謝春梅

（1.上海交通大學 船舶與海洋工程學院，上海 200240；2.南通職業(yè)大學 技師學院，江蘇 南通 226006）

0 引言

在全球各國對節(jié)能減排要求日益提升的背景下，低碳經(jīng)濟已成為全世界共同的要求。EEDI是船舶消耗的能量換算成CO2排量和船舶有效能量換算成CO2排量的比例指數(shù)，其是全球溫室氣體排放量急劇倍增的背景下提出的新概念，是在航運業(yè)，造船業(yè)對全球氣候變暖越來越嚴重的情況下提出并實施的一個指標。EEDI從一開始提出到正式通過，在15年中聯(lián)合國氣候變化框架公約機構(gòu)、國際海事組織、國際民航組織、IACS、其他國際組織和會員國都參與了相關(guān)工作。無論是歐洲和美國、日本和韓國等傳統(tǒng)的造船大國，還是中國、印度等新造船大國，都在積極為航運業(yè)減排工作的順利實施作出貢獻。[1]本文圍繞28 000DWT散貨船的船型尺度、主要性能、基本布置以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，提出了散貨船EEDI這一概念，并結(jié)合EEDI的定義、計算以及參考線等提出一系列的改進措施提高散貨船EEDI。

1 散貨船主要參數(shù)

本文研究的對象為某28 000DWT散貨船，其設計為一艘近海航區(qū)航行，單螺旋槳、單柴油機驅(qū)動，單甲板、單殼散貨船的設計。該船適用于運輸煤、礦砂、鹽、谷物、鋼板、袋裝水泥、木板等散裝貨物，甲板及艙蓋上不裝載貨物?？傞L176.00m，水線長169.75m，垂線間長166.00m，型寬24.80m，型深14.10m，設計吃水9.90m，在比重為1.025t的海水中，設計吃水下的載重量約為28 000t。

本船主機在90%額定功率輸出（3 996kW）時，船舶在設計吃水狀態(tài)下，考慮15%的海上裕度時，服務航速約10.5節(jié)。主機在CSR（90%MCR，3 996kW）且加5%余量時，理論油耗為178g/kW·h，日耗油量約為17.9噸。本船續(xù)航力約為3 500海里。主機數(shù)量1臺，型號6S35MC，二沖程、單作用、直流掃氣、可逆轉(zhuǎn)、帶有廢氣渦輪增壓器的十字頭式低速船用柴油機。最大持續(xù)運轉(zhuǎn)：4 440kW×173r/min，正常持續(xù)運轉(zhuǎn)：3 996kW×166.8r/min。根據(jù)ISO要求，保證在臺架試驗條件和燃油低熱值42 707kJ/kg時燃油油耗為MCR+5%。NOx排放需滿足IMO要求。

2 散貨船EEDI計算

散貨船EEDI是衡量該類型船舶CO2排放能效的一個重要指標，是散貨船設計時每單位裝載散貨創(chuàng)造的社會效益而產(chǎn)生的環(huán)境成本（CO2的排放量指標）。散貨船的EEDI應進行如下設計：由于散貨船設有主機推進系統(tǒng)，故優(yōu)先考慮對應的主機部分；同時要考慮實際船的載重量或是總噸位；船在9.9m的吃水下，應達到10.5Kn航速。[2]考慮最大裝載工況下的節(jié)能減排，可得出EEDI公式，如式（1）所示。

式中，CF為燃油的碳轉(zhuǎn)換系數(shù)，燃油類型不同值也不同；P為主機柴油機的計算功率；Capacity為該船的載重量；Vref為船舶的航速；SFC為柴油機燃油消耗量；fi為Capacity的修正系數(shù)；fj為冰區(qū)加強修正系數(shù)；fw為其他因素影響船舶航速降低的修正因數(shù)；feff為能效創(chuàng)新系數(shù)。

因此得出該EEDI公式中的分子部分表示散貨船在實際作業(yè)過程中消耗燃油所轉(zhuǎn)換成CO2的排放量；而分母部分表示為散貨船的最大載重量（Capacit）)和航速（V）的乘積，并考慮了Capacity的修正系數(shù)以及航行過程中受到地質(zhì)和水域風浪等作用影響的修正系數(shù)。[3]

根據(jù)散貨船的基本資料及主要技術(shù)參數(shù)，可得出：CF=3.114；P=3 330 KW；Capacity約為28 000 t；Vref=10.5 kn；SFC=178 g/kWh；fi=1；feff=1。

結(jié)合以上參數(shù)，可得到散貨船的EEDI，如式（2）所示。

在此計算得到的EEDI值，目前僅僅對散貨船的能效提供一個比較直觀的數(shù)據(jù)計算，從整體上有一個評價的計算標準，然而這種判斷能效指標的還不能作為國內(nèi)此類船舶的評價指標。主要是因為散貨船的資料有限，無法結(jié)合大量的統(tǒng)計資料進行一個參考線公式，所以只能進行簡單計算，但是對后續(xù)的散貨船的能效指標可以提供借鑒作用。

3 EEDI參考線

由于本文只是研究散貨船，因此結(jié)合國外的散貨船樣本的參考線進行回歸分析，以便于計算出28 000DWT散貨船的參考值，如圖1所示。[4]通過該圖可以發(fā)現(xiàn)20 000DWT散貨船的EEDI得到數(shù)據(jù)分布相對集中，可以得到比較精確的參考線，如式（3）所示。

圖1 散貨船EEDI計算結(jié)果（DWT>20 000t）

其中R2=0.851 6。國內(nèi)散貨船的樣本船型不同，我國的散貨船EEDI參考線公式與國際通過的參考線公式相比，系數(shù)也比較相近，而相關(guān)度更高。這樣這個結(jié)果可以為28 000DWT散貨船參考值計算，如式（4）所示。

28 000DWT散貨船EEDI實際計算值小于參考值，發(fā)現(xiàn)該船能效指標滿足要求。然而為了更好地控制能效指標，可以對該船的載重量、主機功率、航速等方面進行分析。

4 改進措施

4.1 增加載重量

要研究28 000DWT散貨船的載重量與EEDI之間的關(guān)系，首先需進行以下說明：主機6S35MC型（1臺）的功率：最大持續(xù)運轉(zhuǎn)為4 440kW×173r/min；正常持續(xù)運轉(zhuǎn)為3 996kW×166.8r/min，且保持不變；Capcity進行均勻遞增；通過海軍系數(shù)法對航速進行換算。由此可得出V1，如式（5）所示。

計算不同載重量與EEDI的之間關(guān)系，對載貨量進行每500t均勻遞減。裝重量與EEDI的關(guān)系如表1所示。

表1 裝重量與EEDI的關(guān)系

從表1可知：隨載重量的增加，排水量相應增加，航速有較小范圍的降低，但航速增加引起的EEDI值變化大于因載重量降低而引起的EEDI變化。所以，載重量增加反而降低EEDI的數(shù)值。載重量增加，EEDI（要求值）曲線將呈小幅度降低趨勢，同時EEDI的衡準指標為：EEDI（計算值）

4.2 降低主機功率

要研究28 000DWT散貨船的主機功率與EEDI之間的關(guān)系，首先需進行以下說明：載重量維持原來；主機功率以100 kW均勻降低；航速可通過以下公式來計算，由此可得出V1，如式（6）所示。

計算不同主機功率與EEDI的之間關(guān)系，對主機功率進行每500均勻遞減。主機功率與EEDI的關(guān)系如表2所示。

表2 主機功率與EEDI的關(guān)系

從表2可知：隨主機功率的降低，航速有較小范圍的下降，進而引起EEDI變化。所以，EEDI隨著主機功率降低而減小。由EEDI（要求值）曲線可知，EEDI（要求值）數(shù)值保持不變，同時滿足EEDI的衡準指標為：EEDI（計算值）

4.3 降低航速

要研究28 000DWT散貨船的航速與EEDI之間的關(guān)系，首先需進行以下說明：載重量保持不變；航速以0.25kn均勻降低。主機功率P1的計算如式（7）所示。

航速與EEDI的關(guān)系如表3所示。

表3 航速與EEDI的關(guān)系

從表3可知：隨航速的降低，功率相應下降，而引起的EEDI也隨著下降。由EEDI（要求值）曲線可知，航速減小，EEDI（要求值）曲線保持不變。同時滿足EEDI的衡準指標要求：EEDI（計算值）

4.4 同時增加載重量和減小主機額定功率

要研究28 000DWT散貨船的載重量和主機功率的變化與EEDI之間的關(guān)系，首先需進行以下說明：主機功率以1 000 kW均勻降低；Capcity進行均勻遞增；通過海軍系數(shù)法對航速進行換算。主機功率V1的計算如式（8）所示。

計算同時提高載重量和降低主機功率與EEDI的之間關(guān)系，如表4所示。

表4 同時增加載重量和減小主機額定功率時對EEDI計算值的影響

表4可知：隨著載重量的增加與主機功率降低，排水量上升，航速也下降。所以，載重量的增加同時主機功率降低可以增加EEDI。EEDI的衡準指標為：EEDI（計算值）

5 結(jié)束語

本文主要圍繞28 000DWT散貨船的船型尺度、主要性能、基本布置以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提出了散貨船EEDI這一概念，進而提出一系列的改進措施提高散貨船EEDI。計算結(jié)果顯示，28 000DWT散貨船EEDI數(shù)值小于參考值，滿足能效指標。本文從載重量、主機功率、航速等角度得出了其不同改進措施對EEDI都有不同程度地提高，而載重量和主機功率兩者同時改進產(chǎn)生的效果最明顯，這為今后更好控制散貨船CO2排放量奠定理論基礎。

[1]李彥慶,王傳榮,王晶,等.降低 EEDI任重道遠[N].中國船舶報，2010-01-15(5).

[2]張麗瑛.船舶能效設計指數(shù)及其未來對船舶業(yè)的影響[J].中國水運,2011(1):1-3.

[3]彭傳圣,李慶祥.船舶能效設計指數(shù)及其影響[J].航海技術(shù),2010(5):46-48.

[4]李百齊,程紅蓉.關(guān)于EEDI衡準基線的研究[J].中國造船,2010(4):51-57.