中遠(yuǎn)散貨運輸有限公司 黃京民

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船舶機(jī)電技術(shù)

船舶能效營運指數(shù)和能效管理實踐分析

中遠(yuǎn)散貨運輸有限公司 黃京民

摘要：在2012年通過的《船舶能效管理計劃（SEEMP）制訂導(dǎo)則》中，IMO推薦使用船舶營運指數(shù)（EEOI）作為設(shè)定自愿性能效管理目標(biāo)和能效水平檢測的指標(biāo)。以某多用途船為例，通過實際航行數(shù)據(jù)，計算該輪年度和航次的EEOI，對航次內(nèi)各航段的EEOI值進(jìn)行分析，最后從航速優(yōu)化、最佳縱傾、船體清潔度、螺旋槳和廢熱回收等方面總結(jié)降低EEOI的措施，可為該船型在特定航線的能效管理提供指導(dǎo)，也可為其他船舶的EEOI計算和能效管理提供參考。

關(guān)鍵詞：能效營運指數(shù)；EEOI；CO2排放

近年來，溫室氣體排放問題引起世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。各種不同運輸方式CO2排放的情況被各界廣泛研究。［1］圖1為不同運輸方式CO2排放量的相對值。［2］從中可知，海運CO2排放量的相對值雖然較低，但由于世界范圍內(nèi)船舶數(shù)量眾多，船舶柴油機(jī)功率巨大，其排放的CO2總量總體較多。根據(jù)IMO溫室氣體研究報告，2012年全球船舶運輸業(yè)CO2排放量為9.49億t，占全球總量的2.7%，其中國際船舶運輸業(yè)CO2排放量為7.96億t，占全球總量的2.2%。IMO預(yù)測，到2050年航運業(yè)排放將達(dá)到目前排放量的250%。［1］

圖1 不同運輸方式CO2排放量相對值

一、船舶能效營運指數(shù)（EEOI）的概念

船舶能效營運指數(shù)（EEOI）反映了單位貨物周轉(zhuǎn)量（船舶載貨量乘以運輸距離）的CO2排放量。通過EEOI指數(shù)值反映營運船舶的能效水平的思想最早體現(xiàn)在2003年11月于倫敦召開的IMO第23次締約國大會所通過的A.693（23）大會決議。2005年7月，在MEPC第53次大會通過了自愿試用性質(zhì)的船舶CO2排放指數(shù)及《船舶CO2排放指數(shù)自愿試用導(dǎo)則》，該指數(shù)即船舶EEOI的前身。在2009 年7月舉行的MEPC第59次會議上，《船舶EEOI自愿應(yīng)用導(dǎo)則》［1］獲得通過。根據(jù)《船舶 EEOI 自愿應(yīng)用導(dǎo)則》，船舶能效營運指數(shù)的定義如下：

式中：i為燃料種類；FCi為船舶在航行中消耗i類燃料總量，單位：t；CFi為CO2排放因子，指每消耗1 ti燃料排放的CO2質(zhì)量，單位：t（CO2）/t（燃料）；mc為載貨量，單位：t、TEU或者人（對于客船），視情況確定；D為船舶航行的里程，指船舶在運輸作業(yè)中所實際航行的距離，單位：n mile。

根據(jù)EEOI的定義，EEOI值越小，船舶能效越高，降低船舶能效營運指數(shù)可以通過降低船舶油耗、提高船舶載重量、增加航程、使用低CO2排放因子的燃油來實現(xiàn)。［3］這四個因素中，CO2排放因子是燃油消耗量與CO2排放量之間的無量綱轉(zhuǎn)換系數(shù)，對于各種燃料，其CO2排放因子是既定的（見表1）［4］，因此本文主要討論船舶油耗、載重量和航程對EEOI值的影響。

表1 不同類型燃料CO2排放因子

二、某航次船舶能效營運指數(shù)的計算與分析［5-7］

本文針對某多用途船2014年和2015年度共計12個航次的實際營運情況進(jìn)行統(tǒng)計，計算出船舶能效營運指數(shù)，并對影響船舶營運指數(shù)的參數(shù)進(jìn)行分析。該船為多用途船，運輸大件，主要航線為國內(nèi)和韓國到歐美，每個港都進(jìn)行裝卸貨，沒有空船壓載航段。

根據(jù)該船實際情況，其燃油CO2排放因子按表1確定。航次燃油消耗量主要為船舶主機(jī)、副機(jī)、鍋爐和救生艇的油耗量，其計算方式為：將上一個航次的貨物卸載完成時間作為本航次的開始時間，本航次貨物全部卸載完成時間作為本航次的結(jié)束時間，通過統(tǒng)計燃料油的加裝和消耗情況確定本航次的燃油消耗量，因此船舶在港裝卸貨期間對燃油的消耗量也計算在內(nèi)。該船為多用途船，貨物在各個港口頻繁裝卸，涉及各個航段，為了獲取更準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)，對各個航段分別計算。

根據(jù)其燃油消耗情況應(yīng)用公式（1）計算該船第九航次的EEOI值見表2。

表2 某船第九航次船舶能效營運指數(shù)計算結(jié)果

1. 航程對EEOI的影響

如表2所示，該船在從Mawan到Singapore航段和從Koper到Barcelona航段，載貨量基本相同，分別為16 448.12 t和16 361.19 t，航程分別為1 290.00 n mile和72.00 n mile，計算出的EEOI值分別為23.98和33.18。航程對EEOI的最終計算結(jié)果有較大影響，相同貨物裝載量，航程越短EEOI值越高，原因主要體現(xiàn)在航程短，涉及的主機(jī)機(jī)動航行、淺水區(qū)航行、船舶拋錨、進(jìn)出港、裝卸貨等在整個貨物周轉(zhuǎn)期所占比例較大。

2. 載貨量對EEOI值的影響

如表2所示，該船在從Venice到Koper航段和從Rotterdam到下一港口航段，航程基本相同，分別為1 330.00 n mile和1 259.00 n mile，載貨量分別為16 853.17 t和10 695.58 t，計算出的EEOI值分別為19.87和37.15?？梢娸d貨量對EEOI值也有較大影響，載貨量越大，EEOI值越低，原因分析為載貨量越多，船舶自重所消耗的燃油所占比例就越小。

3. 航程和載貨量對EEOI值的綜合影響

由表2可知，該船從Xingang到Y(jié)antai航段載貨量為788.34 t，航程為201.00 n mile，EEOI值為389.11。從Singapore到Suez航段，載貨量為16 853.17 t，航程為5 025.00 n mile，EEOI值為19.85。兩者的EEOI值結(jié)果相差接近20倍，可見合理安排航程和載貨量對降低EEOI、提高船舶能效有重大意義。

4. 航速對EEOI值的影響

從表2能夠清晰地看出航程和載貨量對EEOI值的影響，但船舶的油耗對EEOI的影響卻不是很直觀，為此本文列出船舶油耗、航速及主機(jī)功率關(guān)系表進(jìn)行分析，如表3所示。

表3 船舶油耗、航速及主機(jī)功率的關(guān)系

從船舶航速、油耗及主機(jī)功率的關(guān)系表可以看出：主機(jī)功率從90%MCR下降到50%MCR運行，油耗的降幅（44%）遠(yuǎn)大于航速的降幅（18%），總體節(jié)油效果很明顯。如某航次總航程為5 000 n mile，主機(jī)以75%MCR運行，按平均滑失率10%計算，航速為16 kn，主機(jī)油耗為50.96 t/天，發(fā)電機(jī)油耗為2.8 t/天，實際航行時間為312.5 h，總油耗為699.8 t，CO2總排放量為2 179.1 t。由于航運市場疲軟，常出現(xiàn)拋錨等貨的現(xiàn)象，以拋錨45.1 h為例。為確保按時靠泊，航速可取用13.98 kn，對應(yīng)的主機(jī)功率為50%MCR，對應(yīng)油耗僅為34.93 t/天，發(fā)電機(jī)油耗不變，仍為2.8 t/天，總航行時間為357.6 h（富裕時 間為45.1 h），總油耗為 562.2 t，CO2總排放 量為1750.6 t?？晒?jié)省燃油137.6 t，減少CO2排放428.5 t?？梢姶敖邓賹EOI值的降低有非常明顯的影響。

三、年度船舶能效營運指數(shù)

表4所示為2014年度和2015年度該船EEOI值計算結(jié)果，根據(jù)該表可以計算該船年度CO2排放量和EEOI值，指導(dǎo)制定2016年度EEOI值指標(biāo)（見表5）。由此可以確定該船2016年度EEOI指導(dǎo)值為20.00。

表4 船舶能效營運指數(shù)計算結(jié)果

表5 年度營運指數(shù)指標(biāo)

四、降低船舶能效營運指數(shù)的措施

營運船舶的能耗、能效和CO2排放受到多種因素影響，為了滿足國際、國內(nèi)的相關(guān)要求，降低船舶營運成本，在減少排放的同時提高能源效率，該船可采取如下能效管理措施：

1. 航速優(yōu)化

船舶實行低負(fù)荷運行，每天對主機(jī)進(jìn)行一次較高負(fù)荷（75%MCR）運行1小時的操作，以減少燃油燃燒不完全對主機(jī)造成的不良影響。船舶在進(jìn)出港時對航速進(jìn)行優(yōu)化，避免船舶主機(jī)負(fù)荷突加或突減。海上航行時選用最佳航線，避免不必要的大舵角轉(zhuǎn)向，利用順流，達(dá)到在不增加主機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下提高航速。在大風(fēng)浪惡劣海況時，及早降速，保證螺旋槳效率。及時和港口代理聯(lián)系掌握船舶靠離泊動態(tài)，避免快速到達(dá)后拋錨等泊位或等貨，根據(jù)航行富裕時間優(yōu)化航速，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

2. 航線優(yōu)化

考慮到安全、減少非生產(chǎn)性等待的營運策略，該輪在航線優(yōu)化上的具體做法為：根據(jù)航次載貨情況，合理設(shè)計航線使船舶以最短的距離、最低的能耗，安全到達(dá)目的港。充分考慮航線水文因素，避開強(qiáng)頂流對船速的影響，順流航行?？紤]航區(qū)水深，減少淺水效應(yīng)對船速的影響。規(guī)避密集漁船作業(yè)區(qū)，避免頻繁施舵、偏航，在開敞海區(qū)實行自動操舵儀操舵。

3. 最佳縱傾

該船實際做法為：合理配載，使船舶保持適當(dāng)尾傾，航行中通過調(diào)節(jié)壓載水來使船舶保持最佳縱傾，船舶尾吃水增加，可增加舵葉浸水面積，確保舵效的最大化，從而優(yōu)化舵效。

4. 定期檢查螺旋槳

船舶進(jìn)塢后，及時清除螺旋槳表面的海生物及沉積物，外觀檢查其缺陷。清潔前，用高壓淡水沖洗，清除表面污物。沖洗后進(jìn)行徹底清潔，清除槳葉表面的附著物。螺旋槳拋光采用葉片面型砂帶磨削技術(shù)，降低螺旋槳槳葉表面的粗糙度，減小槳葉運轉(zhuǎn)時與海水的摩擦力，提高螺旋槳的工作效率，增加船舶航行速度，降低船舶燃油消耗。

5. 保持船體清潔

結(jié)合塢內(nèi)檢驗和特別檢驗，定期檢查船舶油漆系統(tǒng)，每5年不少于2次。對船殼進(jìn)行清除海生物處理，降低船殼表面的粗糙度，減小船舶航行阻力，進(jìn)而減少燃料的消耗。

6. 廢熱回收

主機(jī)廢氣余熱回收是一種節(jié)省能源的十分行之有效的方法。主機(jī)廢氣鍋爐的應(yīng)用和引用主機(jī)缸套水的余熱作為造水機(jī)加熱源均可降低能耗。該船實際做法為：航行中每天兩次進(jìn)行煙道化學(xué)吹灰，保持廢氣鍋爐（EGE）的效率，日常管理中通過觀察煙道前后溫度以及壓降來判斷煙道的清潔程度。

五、結(jié)論

隨著各界對溫室氣體排放的重視，節(jié)能減排成為當(dāng)前發(fā)展的重要方向，船舶節(jié)能減排有利于提高船舶營運的經(jīng)濟(jì)性，成為越來越熱的討論話題。本文介紹船舶能效營運指數(shù)的概念，按年度、航次和航段計算船舶能效營運指數(shù)，分析航程、載貨量、航速等對船舶能效營運指數(shù)的影響，最后從航速優(yōu)化、最佳縱傾、船體清潔度、螺旋槳和廢熱回收等方面總結(jié)降低EEOI的措施，可為該船型在特定航線運行的能效管理提供指導(dǎo)，也可為其他船舶的EEOI計算和能效管理提供參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］MEPC 59/Circ.684. Guidelines for Voluntary Use of the Ship Energy Efficiency Operational Indicator （EEOI）［R］.London:IMO，2009.

［2］李斌.船舶能效設(shè)計指數(shù)和能效營運指數(shù)介紹和分析［J］.世界海運，2012（3）:23-26.

［3］MAN Diesel SE. MAN Diesel A/S-CEAS:Engine Room Dimensioning Version 3.8.0［EB/OL］.（2009-12-12）［2015-05-01］.http://77.243.130.110/ERD/ERD.aspx.

［4］王強(qiáng).船舶能效營運指數(shù)實船計算分析［J］.航海技術(shù)，2015 （6）:26-28.

［5］倪俊凱.船舶能效營運指數(shù)研究［D］.上海:上海交通大學(xué)，2010.

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

［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:大連海事大學(xué)，2013.

DOI:10.16176/j.cnki.21-1284.2016.07.007

作者簡介：黃京民（1967—），男，輪機(jī)長，工程師，E-mail：huangjm@cosbulk.com