從船舶營運角度探討提高船舶能效的可選項

魏洪斌

（交通運輸部水運科學研究院，北京 100088）

從船舶營運角度探討提高船舶能效的可選項

魏洪斌

（交通運輸部水運科學研究院，北京 100088）

從對影響船舶營運過程中船舶能效的船舶裝載利用率、船舶到港時間、船舶航速、船舶維修、航線和船員進行分析，對船舶營運過程中可選提高船舶能效的因素進行探討。

船舶能效；營運角度；因素分析

DOI編碼：10.13646/j.cnki.42-1395/u.2016.10.022

船舶運輸是世界運輸業(yè)的重要組成部分，占比方面，船舶運輸占國際貿(mào)易運輸量的三分之二以上；增長同步方面，船舶運輸量的增長速度也是與世界經(jīng)濟增長、貿(mào)易量的增加同步的。船舶作為大宗散貨運輸?shù)闹饕煌üぞ?，與車輛和飛機運輸相比具有運量大、運距長和成本低的優(yōu)勢，使用較少能耗的實現(xiàn)大規(guī)模物質(zhì)運輸。然而即使再環(huán)保節(jié)能的運輸方式，在使用過程中也會帶來資源的占用、能源的消耗和溫室氣體排放的問題。

目前，我國在能源消耗和污染物減排方面已經(jīng)取得顯著的成效。2005年以前我國的單位GDP能耗一直處于增加趨勢，隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和節(jié)能減排相關(guān)政策措施的出臺，2005年以后單位GDP能耗處于下降趨勢，十二五期間的2012、2013、2014、2015年，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）能耗分別比上年降低3.6%、3.7%、4.8%和5.6%。中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年（2016-2020年）規(guī)劃綱要中指出要求確保到2020年實現(xiàn)單位國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）能耗比2015年下降15%的目標。交通運輸部制定并印發(fā)了交通運輸節(jié)能環(huán)?！笆濉卑l(fā)展規(guī)劃，提出營運船舶單位運輸周轉(zhuǎn)量能耗指標和營運船舶單位運輸周轉(zhuǎn)量CO2排放指標下降值的總體目標。2020年與2015年相比，營運船舶單位運輸周轉(zhuǎn)量能耗下降6%；營運船舶單位運輸周轉(zhuǎn)量CO2排放下降7%。

水運行業(yè)既是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，又是資源占用型和能源消耗型行業(yè)。伴隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國水路客貨運量逐年上升?？拓涍\輸量增長快，船舶基數(shù)大，成為了降低船舶能源消耗的難題。

本文以降低船舶能耗、提高船舶能效為出發(fā)點，以船舶營運視角，提出提高船舶裝載利用率、優(yōu)化船舶到港時間、合理降低船舶航速、船舶維修策略、航線優(yōu)化和提升船員節(jié)能意識六種可選項，探討營運過程中提高船舶能效的影響因素。

1　提高船舶裝載利用率

在船舶運營過程中，如果盡可能的把貨物裝滿，提高船舶裝載利用率，可以增加船舶的貨物運輸效率。然而使用大船在貨物的整體運輸效率中可能會出現(xiàn)相反的結(jié)果。使用小船對每種不同的到港貨物進行分類運輸，按照每種貨物不同到港目的地，進行單船單貨的分發(fā)形式，會比使用一艘大船裝滿所有貨物，逐個港口送貨的形式效率要高。尺寸超常規(guī)的船舶，通常會存在沒有足夠貨物需要裝載，船舶越大裝滿貨物航行的可能性越小。尤其是在運輸市場行情低迷情況下，大船通常會有空箱現(xiàn)象出現(xiàn)，貨艙內(nèi)可能只是部分裝載，而沒有滿載。按照貨物運輸需要，合理權(quán)衡船舶尺度，選取可以裝滿貨艙的船舶，提高船舶裝載利用率，會有更好的貨物運輸效率，進而提高船舶能效。

2　優(yōu)化船舶到港時間

優(yōu)化船舶到港時間，提高船舶整體運輸能效。船舶到港時間，通常受到各方面影響，包括潮流、運輸合同、港口的繁忙程度、裝卸貨規(guī)則、運輸管理組織。

其中外在的自然因素潮流，對應(yīng)港口水深的變化，會影響允許船舶到港的時間窗口即潮窗期；同時港口的交通擁堵程度，會造成船舶需要排隊進港，多方因素影響船舶最佳到港時間。

在考慮潮流影響的同時，還需考慮到延遲到港會面臨合同違約，承擔違約金的風險，同時要考慮到船舶提前到港需要多付額外的費用。如果由于港口的擁堵造成船舶卸貨的延遲，承運人承擔經(jīng)濟賠償。船舶到達繁忙港口，需要等待幾天或者幾周才可以在港口卸貨，同時還要承擔逾期未到貨的罰款。

如果港口能夠接收船舶到港請求，船舶承運人正常卸貨后，可以承接新貨運任務(wù)；如果不能，船舶在港延遲卸貨，船舶承運人違約。通常情況下，延遲卸貨違約產(chǎn)生的罰款比增加航速提前到港而產(chǎn)生多余的燃料費用要高。以上兩種情況，從經(jīng)濟角度考慮，均驅(qū)動船舶營運人以盡可能高的航速航行，盡早到達目的港口，提高經(jīng)濟效益。

以上推斷可以得出，營運階段采取優(yōu)化船舶到港時間的節(jié)能措施具有很小的可操作性。最壞的情況下，會驅(qū)動營運船舶朝低能效方向營運。

同時船舶到港優(yōu)先裝貨和卸貨的規(guī)則，在影響船舶在港時間方面占有很大的比重。減少在港時間，通過提高貨物的裝卸、船舶靠泊和錨泊的效率，同樣能夠提高運輸效率。在運輸管理過程中做到這一點，需要多個部門聯(lián)合行動。船舶的在港時間受到多個不同參與方的直接或間接的影響。不同的承運類型，會有不同的參與方和部門，包括：承運人（光船租賃人和船舶營運人）；托運人和貨物的接收人；貨物的買方、賣方（運輸需求的原始來源）；運輸代理商；港口管理局；碼頭經(jīng)營人。除了以上列出參與方的之外，還有其他的參與方，包括船舶代理公司、碼頭裝卸公司、拖輪公司、引航公司、船舶燃料供應(yīng)方和其他服務(wù)方，在優(yōu)化船舶到港時間中具有重要的影響。重要的是每個參與方都需要足夠的驅(qū)動性和靈活性，以便加入到系統(tǒng)優(yōu)化船舶在港時間的行動中，進而提升船舶能效。

3　合理降低船舶航速

合理的降低船舶航行的速度會增加船上能源的利用效率。如果限定時間和貨物總量，運送等量的貨物情況下，低航速與降速之前相比需要更多的航次去運送貨物，需要更多的航行時間。由此而產(chǎn)生的代價是昂貴的，因為他直接影響了固定時間內(nèi)船舶貨物運輸總量，從而對單位時間內(nèi)的收入造成了影響。然而，貨物運輸費用和燃油消耗費用之間存在一個權(quán)衡關(guān)系，降低航速產(chǎn)生的運輸收入的減少可以從節(jié)省燃油消耗的費用中收回。

4　船舶維修策略

船舶的維修保養(yǎng)可以從船體和螺旋槳方面考慮，選擇合適的維修策略提高船舶運輸效率。

通過船體表面清洗和使用船體涂層減少摩擦，可以降低船體的阻力，提高船舶效率。保持一個干凈的船體和螺旋槳對提高船舶的燃油效率很重要。增加船體和螺旋槳清污的頻率，可以有效的保持船舶能效水平，然而這增加了船舶進塢時間，減少了船舶有效營運時間。其他的解決辦法，包括通過選擇更有效的船體涂層，以減少船體附著污物對阻力產(chǎn)生的降低，減少船體清潔的頻率，延長船體進塢的間隔時間。

采取何種船舶的維修策略主要依靠運營公司的高層戰(zhàn)略目標。如選擇合理適當?shù)木S修頻率，減少船舶在船塢時間，提升船舶營運時間，降低維修花費，達到提高船舶能效的目的降低營運過程中燃料的費用。

5　航線優(yōu)化

航線優(yōu)化是指在船舶航行過程中，滿足船舶航行需要面對的限制條件，包括現(xiàn)有的國內(nèi)國際的航運法律法規(guī)，船舶運輸任務(wù)安排，簽訂的航運合同約定和其他限制的條件的基礎(chǔ)上，對航行操作進行優(yōu)化。

航線優(yōu)化可以從以下幾個方面進行，包括縱傾優(yōu)化、使用氣象定線系統(tǒng)、壓載水優(yōu)化。

縱傾優(yōu)化可以從船體船型和船舶實際航行狀況兩方面考慮。技術(shù)上對于船體的優(yōu)化，往往不能同時滿足船舶的特定吃水和特定航速兩種限制條件的優(yōu)化結(jié)果。通常情況下，船舶的型線在設(shè)計優(yōu)化過程中，優(yōu)化結(jié)果的目標設(shè)定在設(shè)計吃水的情況。然而船舶在實際航行過程中，由于不同航線不同外界條件，貨物裝載和運輸需求的不同，會有不同的吃水、縱傾和航速，難以得到穩(wěn)定的縱傾優(yōu)化效果。

使用氣象定線系統(tǒng)，參考天氣風向和潮流流向選擇最佳的航線，以減少船舶航行的能量消耗。

壓載水優(yōu)化，避免不必要的壓載水，減少船舶為此負擔的能源消耗。壓載水優(yōu)化通常受到限制，優(yōu)化過程中需要考慮船舶航行過程中船員的安全和舒適程度。相關(guān)機構(gòu)在對油船的航線優(yōu)化節(jié)能研究中發(fā)現(xiàn)，使用優(yōu)化壓載水技術(shù)，對于航行過程中使用大量壓載水的船舶，可以獲得較好的節(jié)能效果。

6　提升船員節(jié)能意識

從船舶營運中獲得船舶能效的提升，很大程度上依賴于船上船員對船舶的具體駕駛操縱，由于實際航行中遇到的情況是變化多樣的，船員的每次對應(yīng)操縱也不盡相同，不同航次提升的能效有很大的可變化性，難以獲得持續(xù)穩(wěn)定的節(jié)能效果。實際航行中，船員主動的節(jié)能意識和積極的行動對船舶能效提升的效果影響是至關(guān)重要的?？梢栽O(shè)立一種獎勵機制，使船員能夠從船舶能效的提高中獲得一部分利潤反饋，以促使船員積極主動的參與到提高船舶能效的行動中。

7　結(jié)語

提高船舶能效，實現(xiàn)節(jié)能減排目標。中國在向聯(lián)合國提交的《強化應(yīng)對氣候變化行動——中國國家自主貢獻》中提出了CO2排放峰值和非石化能源占一次能源消費比重目標，交通運輸方式中的公路和水路運輸能耗占全國石油及制品消耗總量的30%，實現(xiàn)低能耗和低碳排放目標，要求船舶運輸向低碳高效方向發(fā)展。在船舶運營階段采取節(jié)能措施，可以從船舶實際營運過程中獲得船舶節(jié)能具體效果，利于對節(jié)能效果的及時反饋評價，確定可能會獲得更多的潛在的提升能效利用率的方式。從而為實現(xiàn)應(yīng)對氣候變化，改善地球家園環(huán)境做出應(yīng)有貢獻。

［1］船舶節(jié)能減排國際和國內(nèi)標準動態(tài)發(fā)展研究［J］.北京造船工程學會論文集2013

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［3］從船體本身角度出發(fā)淺析提高船舶能效的措施［J］.水運科技，2014

［4］船舶尺度和船體形狀的影響因素［J］.中國水運，2014

［5］提高船舶能效的因素探討［J］.珠江水運，2015

［6］《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年（2016-2020年）規(guī)劃綱要》［Z］.2016

［7］《交通運輸節(jié)能環(huán)?！笆濉卑l(fā)展規(guī)劃》［Z］.2016

U692.3

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1006—7973（2016）10-0058-02