船舶能效營運指數(shù)和能效管理實踐分析

中遠散貨運輸有限公司 黃京民

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船舶機電技術

船舶能效營運指數(shù)和能效管理實踐分析

中遠散貨運輸有限公司 黃京民

摘要：在2012年通過的《船舶能效管理計劃（SEEMP）制訂導則》中，IMO推薦使用船舶營運指數(shù)（EEOI）作為設定自愿性能效管理目標和能效水平檢測的指標。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，也可為其他船舶的EEOI計算和能效管理提供參考。

關鍵詞：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預測，到2050年航運業(yè)排放將達到目前排放量的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的船舶CO2排放指數(shù)及《船舶CO2排放指數(shù)自愿試用導則》，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自愿應用導則》［1］獲得通過。根據(jù)《船舶 EEOI 自愿應用導則》，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、副機、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，涉及的主機機動航行、淺水區(qū)航行、船舶拋錨、進出港、裝卸貨等在整個貨物周轉期所占比例較大。

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Yantai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、航速及主機功率關系表進行分析，如表3所示。

表3 船舶油耗、航速及主機功率的關系

從船舶航速、油耗及主機功率的關系表可以看出：主機功率從90%MCR下降到50%MCR運行，油耗的降幅（44%）遠大于航速的降幅（18%），總體節(jié)油效果很明顯。如某航次總航程為5 000 n mile，主機以75%MCR運行，按平均滑失率10%計算，航速為16 kn，主機油耗為50.96 t/天，發(fā)電機油耗為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，對應的主機功率為50%MCR，對應油耗僅為34.93 t/天，發(fā)電機油耗不變，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值計算結果，根據(jù)該表可以計算該船年度CO2排放量和EEOI值，指導制定2016年度EEOI值指標（見表5）。由此可以確定該船2016年度EEOI指導值為20.00。

表4 船舶能效營運指數(shù)計算結果

表5 年度營運指數(shù)指標

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

船舶實行低負荷運行，每天對主機進行一次較高負荷（75%MCR）運行1小時的操作，以減少燃油燃燒不完全對主機造成的不良影響。船舶在進出港時對航速進行優(yōu)化，避免船舶主機負荷突加或突減。海上航行時選用最佳航線，避免不必要的大舵角轉向，利用順流，達到在不增加主機轉速的情況下提高航速。在大風浪惡劣海況時，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)，避免快速到達后拋錨等泊位或等貨，根據(jù)航行富裕時間優(yōu)化航速，達到節(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，合理設計航線使船舶以最短的距離、最低的能耗，安全到達目的港。充分考慮航線水文因素，避開強頂流對船速的影響，順流航行?？紤]航區(qū)水深，減少淺水效應對船速的影響。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，降低螺旋槳槳葉表面的粗糙度，減小槳葉運轉時與海水的摩擦力，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，進而減少燃料的消耗。

6. 廢熱回收

主機廢氣余熱回收是一種節(jié)省能源的十分行之有效的方法。主機廢氣鍋爐的應用和引用主機缸套水的余熱作為造水機加熱源均可降低能耗。該船實際做法為：航行中每天兩次進行煙道化學吹灰，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、結論

隨著各界對溫室氣體排放的重視，節(jié)能減排成為當前發(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，也可為其他船舶的EEOI計算和能效管理提供參考。

參考文獻：

［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.船舶能效營運指數(shù)實船計算分析［J］.航海技術，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，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，2012.

［7］王強.船舶主機降速降功率節(jié)能減排技術優(yōu)化研究［D］.大連:大連海事大學，2013.

DOI:10.16176/j.cnki.21-1284.2016.07.007

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