王 強

（青島遠洋船員職業(yè)學院，青島 266071）

隨著環(huán)保的日益深入，控制溫室氣體排放、保護大氣環(huán)境已引起全球的普遍關注。船舶運輸是石油消費的重點行業(yè)，也是溫室效應氣體(GHG)和大氣污染排放的重要來源之一，與綠色船舶技術相關的國際規(guī)范公約等強制性文件相繼出現(xiàn)。能效設計指數(shù)(EEDI)是國際海事組織（IMO）最新推出的衡量船舶能效水平的指標，降低由于EEDI強制實施帶來的影響，已成為航運業(yè)和修造船領域的研究熱點。

1 船舶能效設計指數(shù)（EEDI）內(nèi)涵

1.1 EEDI簡介

IMO最新推出的衡量船舶能效水平的指標是能效設計指數(shù)EEDI（Energy Efficiency Design Index），船舶能效用CO2排放量和貨運能力的比值來表示。

2015年起新造船舶將強制遵守CO2排放標準，EEDI的提出對造船工藝、船型設計、創(chuàng)新型節(jié)能技術應用等提出了更高的要求。因此，節(jié)能減排是現(xiàn)代和未來船舶的主要特征和發(fā)展趨勢，是船舶設計中最重要的硬性要求之一。

1.2 EEDI定義

EEDI是根據(jù)船舶在設計載貨狀態(tài)下，以一定航速航行所需推進動力以及相關輔助功率消耗的燃油計算出的CO2排放量，即船舶每噸裝載量、航行每海里所排放CO2的克數(shù)（g/t·n mile）。IMO推出EEDI的目的是激勵船舶設計者和船東通過應用節(jié)能技術和技術改進使新造船舶盡可能達到較高的能效標準，以減少船舶CO2排放。

EEDI的計算公式為：

式中： EME— 船舶以設計航速和裝載量航行所需的主機功率所消耗之燃油的CO2排放量，g/t.n mile；

EAG— 船舶在設計狀態(tài)下工作所需的輔機功率所消耗之燃油的CO2排放量，g/t.n mile；

ERTI— 當船舶有軸帶發(fā)電機與廢熱回收系統(tǒng)時對減少之輔機燃油消耗的CO2排放量，g/t.n mile；

Eeff— 采用新的節(jié)能技術所減少之燃油消耗的CO2排放量；g/t.n mile。

采用無量綱碳轉(zhuǎn)換系數(shù)CF，將燃油消耗量轉(zhuǎn)換為CO2排放量：

柴油CF=3.186；輕燃油CF=3.151；重燃油CF=3.114；液化石油氣CF=3.0(丙烷)，CF=3.03(丁烷)；液化天然氣CF=2.75。

Vref—船速，kn；

Capacity—船舶裝載量，t。

1.3 EEDI衡準基線

EEDI衡準基線代表當代船舶CO2排放量的平均水平。EEDI衡準基線是EEDI合格與不合格的分界線，超過衡準基線值是不合格的，低于衡準基線值是合格的。

基于假設條件，MEPC 62/6/4中確定了基準線的計算公式，即EEDI基準線回歸公式為：

式中：PME（i）—每臺主機額定功率減去軸帶發(fā)電機功率后的75%時的功率值，kW；

PAE—正常最大海況下所需的輔機功率，kW；

nME—主機臺數(shù)。

一艘新造船實際所得的Attained EEDI稱為A，其所需的Required EEDI稱為R，則應該A

2 執(zhí)行船舶能效設計指數(shù)（EEDI）產(chǎn)生的影響

EEDI對生產(chǎn)工藝技術、船舶設計、新能源技術、配套設備應用等提出了更高要求。為了進入國際市場，船東必須改進船型，增加船舶能效。船東將把EEDI 作為新造船的硬性指標，EEDI 將直接影響造船工業(yè)的核心競爭力。

就目前在市場上運營的中國船舶而言，能達到EEDI標準的船很少。資料顯示，在中國近10年建造的船舶中，當折減率為10%時，符合EEDI要求的油船為54.1%、集裝箱船為30.4%、散貨船為4.6%；當折減率為30%時，符合要求的油船為16.2%、集裝箱船為4.3%、散貨船為2.1%。若船舶能效設計指數(shù)在2015年強制實施，被強制淘汰或進入優(yōu)化序列的船舶將不在少數(shù)。

今后，如果船舶沒有獲得EEDI認證，某些國家或港口將不準進入。因此對于船東而言，將影響其船舶的全球運營能力；而對于國家而言，將對整個船舶工業(yè)帶來極大的影響。

3 改善船舶能效設計指數(shù)（EEDI）的技術措施

為了提高船舶能效降低EEDI，需要盡量減少空船重量，提高載重量，并降低主機、輔機油耗，船舶設計及建造中盡量使用輕型材料、節(jié)能技術。目前可考慮采用滿足EEDI要求的基本途徑如圖1所示，具體應對措施如下：

圖1 改善EEDI技術途徑示意圖

3.1 優(yōu)化船舶設計

提高運輸能力，可以通過降低船舶自重和優(yōu)化船舶主尺度來增加裝載量；采用模型試驗方法和船舶計算流體力學，進行船體型線優(yōu)化；優(yōu)化船舶上層建筑，降低風阻；采用空氣潤滑、船體表面處理、利用氣穴降低阻力；通過優(yōu)化船舶的操縱性、優(yōu)化縱、橫傾設計來保持航向穩(wěn)定性，提高給定功率下的船舶航速等。

3.2 采用新能源技術

采用新燃料如LNG等低碳燃料，降低油耗率；采用清潔能源，如潮汐能、風能、太陽能及燃料電池等。

3.3 提高燃油經(jīng)濟性

采用氣象導航；優(yōu)化航線結(jié)構(gòu)；加強與港口的溝通，縮短碼頭等待時間；經(jīng)濟航速優(yōu)化；提高燃油效率等。

3.4 推進系統(tǒng)優(yōu)化

利用推力鰭、整流鰭、導流管改善螺旋槳進流效率，優(yōu)化螺旋槳推進特性；舵系設計優(yōu)化；加強推進系統(tǒng)的維護保養(yǎng)等。

3.5 其他方法

運用廢熱利用技術，充分回收利用主機冷卻水系統(tǒng)和廢氣系統(tǒng)的廢熱，比如在主機廢氣系統(tǒng)上安裝廢氣鍋爐，向船舶居住艙室和其他生活設施提供熱源和熱水、加熱燃油等; 海水淡化裝置通過對主機高溫冷卻水處理后提供淡水等，可以保證船舶正常航行以及船上生活設施正常運行，并能降低對輔機功率的需求；采用廢熱回收技術，利用主機廢氣中的熱量進行發(fā)電，提供額外的推進功率；使用燃油添加劑；調(diào)整氣缸油消耗量；使用船載直流電網(wǎng)；使用新型發(fā)動機并采用大功率的電力推進裝置；使用岸電裝置；重視船殼保養(yǎng)等。

4 結(jié)論

通過分析船舶能效設計指數(shù)（EEDI）的內(nèi)涵和EEDI基準線回歸公式的計算，探討執(zhí)行船舶能效設計指數(shù)產(chǎn)生的影響，得出提高船舶能效，降低EEDI，需要盡量減少空船重量，提高載重量，并降低主機、輔機油耗，船舶設計及建造中盡量使用輕型材料、節(jié)能技術，減少CO2的排放，開發(fā)適應EEDI要求的新船型。

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