長江船舶污染能耗水平評價體系構(gòu)建

李博文，鄧健，王麗錚，沈慧

(1.長江海事局，武漢 430016；2.武漢理工大學(xué) a.交通學(xué)院； b.航運學(xué)院；c.內(nèi)河航運技術(shù)湖北省重點實驗室，武漢 430063)

隨著內(nèi)河航運事業(yè)的快速發(fā)展，船舶所排放的有害物質(zhì)對水體及空氣造成的污染也日益凸顯，成為引起環(huán)境污染所不可忽視的重要部分，這也使得對長江高能耗高污染船舶采取一定的控制措施成為保護內(nèi)河水域生態(tài)環(huán)境的一項重要工作。

隨著國際上對船舶污染問題重視程度的不斷提升，不少國家和國際組織針對于船舶能耗和環(huán)保水平均制定了相關(guān)的評價體系，并采取了一系列技術(shù)和經(jīng)濟手段鼓勵船舶向低耗綠色方向發(fā)展[1]。目前我國內(nèi)河船舶規(guī)范法規(guī)對新建船舶已有一套完整的環(huán)保要求，且環(huán)保指標(biāo)也與我國國情及技術(shù)現(xiàn)狀基本相適應(yīng)，但由于缺乏對現(xiàn)有內(nèi)河船的能耗及污染現(xiàn)狀的統(tǒng)計分析[2]，故難以在滿足市場需求的情況下落實規(guī)范法規(guī)的環(huán)保要求。本文對我國現(xiàn)有內(nèi)河船舶能耗和污染水平進行梳理[3]，系統(tǒng)提出長江船舶能耗水平、污染水平評價指標(biāo)及鑒定技術(shù)方法[4-5]，構(gòu)建長江船舶能耗及污染水平評價體系[6]，制定長江船舶能耗及污染水平等級標(biāo)準(zhǔn)[7]，從而能夠有針對性地提出高能耗高污染船舶的控制措施。

1 長江船舶能耗和污染水平現(xiàn)狀分析

1.1 長江水系船舶現(xiàn)狀

目前我國長江水域航行船舶包括幾乎所有船舶類型：干散貨船、液貨船(包括載運油類、化學(xué)品、液化氣等液體貨物的運輸船舶)、駁船、集裝箱船、客滾船、滾裝貨船、普通客船、多用途船舶、自卸砂船等。

1.1.1 運力規(guī)模

根據(jù)長江標(biāo)準(zhǔn)船型管理系統(tǒng)統(tǒng)計，長江水系現(xiàn)有船舶總艘數(shù)為91 206艘，總噸位5 144.4萬，總載重量為8 227萬t，表1為長江水系船舶船型分布和運力規(guī)模的統(tǒng)計結(jié)果。

表1 長江水系現(xiàn)有船舶運力規(guī)模

由表1可知，長江水系以船型中主要以貨物運輸船為主，其中3大主力船型(干散貨船/多用途船、集裝箱船、液貨船)的總艘數(shù)為77 831，占比85.5%，總載重量為7 486萬t，占比91.0%，總噸位為4 573.9萬，占比88.9%，是長江水系的主要船舶類型。

1.1.2 船齡結(jié)構(gòu)

長江水系3大主力船型的船齡分布情況見表2。

表2 長江水系現(xiàn)有船舶船齡分布

長江水系大部分船舶船齡較高，船齡10年以上的船舶有54 815艘，占比60.2%，占船舶總數(shù)的一半以上。

綜上所述，長江上3大主力船型(干散貨船/多用途船、集裝箱船、液貨船)無論從數(shù)量、總噸位還是載重量上占有絕對優(yōu)勢，其在能耗方面和對污染方面較其他船型更為顯著，考慮到長江上總噸位400及以下航行船舶數(shù)量及能耗、防污參數(shù)不易統(tǒng)計獲取，因此，綜合考慮選取總噸位400以上的在長江干線航行的內(nèi)河船舶貨運船舶作為研究對象。

1.2 長江水域船舶能耗現(xiàn)狀

根據(jù)長江標(biāo)準(zhǔn)船型數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫中所有的總噸位400以上的3大主力船型的能效達標(biāo)率進行了統(tǒng)計，并考慮J級航段的船舶由于急流的影響需要較大的儲備功率，對J級航段的干散貨船的能效達標(biāo)率也進行了單獨統(tǒng)計。同時由于多用途船需要同時滿足干散貨船和集裝箱船的能效基線要求，而在同等載重噸下集裝箱船的能效基線值更大，故將多用途船納入干散貨船的統(tǒng)計范圍，結(jié)果見表3。

表3 長江主要船型的能效達標(biāo)率統(tǒng)計

船舶效能指數(shù)(EEDI)作為衡量船舶能耗水平的重要指標(biāo)之一，分別計算了不同船型不同噸級內(nèi)包含船舶的EEDI的平均值及不同船齡下的船舶EEDI的平均值，結(jié)果見表4、5。

表4 不同噸級船舶EEDI平均值統(tǒng)計載重噸

表5 不同船齡船舶EEDI平均值統(tǒng)計

通過以上分析，可見隨船舶載重噸的增大，EEDI平均值降低，而船舶的EEDI平均值隨船齡變化并沒有線性變化趨勢。

1.3 長江水域船舶污染現(xiàn)狀

1.3.1 船舶污染物接收單位情況

內(nèi)河船舶污染物可分為船舶污水、船舶廢氣、船舶噪聲、船舶固體廢物4類，船舶污水可分為生活污水、含油污水和有毒液體物質(zhì)，船舶廢氣包括船舶燃油廢氣和船舶貨物粉塵，船舶垃圾則包括船舶生活垃圾及危險廢物等。大部分船舶污染物嚴(yán)禁直接排入內(nèi)河水域，通過船上設(shè)施處置、船上收集、岸上處置等方式方法進行處理，少部分污染物可通過船舶上專用設(shè)備處理后達標(biāo)排放。

目前，長江干線共有船舶污染物接收單位個體有60家共126條排污作業(yè)船舶對船舶污染物進行分類接收，其中能夠接收油污水的船舶占總數(shù)的68.3%，能夠接收油污水的單位和個體占總數(shù)的78.3%，而能夠接收生活污水的船舶、單位和個體僅占總數(shù)的3.2%、3.3%，可見長江干線船舶污染物接收處理能力存在總體水平不高且分布不均的情況，船舶垃圾和油污水的接收處理情況相對較好，相應(yīng)的配套收集能力較強，且由于油污水轉(zhuǎn)岸再循環(huán)利用具備一定的經(jīng)濟價值，因此，船舶交付和收集單位接收處理的積極性較高，垃圾和油污水入江等違法違規(guī)行為較易發(fā)現(xiàn)，執(zhí)法部門打擊力度較大。但生活污水的處理情況較為嚴(yán)峻，其轉(zhuǎn)岸處理的接收、轉(zhuǎn)運能力不高，配套設(shè)施建設(shè)滯后，在一定程度上造成了船舶污染日益嚴(yán)重的局面。

1.3.2 船舶污染物接收數(shù)據(jù)情況

從2016年開始，長江干線的涉污作業(yè)開始采用電子申報，這使得船舶污染物排放監(jiān)管水平大為提高。根據(jù)“長江船舶涉污作業(yè)申報系統(tǒng)”中涉污作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2017年長江干線船舶污染物接收情況見圖1。

圖1 2017年長江干線船舶污染物接收情況

由圖1可見，船舶污染物接收中，占比前三的分別為油污水、船舶垃圾及廢油，分別為47.02%，44.25%，3.63%，化學(xué)品廢棄物接受水平相對較低。近年來，長江上化學(xué)品運輸總量呈逐年大幅增漲趨勢，散化品種也由幾十種增加到上百種，而從2017年船舶污染物接收情況來看，實際化學(xué)品廢棄物(包括化學(xué)品殘液、化學(xué)品洗艙水等)的接收水平遠遠低于預(yù)期情況，可見化學(xué)品廢棄物被直接排放的可能性非常大。

2 長江船舶能耗及污染水平評價體系

長江船舶能耗和污染水平評價內(nèi)容多，涉及面廣，評價指標(biāo)選取要考慮的因素也多，如果隨意選取指標(biāo)，無法保證所選指標(biāo)是否反映了決策者需要的全面信息。本研究主要采用了目標(biāo)層次分類展開法進行評價指標(biāo)層次的展開[8]。

2.1 長江船舶能耗水平評價指標(biāo)和鑒定技術(shù)方法

船舶能耗水平評價指標(biāo)選取強制性指標(biāo)船舶能效指數(shù)(EEDI)和引導(dǎo)性指標(biāo)船舶能效營運指數(shù)(EEOI)進行評價。通過將實際船舶的EEDI與基準(zhǔn)線相比較，確定其與綠色船舶等級之間的對應(yīng)關(guān)系，從而識別高能耗船舶。

2.1.1EEDI

根據(jù)《營運船舶CO2排放限值及驗證方法》中的有關(guān)規(guī)定，營運船舶CO2排放限值按式(1)計算。

Limit CO2=a×DWT-c

(1)

式中:Limit CO2為CO2排放限值，g/(t·n·mile)；DWT為船舶載重量，t；a、c為常數(shù)，與船舶船型和航區(qū)有關(guān)。

由于費用和時間的限制，對長江現(xiàn)有船舶的能耗指標(biāo)的計算驗證不可能采用上述驗證方法中推薦的水池試驗和實船測試的方法。因此，對于EEDI采取使用長江標(biāo)準(zhǔn)船型管理系統(tǒng)中開發(fā)的航速預(yù)報方法，用來評估現(xiàn)有船舶的能耗水平。為了進一步驗證該航速預(yù)報方法的有效性，隨機選取35艘船舶的航速進行預(yù)測，將預(yù)測結(jié)果與實船航速(船模試驗預(yù)報的航速)進行對比，將預(yù)報航速與設(shè)計航速的絕對誤差ε進行統(tǒng)計，其中ε<3%的占比60%， 3%<ε≤5%的占比23%，5%<ε≤7.5%的占比17%，屬于誤差可接受范圍內(nèi)。因此，船舶能耗評估可采用長江標(biāo)準(zhǔn)船型管理系統(tǒng)進行船舶能效指數(shù)(EEDI)的計算。

2.1.2EEOI

道家的仙人圖也是賽努奇人物畫收藏中的重要題材之一。賽努奇博物館藏有明代畫家吳小仙的《仙人圖》、明代畫家高濲的《人物圖》軸（圖3）等神仙題材作品。《仙人圖》以水墨表現(xiàn)兩個仙人形象：一為女性形象，披毛皮，持吊有斗笠或籃子的木棍，符合“藍采和”的圖像學(xué)特征；另一人是男性形象，吹奏笛子，應(yīng)是八仙中“呂洞賓”之形象。作品構(gòu)圖飽滿，人物表情凝重，衣紋寬博粗獷，線條肯定瀟灑。衣服的毛領(lǐng)用橫筆直掃，灑脫自然，講究書寫性，具有“吳帶當(dāng)風(fēng)”的效果，同時局部線條也有用得細致處，粗細結(jié)合，造型結(jié)實。

依據(jù)國際海事組織(IMO)《船舶能效營運指數(shù)(EEOI)自愿使用指南》中的有關(guān)規(guī)定，其中一個航次的EEOI基本表達式為

(2)

某段時間或多個航段的EEOI平均值計算公式為

(3)

式中：j為燃油類型；i為航程數(shù)；FCij為在航程i中燃油j的消耗量；CFj為燃油j的燃油量與CO2排放量的轉(zhuǎn)換系數(shù)；M為載貨量(以載重噸表示)；D為對應(yīng)于所載貨物的距離，n mile。

國際上公認的獲得營運船舶和/或船隊能效數(shù)值的監(jiān)測方法是國際海事組織(IMO)制定的EEOI及其測量、計算方法，其要求收集燃油類型和數(shù)量、航行距離和貨物類型及數(shù)量等相關(guān)的信息。目前中國旗主管機關(guān)推薦使用的是營運船舶能源強度指標(biāo)和營運船舶CO2排放指標(biāo)及其測量和計算方法，同時制定船舶能效管理計劃(SEEMP)，建立營運船舶能效管理監(jiān)控體系，利用能效管理系統(tǒng)，安裝流量計等硬件監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)SEEMP的信息化管理，實時保存運行SEEMP過程中產(chǎn)生的能效數(shù)據(jù)記錄及相關(guān)活動記錄并完成EEOI指標(biāo)的自動記錄與計算。EEOI監(jiān)測系統(tǒng)在海船上廣泛使用，內(nèi)河船普及率不高。

2.2 長江船舶污染水平評價指標(biāo)和鑒定技術(shù)方法

結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，確定船舶污染評價指標(biāo)分為排放性指標(biāo)、營運性指標(biāo)和引導(dǎo)性指標(biāo)，其中排放性指標(biāo)包括船舶大氣污染物排放指標(biāo)、固體廢物排放指標(biāo)、廢水排放指標(biāo)、有毒有害物質(zhì)排放指標(biāo)，具體包括油類污染、生活污水、餐飲污水、船舶垃圾、散裝有毒液體物質(zhì)、運輸包裝有害物質(zhì)、防污底系統(tǒng)、發(fā)動機排氣、制冷劑、滅火劑、固態(tài)粉塵、有害物質(zhì)禁用和限用12項強制性指標(biāo)內(nèi)容；營運性指標(biāo)包括船舶防污染文書情況、船舶防污染設(shè)備情況、船舶污染事故險情情況及船舶運營管理狀況等4項內(nèi)容，引導(dǎo)性指標(biāo)包括船舶使用岸電、尾氣清洗系統(tǒng)安裝和船舶使用LNG等清潔燃料3項。

對于船舶污染評價指標(biāo)的鑒定方法上，船舶污染排放性指標(biāo)可主要通過船檢部門的船舶技術(shù)檢查進行鑒定，具體根據(jù)《內(nèi)河船舶法定檢驗規(guī)則》、《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》等進行評估，以《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》中綠色船舶為基線，對不同指標(biāo)進行累計加分；船舶污染營運性指標(biāo)可主要通過海事主管機關(guān)的船舶安檢情況進行評價，具體可通過現(xiàn)場證據(jù)查閱的方式對船舶文書、防污染設(shè)備等方面存在的缺失項實行減分制進行評判。

長江船舶污染指標(biāo)計算公式為，船舶污染指數(shù)=排放性指標(biāo)(得分)-營運性指標(biāo)(扣分)+引導(dǎo)性指標(biāo)(加分)：

2)對于營運性指標(biāo)，減分制，無分值限制，根據(jù)實際減分項目扣除。

3)對于引導(dǎo)性指標(biāo)，采用加分制，總分為30分，通過額外加分來實現(xiàn)。

具體的評價方法上，通過對專家調(diào)查法確定每一項指標(biāo)的權(quán)重，從而確定排放性指標(biāo)的得分見表6，根據(jù)被評估船舶的實際情況，對每一項指標(biāo)的符合情況進行相應(yīng)的打分和扣分后得到總分，與標(biāo)準(zhǔn)分值范圍進行比較從而能夠識別出高污染船舶。

表6 長江船舶污染水平評價指標(biāo)

2.3 長江船舶能耗水平等級劃分

目前現(xiàn)有能效指標(biāo)體系中的限值制定方式是先設(shè)定一個通過率(如干散貨船為50%、集裝箱船和油船為70%)，再對計算樣本進行回歸計算得到一條限值線，使得在該限值線下的樣本船舶的通過率滿足設(shè)定值。故對于高能耗船舶的能耗等級判定限值可采用類似的方式制定，利用設(shè)定系列通過率(如70%、75%、80%、85%、90%、95%)，計算得到對應(yīng)的限值線，從而確定船舶的能耗等級。

同時考慮到船齡對不同的船舶給定不同的權(quán)重系數(shù)，船齡“20年以上”為1.1，“>15～20年”為1.05，“>10～15年”為1.0，“5～10年”為0.95，“5年以內(nèi)”為0.9。將計算的船舶EEDI值乘以各自的權(quán)重系數(shù)得到用于等級劃分的EEDI值，得到的不同的通過率限值線進行等級劃分，見表7。

表7 船舶能耗指標(biāo)限值線與綠色船舶的對應(yīng)關(guān)系

2.4 長江船舶污染水平等級劃分

根據(jù)船舶污染水平評價指標(biāo)對船舶每一項指標(biāo)的符合情況進行相應(yīng)的打分和扣分后，所得分值分等級對應(yīng)不同的綠色船舶等級，見表8。

表8 船舶污染指標(biāo)得分與綠色船舶的對應(yīng)關(guān)系

3 典型船舶能耗及污染評價實例計算分析

隨機選取長江標(biāo)準(zhǔn)船型管理系統(tǒng)中的10艘總噸位400以上的貨船，根據(jù)上述能耗及污染評價鑒定方法進行評價打分，選取的10艘計算船的基本情況見表9。

表9 實例計算對象船舶的基本情況

根據(jù)2.1中長江船舶能耗水平評價指標(biāo)和鑒定技術(shù)方法可以算得10艘計算船的能耗情況，根據(jù)2.2中長江船舶污染水平評價指標(biāo)和鑒定技術(shù)方法可以算得10艘計算船的污染排放性指標(biāo)的得分情況，匯總后見表10。

表10 實例計算對象能耗和污染水平的評價情況

根據(jù)表10可知，能效等級基本上均能達到綠色I級，其中能夠達到綠色II級的有2艘船，占計算樣本的20%；污染等級能夠達到綠色I級的有5艘船，占計算樣本的50%，能夠達到綠色II級有1艘船，占計算樣本的10%，綠色等級不達標(biāo)的有4艘船，占計算樣本的40%。

4 結(jié)論

針對長江水系高能耗高污染船舶的鑒定和評價問題，通過對長江現(xiàn)有船舶現(xiàn)狀的分析與相關(guān)法規(guī)的梳理，構(gòu)建了長江船舶能耗及污染水平評價體系，能夠較為方便的識別高能耗高污染船舶，同時后期可考慮將各指標(biāo)的計算過程信息化和智能化，連通各海事管理機構(gòu)的信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，做到有效溝通快速識別，為相關(guān)行業(yè)管理者提供有益的參考，同時也為貨主提供一種可供使用的數(shù)據(jù)庫來評估托運人的環(huán)保表現(xiàn)，從而推動長江水系船舶朝高效綠色的方向發(fā)展。