王群蕾 王奇 應(yīng)東青

【摘 要】 為加快浙江省內(nèi)河貨船的推優(yōu)汰劣進(jìn)程，分析其與部頒船舶能效和CO排放標(biāo)準(zhǔn)核定的適應(yīng)性問(wèn)題，選取10種浙江省內(nèi)河營(yíng)運(yùn)典型船型并分別按75%的主機(jī)額定功率狀態(tài)、12 km/h經(jīng)濟(jì)航速的常用主機(jī)功率狀態(tài)、雙機(jī)雙槳推進(jìn)裝置且與經(jīng)濟(jì)航速組合狀態(tài)等3種情形進(jìn)行能效核算。結(jié)果表明：按要求進(jìn)行的能效和排放核算，大部分船舶是可以滿足部頒標(biāo)準(zhǔn)的。

【關(guān)鍵詞】 內(nèi)河貨船;推進(jìn)效率;能效核算;經(jīng)濟(jì)航速;主機(jī)額定功率

節(jié)能和環(huán)保是國(guó)家的基本國(guó)策。節(jié)約船舶能源和防止因船舶主機(jī)過(guò)多排放CO而導(dǎo)致航行水域周邊的環(huán)境污染，是對(duì)船舶產(chǎn)品實(shí)施質(zhì)量檢驗(yàn)的重要指標(biāo)。交通運(yùn)輸部于2012年發(fā)布了《關(guān)于公布內(nèi)河運(yùn)輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型指標(biāo)體系的公告》，旨在按《“十二五”期推進(jìn)全國(guó)內(nèi)河船型標(biāo)準(zhǔn)化工作實(shí)施方案》的要求，從安全、高效、綠色、先進(jìn)等4個(gè)方面入手建設(shè)現(xiàn)代化內(nèi)河運(yùn)輸船隊(duì)，要求通過(guò)采用能源強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)提高船舶的能效性能;通過(guò)采用CO排放強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶減排的綠色目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，交通運(yùn)輸部?jī)?nèi)河局于2012年發(fā)布了《營(yíng)運(yùn)船舶燃料消耗限值及驗(yàn)證方法》《營(yíng)運(yùn)船舶CO排放限值及驗(yàn)證方法》等兩部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);中國(guó)船級(jí)社也相應(yīng)發(fā)布了《內(nèi)河船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）評(píng)估指南》。

上述標(biāo)準(zhǔn)和文件是對(duì)船舶產(chǎn)品滿足節(jié)能、環(huán)?；疽蠛筒扇”O(jiān)督措施的參照。現(xiàn)有船舶規(guī)范大都側(cè)重于船舶安全，以保證船舶的不斷、不翻和不沉為首要目的，僅對(duì)船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)性和抗沉性等方面有著明確的限值和規(guī)定，但基本上沒(méi)有涉及與船舶的節(jié)能、排放和營(yíng)運(yùn)船舶的經(jīng)濟(jì)性有關(guān)的船舶阻力、推進(jìn)等領(lǐng)域。貫徹執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)，從法規(guī)上可為船舶產(chǎn)品的推優(yōu)汰劣提供依據(jù)，讓技術(shù)先進(jìn)的符合節(jié)能環(huán)保要求的船舶產(chǎn)品得以推廣應(yīng)用;讓技術(shù)落后的船舶產(chǎn)品得以淘汰，甚至無(wú)法進(jìn)入市場(chǎng);有效地保證船舶的節(jié)能和環(huán)保性能，提高營(yíng)運(yùn)船舶的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)內(nèi)河船舶領(lǐng)域的科技進(jìn)步。

1 浙江省內(nèi)河貨船適用部頒能效標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性的分析

1.1 1 000總噸以下典型船型

浙江省1 000總噸以下的內(nèi)河貨船有10種典型船型，這些船型的主要尺度及系數(shù)見表1，所配備的推進(jìn)動(dòng)力設(shè)備和推進(jìn)裝置數(shù)據(jù)見表2。

由表1、表2可以看出：10種典型船型均為方形系數(shù)高達(dá)0.85以上的肥大船型;只有3種船型采用雙機(jī)、雙槳推進(jìn)裝置，其他7種船型均為單機(jī)、單槳，導(dǎo)致推進(jìn)系數(shù)（QPC）均在0.4以下。

1.2 典型船型的能效和排放核算

（1）按75%的主機(jī)額定功率狀態(tài)進(jìn)行能效核算。根據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn)，浙江省對(duì)10種典型船型均進(jìn)行了包括船舶阻力和推進(jìn)性能在內(nèi)的快速性計(jì)算，求得相應(yīng)于75%額定功率狀態(tài)的船舶航速，再按2012年交通運(yùn)輸部頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)船級(jí)社頒布的EEDI進(jìn)行了校核計(jì)算。核算結(jié)果見表3。

由表3可知，在這10種貨船中，除勉強(qiáng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的雙機(jī)、雙槳的64 TEU集裝箱貨船和完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的36 TEU集裝箱貨船外，其余8種船型的燃料消耗指數(shù)和EEDI均超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值的40%～60%，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

究其原因，對(duì)浙江省內(nèi)河船舶而言，其營(yíng)運(yùn)使用的經(jīng)濟(jì)航速一般只需12 km/h左右，所需要的主機(jī)功率較小;但考慮到進(jìn)出港、超越他船等短暫的應(yīng)急狀況下的最大航速需求，船舶上通常配置較大功率的推進(jìn)主機(jī)，儲(chǔ)備功率過(guò)大。因此，在一般情況下，船舶只需按50%～60%主機(jī)額定功率運(yùn)行即可達(dá)到船舶的經(jīng)濟(jì)航速。但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的需按75%的額定主機(jī)功率下相應(yīng)的船舶航速進(jìn)行能效核定的要求過(guò)高，致使相當(dāng)一部分的船舶難以滿足標(biāo)準(zhǔn)需求。浙江省內(nèi)河船舶一般為個(gè)體業(yè)主所有，這些業(yè)主對(duì)船舶的推進(jìn)性能知識(shí)了解甚少，往往單純考慮節(jié)省船舶造價(jià)、減少初始投資，要求僅配置一臺(tái)具有較大功率儲(chǔ)備的推進(jìn)主機(jī)，采用單機(jī)、單槳的推進(jìn)方式。因京杭水系的水深較淺，螺旋槳直徑受限，致使螺旋槳負(fù)荷過(guò)重，推進(jìn)效率低下。在10種典型船型中，7種單槳船型的推進(jìn)系數(shù)均低于0.4，大多只有0.35左右。這就意味著這些船型有65%的能源被白白浪費(fèi)，必然無(wú)法滿足能效標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）按12 km/h經(jīng)濟(jì)航速的常用主機(jī)功率狀態(tài)進(jìn)行能效核算。浙江省內(nèi)河貨運(yùn)船舶一般僅按相當(dāng)于50%～60%的主機(jī)額定功率狀態(tài)的經(jīng)濟(jì)航速進(jìn)行營(yíng)運(yùn)，因而只有核算此種狀態(tài)下的能效指標(biāo)才有實(shí)際意義。10種典型船型按12 km/h的經(jīng)濟(jì)航速狀態(tài)進(jìn)行的能效核算結(jié)果見表4。

由表4可見，與按75%的主機(jī)額定功率狀態(tài)進(jìn)行能效核算相比，按12 km/h的經(jīng)濟(jì)航速狀態(tài)進(jìn)行能效指標(biāo)核算其燃料消耗指數(shù)和CO排放指數(shù)均有較大幅度的下降。在10種典型內(nèi)河船型中，3種雙機(jī)、雙槳船型和1種單機(jī)、單槳船型完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;有2種船型基本滿足或稍不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值要求;不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的典型船型由原先的8種減少為4種，即不合格率下降了50%。由此可見，對(duì)于浙江省內(nèi)河營(yíng)運(yùn)貨船而言，采用按12 km/h的經(jīng)濟(jì)航速所對(duì)應(yīng)的主機(jī)功率作為核算狀態(tài)替代原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的按75%的主機(jī)功率狀態(tài)作為核算狀態(tài)，可以解決原標(biāo)準(zhǔn)要求過(guò)高的問(wèn)題，是符合浙江省內(nèi)河營(yíng)運(yùn)貨船實(shí)情的有效修訂措施。

（3）按設(shè)置雙機(jī)、雙槳推進(jìn)裝置且與經(jīng)濟(jì)航速組合狀態(tài)進(jìn)行的能效核算。若將10種典型貨船均設(shè)定為雙機(jī)、雙槳推進(jìn)裝置，則其船型所采用的雙機(jī)推進(jìn)動(dòng)力設(shè)備和雙槳推進(jìn)裝置數(shù)據(jù)見表5。對(duì)設(shè)置有雙機(jī)、雙槳的推進(jìn)動(dòng)力設(shè)備和推進(jìn)裝置的10種典型船型均按經(jīng)濟(jì)航速狀態(tài)運(yùn)行所進(jìn)行的能效指標(biāo)核算的結(jié)果見表6。

由表6可見，10種典型貨船若全部配置雙機(jī)、雙槳推進(jìn)動(dòng)力設(shè)備和推進(jìn)裝置，且按經(jīng)濟(jì)航速的營(yíng)運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行核算，其能效指標(biāo)能夠全部滿足部頒標(biāo)準(zhǔn)的核定需求。

2 對(duì)制定浙江省《內(nèi)河營(yíng)運(yùn)船舶能效指標(biāo)》的建議

造成浙江省內(nèi)河營(yíng)運(yùn)船舶的能效指標(biāo)不能滿足部頒標(biāo)準(zhǔn)要求的主要原因是裝備的推進(jìn)主機(jī)儲(chǔ)備功率過(guò)大，船舶航行中使用的主機(jī)功率一般只有額定功率的50%左右，若按75%的額定功率來(lái)進(jìn)行能效核定的結(jié)果難以滿足部頒標(biāo)準(zhǔn)要求;因此，標(biāo)準(zhǔn)修訂應(yīng)充分考慮這一特點(diǎn)。為此，特對(duì)修訂能效標(biāo)準(zhǔn)提出以下建議：

（1）仍然使用部頒標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的燃料消耗限值和CO排放限值的計(jì)算公式和量值單位，但不通過(guò)引進(jìn)修正系數(shù)k來(lái)加大限值，以降低部頒標(biāo)準(zhǔn)對(duì)浙江省內(nèi)河船舶的能耗和CO排放的限值要求。

（2）仍然使用部頒標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的燃料消耗指數(shù)和CO排放指數(shù)及EEDI的計(jì)算公式和量值單位，但在具體核算中采用下述數(shù)值：

①以船舶營(yíng)運(yùn)中常用的經(jīng)濟(jì)航速（12 km/h）來(lái)替代原標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定75%的主機(jī)額定功率所對(duì)應(yīng)的船舶航速;

②以船舶達(dá)到經(jīng)濟(jì)航速所需的單機(jī)功率（可通過(guò)阻力計(jì)算或模型試驗(yàn)取得數(shù)據(jù)）來(lái)確定其核算狀態(tài)的持續(xù)功率和燃料消耗率，以替代原標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的75%主機(jī)額定功率狀況下的持續(xù)功率及其對(duì)應(yīng)的燃油消耗率;

③核算螺旋槳推進(jìn)效率。對(duì)于推進(jìn)系數(shù)低于0.5的船舶一律要求更換為雙機(jī)、雙槳推進(jìn)動(dòng)力設(shè)備和推進(jìn)裝置。采用雙機(jī)、雙槳推進(jìn)裝置，可將原先僅由一只螺旋槳承擔(dān)的全部推力負(fù)荷分擔(dān)到兩只螺旋槳上，使得螺旋槳的推力負(fù)荷系數(shù)減小50%，是提高內(nèi)河船舶推進(jìn)效率的有效技術(shù)措施。雙機(jī)、雙槳推進(jìn)裝置是一種成熟的用于提高內(nèi)河船舶推進(jìn)效率的有效技術(shù)，我國(guó)長(zhǎng)江干線的營(yíng)運(yùn)貨船上早已推廣采用。

大量的核算數(shù)據(jù)表明，若按上述修訂要求進(jìn)行浙江省內(nèi)河營(yíng)運(yùn)船舶的能效和CO排放核算，大部分船舶是可以滿足部頒標(biāo)準(zhǔn)的;只有少量推進(jìn)效率低下的船舶不能滿足。貫徹執(zhí)行這種修訂標(biāo)準(zhǔn)，既可達(dá)到國(guó)家的節(jié)能、環(huán)保要求，又可保證浙江省的內(nèi)河船舶具有優(yōu)良的快速性和經(jīng)濟(jì)性。