Index），船舶能效用CO2排放量和貨運(yùn)能力的比值來(lái)表示。

2015年起新造船舶將強(qiáng)制遵守CO2排放標(biāo)準(zhǔn)，EEDI的提出對(duì)造船工藝、船型設(shè)計(jì)、創(chuàng)新型節(jié)能技術(shù)應(yīng)用等提出了更高的要求。因此，節(jié)能減排是現(xiàn)代和未來(lái)船舶的主要特征和發(fā)展趨勢(shì)，是船舶設(shè)計(jì)中最重要的硬性要求之一。

1.2 EEDI定義

EEDI是根據(jù)船舶在設(shè)計(jì)載貨狀態(tài)下，以一定航速航行所需推進(jìn)動(dòng)力以及相關(guān)輔助功率消耗的燃油計(jì)算出的CO2排放量，即船舶每噸裝載量、航行每海里所排放CO2的克數(shù)（g/t·n mile）。IMO推出EEDI的目的是激勵(lì)船舶設(shè)計(jì)者和船東通過(guò)應(yīng)用節(jié)能技術(shù)和技術(shù)改進(jìn)使新造船舶盡可能達(dá)到較高的能效標(biāo)準(zhǔn)，以減少船舶CO2排放。

EEDI的計(jì)算公式為：

式中： EME— 船舶以設(shè)計(jì)航速和裝載量航行所需的主機(jī)功率所消耗之燃油的CO2排放量，g/t.n mile；

EAG— 船舶在設(shè)計(jì)狀態(tài)下工作所需的輔機(jī)功率所消耗之燃油的CO2排放量，g/t.n mile；

ERTI— 當(dāng)船舶有軸帶發(fā)電機(jī)與廢熱回收系統(tǒng)時(shí)對(duì)減少之輔機(jī)燃油消耗的CO2排放量，g/t.n mile；

Eeff— 采用新的節(jié)能技術(shù)所減少之燃油消耗的CO2排放量；g/t.n mile。

采用無(wú)量綱碳轉(zhuǎn)換系數(shù)CF，將燃油消耗量轉(zhuǎn)換為CO2排放量：

柴油CF=3.186；輕燃油CF=3.151；重燃油CF=3.114；液化石油氣CF=3.0(丙烷)，CF=3.03(丁烷)；液化天然氣CF=2.75。

Vref—船速，kn；

Capacity—船舶裝載量，t。

1.3 EEDI衡準(zhǔn)基線(xiàn)

EEDI衡準(zhǔn)基線(xiàn)代表當(dāng)代船舶CO2排放量的平均水平。EEDI衡準(zhǔn)基線(xiàn)是EEDI合格與不合格的分界線(xiàn)，超過(guò)衡準(zhǔn)基線(xiàn)值是不合格的，低于衡準(zhǔn)基線(xiàn)值是合格的。

基于假設(shè)條件，MEPC 62/6/4中確定了基準(zhǔn)線(xiàn)的計(jì)算公式，即EEDI基準(zhǔn)線(xiàn)回歸公式為：

式中：PME（i）—每臺(tái)主機(jī)額定功率減去軸帶發(fā)電機(jī)功率后的75%時(shí)的功率值，kW；

PAE—正常最大海況下所需的輔機(jī)功率，kW；

nME—主機(jī)臺(tái)數(shù)。

一艘新造船實(shí)際所得的Attained EEDI稱(chēng)為A，其所需的Required EEDI稱(chēng)為R，則應(yīng)該A

2 執(zhí)行船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）產(chǎn)生的影響

EEDI對(duì)生產(chǎn)工藝技術(shù)、船舶設(shè)計(jì)、新能源技術(shù)、配套設(shè)備應(yīng)用等提出了更高要求。為了進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，船東必須改進(jìn)船型，增加船舶能效。船東將把EEDI 作為新造船的硬性指標(biāo)，EEDI 將直接影響造船工業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

就目前在市場(chǎng)上運(yùn)營(yíng)的中國(guó)船舶而言，能達(dá)到EEDI標(biāo)準(zhǔn)的船很少。資料顯示，在中國(guó)近10年建造的船舶中，當(dāng)折減率為10%時(shí)，符合EEDI要求的油船為54.1%、集裝箱船為30.4%、散貨船為4.6%；當(dāng)折減率為30%時(shí)，符合要求的油船為16.2%、集裝箱船為4.3%、散貨船為2.1%。若船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)在2015年強(qiáng)制實(shí)施，被強(qiáng)制淘汰或進(jìn)入優(yōu)化序列的船舶將不在少數(shù)。

今后，如果船舶沒(méi)有獲得EEDI認(rèn)證，某些國(guó)家或港口將不準(zhǔn)進(jìn)入。因此對(duì)于船東而言，將影響其船舶的全球運(yùn)營(yíng)能力；而對(duì)于國(guó)家而言，將對(duì)整個(gè)船舶工業(yè)帶來(lái)極大的影響。

3 改善船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）的技術(shù)措施

為了提高船舶能效降低EEDI，需要盡量減少空船重量，提高載重量，并降低主機(jī)、輔機(jī)油耗，船舶設(shè)計(jì)及建造中盡量使用輕型材料、節(jié)能技術(shù)。目前可考慮采用滿(mǎn)足EEDI要求的基本途徑如圖1所示，具體應(yīng)對(duì)措施如下：

圖1 改善EEDI技術(shù)途徑示意圖

3.1 優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)

提高運(yùn)輸能力，可以通過(guò)降低船舶自重和優(yōu)化船舶主尺度來(lái)增加裝載量；采用模型試驗(yàn)方法和船舶計(jì)算流體力學(xué)，進(jìn)行船體型線(xiàn)優(yōu)化；優(yōu)化船舶上層建筑，降低風(fēng)阻；采用空氣潤(rùn)滑、船體表面處理、利用氣穴降低阻力；通過(guò)優(yōu)化船舶的操縱性、優(yōu)化縱、橫傾設(shè)計(jì)來(lái)保持航向穩(wěn)定性，提高給定功率下的船舶航速等。

3.2 采用新能源技術(shù)

采用新燃料如LNG等低碳燃料，降低油耗率；采用清潔能源，如潮汐能、風(fēng)能、太陽(yáng)能及燃料電池等。

3.3 提高燃油經(jīng)濟(jì)性

采用氣象導(dǎo)航；優(yōu)化航線(xiàn)結(jié)構(gòu)；加強(qiáng)與港口的溝通，縮短碼頭等待時(shí)間；經(jīng)濟(jì)航速優(yōu)化；提高燃油效率等。

3.4 推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化

利用推力鰭、整流鰭、導(dǎo)流管改善螺旋槳進(jìn)流效率，優(yōu)化螺旋槳推進(jìn)特性；舵系設(shè)計(jì)優(yōu)化；加強(qiáng)推進(jìn)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)等。

3.5 其他方法

運(yùn)用廢熱利用技術(shù)，充分回收利用主機(jī)冷卻水系統(tǒng)和廢氣系統(tǒng)的廢熱，比如在主機(jī)廢氣系統(tǒng)上安裝廢氣鍋爐，向船舶居住艙室和其他生活設(shè)施提供熱源和熱水、加熱燃油等; 海水淡化裝置通過(guò)對(duì)主機(jī)高溫冷卻水處理后提供淡水等，可以保證船舶正常航行以及船上生活設(shè)施正常運(yùn)行，并能降低對(duì)輔機(jī)功率的需求；采用廢熱回收技術(shù)，利用主機(jī)廢氣中的熱量進(jìn)行發(fā)電，提供額外的推進(jìn)功率；使用燃油添加劑；調(diào)整氣缸油消耗量；使用船載直流電網(wǎng)；使用新型發(fā)動(dòng)機(jī)并采用大功率的電力推進(jìn)裝置；使用岸電裝置；重視船殼保養(yǎng)等。

4 結(jié)論

通過(guò)分析船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）的內(nèi)涵和EEDI基準(zhǔn)線(xiàn)回歸公式的計(jì)算，探討執(zhí)行船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)產(chǎn)生的影響，得出提高船舶能效，降低EEDI，需要盡量減少空船重量，提高載重量，并降低主機(jī)、輔機(jī)油耗，船舶設(shè)計(jì)及建造中盡量使用輕型材料、節(jié)能技術(shù)，減少CO2的排放，開(kāi)發(fā)適應(yīng)EEDI要求的新船型。

[1]康天欽.基于降低船舶EEDI、EEOI值的總能系統(tǒng)分析 [D].武漢理工大學(xué),2012.

[2]MEPC 61/5/2.Report on a trial verification of the Energy Efficiency Design Index (EEDI)[R].Germany:2010.7.

[3]GHG-WG 2/2/7.Recalculation of Energy Efficiency Design Index Baselines for Cargo Ships[R].Denmark:2009.2.

[4]王分良.EEDI時(shí)代的船舶減排[J].中國(guó)船檢,2009(8).

[5]胡瓊，陳凱，孫權(quán).新船能效設(shè)計(jì)指數(shù)及應(yīng)對(duì)策略分析[J].中國(guó)造船,2011(7).

[6]倪駿愷.船舶能效營(yíng)運(yùn)指數(shù)研究[D].上海交通大學(xué),2010.

[7]王強(qiáng).船舶主機(jī)降速降功率節(jié)能減排技術(shù)優(yōu)化研究[D].大連海事大學(xué),2013.