王學(xué)敏 韓連任 張桂臣

（1.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 上海 201418；2.中船動(dòng)力研究院有限公司 上海 200129；3.上海海事大學(xué) 商船學(xué)院 上海 201306）

0 引言

根據(jù)國際海事組織（international maritime organization,IMO）第4 次國際海運(yùn)溫室效應(yīng)氣體（greenhouse gas,GHG）排放研究報(bào)告[1]，海運(yùn)業(yè)2018 年排放了10.76 億t 溫室氣體，約占全球人為溫室氣體年排放總量的2.9%，占運(yùn)輸行業(yè)年排放總量的11%，該數(shù)據(jù)比2012 年增加了9.6%。報(bào)告預(yù)測(cè)：如果不進(jìn)行任何改變，到2050 年，海運(yùn)GHG 年排放量可能將達(dá)到15 億t，占全球總排放量比例也將上升為4%～ 8%，遠(yuǎn)超2015 年12 月《巴黎協(xié)定》商定的限制溫室氣體減排水平。海運(yùn)業(yè)已被認(rèn)為是全球經(jīng)濟(jì)中溫室氣體增長最快的行業(yè)之一[2]。

IMO 作為聯(lián)合國下屬機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)制定限制船舶碳排放法規(guī)。2018 年4 月，IMO 海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)（maritime environment protection committee,MEPC）第72 屆會(huì)議通過了《IMO 船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略》[3]（以下簡稱“初步戰(zhàn)略”）。該“初步戰(zhàn)略”包括了脫碳的總體愿景、2050 年溫室氣體減排目標(biāo)，以及為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)而可能采取的短期、中期、長期措施清單、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的障礙、幫助目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的支持措施與審查標(biāo)準(zhǔn)等。“初步戰(zhàn)略”于2023 年7月在MEPC 第80 屆會(huì)議[4]完成了第1 次修訂，通過了《2023年IMO船舶溫室氣體（GHG）減排戰(zhàn)略》，并規(guī)定每5 年審查1 次。

根據(jù)“初步戰(zhàn)略”減排目標(biāo)時(shí)間表，實(shí)現(xiàn)2030 年減排目標(biāo)必須通過短期措施（也可能包括部分中期措施）完成，短期措施也將有助于海運(yùn)業(yè)盡快實(shí)現(xiàn)2050 年減排目標(biāo)甚至碳達(dá)峰。文獻(xiàn)[5]對(duì)“初步戰(zhàn)略”實(shí)現(xiàn)減少溫室氣體排放目標(biāo)的短期措施清單進(jìn)行了分類，分為“直接努力”和“間接努力”2 種?！伴g接努力”旨在鼓勵(lì)相關(guān)國家或地區(qū)自愿制定政策支持，但實(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo)主要需依靠“直接努力”。本文重點(diǎn)對(duì)“初步戰(zhàn)略”短期措施中的“直接努力”相關(guān)措施進(jìn)行減碳分析，為海運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)2030 年減排目標(biāo)提供參考。

1 “初步戰(zhàn)略”主要內(nèi)容

1.1 適應(yīng)背景

（1）與海洋法（包括《聯(lián)合國海洋法公約》）、氣候變化（包括《聯(lián)合國氣候變化框架公約》）及其相關(guān)法律文書（包括《巴黎協(xié)定》）等有關(guān)的其他現(xiàn)有文書;

（2）IMO 在制定、通過和協(xié)助實(shí)施適用于國際航運(yùn)的環(huán)境法規(guī)方面的主導(dǎo)作用；

（3）IMO 大會(huì)在2017 年12 月第13 屆會(huì)議上通過的“應(yīng)對(duì)氣候變化”戰(zhàn)略方向和聯(lián)合國《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》。

1.2 愿景

IMO 繼續(xù)致力于減少國際海運(yùn)的溫室氣體排放，當(dāng)務(wù)之急是在21 世紀(jì)內(nèi)逐步實(shí)現(xiàn)國際海運(yùn)溫室氣體零排放。

1.3 減碳目標(biāo)

（1）通過對(duì)新船進(jìn)一步落實(shí)能效設(shè)計(jì)指數(shù)（energy efficiency design index,EEDI）要求，保證船舶的碳強(qiáng)度下降，同時(shí)加強(qiáng)以提高船舶能效設(shè)計(jì)為目標(biāo)的審查，并根據(jù)實(shí)際情況確定每種船型下一階段的改進(jìn)百分比。

（2）國際海運(yùn)碳強(qiáng)度下降。與2008 年相比，到2030 年?duì)幦H航運(yùn)單次運(yùn)輸任務(wù)的CO2排放量至少降低40%，到2050 年力爭降低70%。

（3）國際海運(yùn)的溫室氣體排放量達(dá)到峰值。根據(jù)最新修訂，到2030 年，國際航運(yùn)溫室氣體年度排放總量相比于2008 年應(yīng)至少降低20%，到2040 年力爭降低80%，同時(shí)還增加零/近零GHG排故技術(shù)、燃料和/或能源的應(yīng)用，減排要求符合《巴黎協(xié)定》的控溫目標(biāo)。

2 短期減排“直接努力”措施

2.1 能效設(shè)計(jì)指數(shù)

2.1.1 基本介紹

2013年1月生效的防止船舶污染公約（maritime agreement regarding oil pollution,MARPOL）附則VI第21 條要求所有400 總噸及以上船舶達(dá)到的EEDI不得超過規(guī)定的要求。EEDI 涵蓋了MARPOL 附則VI 中定義的各類船型，通過使用IHS Fairplay 數(shù)據(jù)庫中10 年（從 1999 年1 月1 日至2009 年1 月1 日）的交付船舶數(shù)據(jù)來計(jì)算其能效的回歸值，計(jì)算方法見參考文獻(xiàn)[5]；要求從2015 年1 月開始，第1 階段的EEDI 折減系數(shù)設(shè)定為 10%，并以每5 年為周期收緊1 次，到2025 年第3 階段的EEDI 折減系數(shù)達(dá)到30%。

EEDI 計(jì)算公式如下頁式（1）所示。

式中：CF為燃料消耗量轉(zhuǎn)化為CO2排放量的無量綱轉(zhuǎn)換系數(shù)；PME(i)為每臺(tái)主機(jī)75%負(fù)荷時(shí)的功率，kW；PAE為正常最大海況下所需的輔機(jī)功率，kW；PPTI(i)為每臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)額定功率除效率后的75%功率值，kW；PAEff(i)為采用能效創(chuàng)新使主機(jī)功率減少的效能功率的75%，kW；Peff(i)為采用能效創(chuàng)新使輔機(jī)功率減少的效能功率的75%，kW；SFC為單位油耗值，g/（kW·h）；Capacity為裝載量，t；Vref為航速，kn；下標(biāo)ME（i）、AE分別表示主機(jī)、輔機(jī)；feff(i)為創(chuàng)新能效技術(shù)因子，如余熱回收系統(tǒng)為1.0；fj、fw、fi為考慮不同海況下的修正系數(shù)。

2.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

EEDI 措施執(zhí)行10 年來，船舶能效明顯提升。根據(jù)2012 年至2020 年間的EEDI 數(shù)據(jù)顯示，散貨船和油輪的能效改善尤其顯著。這主要?dú)w功于船型設(shè)計(jì)的改進(jìn)而非航速的降低[7]，進(jìn)入市場的許多船舶達(dá)到的EEDI 值明顯優(yōu)于MARPOL 附則VI 中的要求。

不同船型2019 年的EEDI 水平[7-8]如表1 所示。5 種主要船型中，除散貨船外，船舶達(dá)到的EEDI平均值均已滿足第2 階段要求，約10%最佳船舶甚至已超過了第3 階段的折減要求，且大型油輪（>225 000 載重噸）和散貨船（>175 000 載重噸）比小型船舶更接近EEDI 要求的參考線[3]。

表1 不同船型2019 年的EEDI 水平%

2.1.3 加強(qiáng)措施

MARPOL 附則VI 第21.6 條要求IMO 在第1 階段開始（2015 年1 月1 日）和第2 階段中點(diǎn)（2022年7 月1 日）前審查 EEDI 技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，通過修改時(shí)間段、相關(guān)船型的EEDI 參考線值和折減率措施來進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)施EEDI，其中IMO 第1 次審查已完成。2020 年11 月17 日，MEPC 第75 屆會(huì)議[9]通過了對(duì)超大型散貨船的EEDI 基線修訂和對(duì)部分船型修改EEDI 第3 階段實(shí)施時(shí)間及實(shí)施要求的MARPOL 附則VI 修正案，內(nèi)容主要包括：將集裝箱船、雜貨船、LNG 運(yùn)輸船、特殊推進(jìn)系統(tǒng)的豪華郵輪和大型氣體運(yùn)輸船（>15 000 載重噸）這5 種船型的EEDI 第3 階段所要求的生效日期，從2025 年1 月1 日提前至2022 年4 月1 日；對(duì)于不同大小的集裝箱船，將采用階梯式的標(biāo)準(zhǔn)，小型集裝箱船需降低30%，超大型集裝箱船要求降低50%；此外，對(duì)滿足EEDI 要求存在困難的超大型散貨船，經(jīng)過MEPC 會(huì)議討論確認(rèn)，大型散貨船（>279 000 載重噸）的EEDI 參考基準(zhǔn)線將維持不變，仍按照279 000載重噸計(jì)算，而不考慮實(shí)際載重噸位。

2.2 船舶能效管理計(jì)劃

2.2.1 基本介紹

船舶能效管理計(jì)劃（ship energy efficiency mana-gement program,SEEMP）由以下3 個(gè)部分組成：

（1）SEEMP 第I 部分

2011 年7 月MEPC.203（62）會(huì) 議[10]首次將SEEMP 納入MAPROL 73/78 公約附則VI，并于2013 年1 月1 日生效。從事國際航行的400 總噸及以上船舶應(yīng)配備SEEMP 文件，即SEEMP 第I 部分。

（2）IMO DCS 和 SEEMP 第II 部分

為配合IMO 燃油數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（fuel data collection system,DCS）要求的實(shí)施，2016 年通過的 MARPOL 附則 VI 修正案[11]要求從事國際航行的 5 000 總噸及以上的船舶，自2019 年起收集并向主管機(jī)關(guān)或認(rèn)可組織（recognized organization,RO）報(bào)告其燃油消耗數(shù)據(jù)。受IMO DCS 約束的船舶需要制定船舶燃油消耗數(shù)據(jù)收集計(jì)劃，即SEEMP 第II部分，該計(jì)劃應(yīng)由主管機(jī)關(guān)或RO 確認(rèn)。

（3）CII 評(píng)級(jí)和 SEEMP 第III 部分

為了適應(yīng)IMO 營運(yùn)碳強(qiáng)度（operational carbon intensity indicator,CII）及其相關(guān)要求的落地，2021年MEPC 第76 屆會(huì)議[12]通過了對(duì)MARPOL 附則 VI的進(jìn)一步修訂：自2023 年1 月1 日起，每艘船根據(jù)年度燃料消耗引入CII 等級(jí)（A、B、C、D 或 E），E 等級(jí)或D 等級(jí)的船舶需要修訂船舶能效管理計(jì)劃，即 SEEMP 第III 部分，包括“CII 計(jì)算方法”、“未來3 年所需CII 值”、“實(shí)現(xiàn)所需CII 的實(shí)施計(jì)劃”和“自我程序-評(píng)估和改進(jìn)”，且應(yīng)由主管機(jī)關(guān)或RO 確認(rèn)。

2.2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

2022 年6 月，MEPC 第78 屆會(huì)議[13]批準(zhǔn)了SEEMP 第 I、第 II 和第 III 部分的最終樣本和計(jì)算方法。2022 新修訂版SEEMP 制定導(dǎo)則補(bǔ)充了對(duì)SEEMP 第III 部分的制定要求，明確SEEMP 3 個(gè)不同部分的目的和基本要求，新版導(dǎo)則還對(duì)第I 和第II 部分的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了協(xié)同，以便CII 要求能夠貫穿船舶能效管理的始終；此屆會(huì)議還通過了針對(duì)SEEMP 第III 部分的驗(yàn)證導(dǎo)則，以配合這部分內(nèi)容的審核及相關(guān)符合確認(rèn)書和符合聲明的簽發(fā)；文件中也對(duì)SEEMP 第III 部分審核中各方的責(zé)任以及SEEMP 第III 部分的初次驗(yàn)證、周期驗(yàn)證、附加驗(yàn)證和公司審核內(nèi)容給出了具體的要求，并規(guī)定第III 部分的審核可以與國際安全管理（international safety management code,ISM）審核相結(jié)合；此外，導(dǎo)則在附件中還提供了符合確認(rèn)書的格式模板。

根據(jù)IMO 規(guī)定：無論船舶是否在航行中或使用何種燃燒動(dòng)力類型，SEEMP 都應(yīng)收集船舶全年使用的所有燃油消耗量、航行距離和航行時(shí)間等數(shù)據(jù)；每個(gè)自然年之后，必須將收集的所有數(shù)據(jù)報(bào)告給主管機(jī)關(guān)或RO 進(jìn)行驗(yàn)證；數(shù)據(jù)查驗(yàn)后，管理部門需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀MO，并將其存儲(chǔ)在一個(gè)集中的數(shù)據(jù)庫中；根據(jù)這些數(shù)據(jù)，IMO 將向MEPC 委員會(huì)提供年度報(bào)告并總結(jié)收集到的數(shù)據(jù)，以便MEPC委員會(huì)更好地掌握船舶GHG 排放情況；對(duì)于CII表現(xiàn)不佳（年度CII 評(píng)級(jí)為E 或者連續(xù)3 年評(píng)級(jí)為D）的船舶，還需在SEEMP 第III 部分中納入能效改進(jìn)計(jì)劃，才能獲得燃油消耗報(bào)告和CII 評(píng)級(jí)的年度符合聲明。

2.2.3 加強(qiáng)措施

在MARPOL 公約框架下制定了以SEEMP 為核心的船舶能效管理規(guī)則，構(gòu)建了“設(shè)計(jì)建造EEDI+營運(yùn)管理SEEMP+持續(xù)改進(jìn)CII”的全生命周期監(jiān)管模式，通過EEDI 準(zhǔn)入門檻實(shí)現(xiàn)船舶“造得好”，通過執(zhí)行SEEMP 制定的能效管理措施實(shí)現(xiàn)船舶“管得好”，通過CII 在營運(yùn)周期內(nèi)“持續(xù)改進(jìn)”。對(duì)于能效較差的船舶，船東可以通過減小船體粗糙度、加強(qiáng)日常管理維護(hù)、采用經(jīng)濟(jì)航速等措施制定能效改進(jìn)計(jì)劃，具體包括：定期清理船體減小阻力、減少海上燃料鍋爐使用、改進(jìn)航次計(jì)劃以及設(shè)置恒定的優(yōu)化軸功率等。

2.3 現(xiàn)有船舶能效指數(shù)&營運(yùn)碳強(qiáng)度

2.3.1 基本介紹

2021 年6 月MEPC 第76 屆會(huì)議[12]通過了MARPOL 附則VI 的修正案，引入了降低國際航運(yùn)碳強(qiáng)度的技術(shù)和營運(yùn)措施，對(duì)現(xiàn)有船舶能效指數(shù)（energy efficiency existing ship index,EEXI）和CII 提出了具體指標(biāo)及量化評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。該規(guī)定將于2023年1 月1 日生效，船東及管理公司需要評(píng)估船舶EEXI 與CII 是否滿足規(guī)則要求。如果通過降功率措施影響船舶營運(yùn)卻仍不能滿足EEXI 要求的船舶，船東和管理公司需要謀求通過資金或時(shí)間成本的其他能效提高技術(shù)，若不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獲得能效證書（international energy efficiency certificate,IEEC），船舶將不得不退出國際航運(yùn)市場[14]，且船舶CII 等級(jí)劃分范圍是根據(jù)“初步戰(zhàn)略”中減碳目標(biāo)逐年折減的，2023 年首個(gè)核查年度的折減率為5%。

2.3.2 發(fā)展現(xiàn)狀

EEXI 是用于確定400 總噸以上的在役船舶的設(shè)計(jì)效率，本質(zhì)上是EEDI 計(jì)算規(guī)則在現(xiàn)役船舶中的應(yīng)用。船舶應(yīng)在2023 年1 月1 日以后第1 次申請(qǐng)國際防止空氣污染證書（international air pollution prevention certificate,IAPP）檢驗(yàn)之前，計(jì)算出達(dá)到的 EEXI，并編制EEXI 技術(shù)案卷。對(duì)于已持有EEDI 技術(shù)案卷且其達(dá)到的 EEDI 小于需要的 EEXI，則該輪的EEDI 技術(shù)案卷可被接受作為EEXI 技術(shù)案卷。對(duì)2013 年7 月1 日之前建造的沒有EEDI 技術(shù)案卷的船舶，如果計(jì)算出其達(dá)到的EEXI 大于需要的 EEXI，則需按要求采取相應(yīng)措施（如限制主機(jī)功率/降速等），并準(zhǔn)備相關(guān)技術(shù)文件和船上營運(yùn)管理計(jì)劃SEEMP，唯有符合EEXI 的要求才能獲得IEEC 能效證書。

CII 適用于5 000 總噸及以上的船舶，是衡量船舶運(yùn)輸貨物或乘客效率的操作指標(biāo)，實(shí)質(zhì)上是根據(jù)船舶運(yùn)輸貨物或乘客的效率，對(duì)船舶進(jìn)行年度評(píng)級(jí)（范圍從A 到E），計(jì)算涵蓋單位貨物運(yùn)載能力乘以海里數(shù)的等效CO2排放量。計(jì)算船舶達(dá)到的年度營運(yùn)CII 的正式指標(biāo)尚未正式確定，能源效率運(yùn)營指標(biāo)（energy efficiency operating indicators,EEOI）和年效率比（annual efficiency ratio,AER）是目前2 種主要計(jì)算方法，且AER 數(shù)據(jù)可以通過IMO DCS 系統(tǒng)隨時(shí)獲得。

2.3.3 加強(qiáng)措施

EEXI 和CII 分別是表征船舶等效CO2排放量的設(shè)計(jì)能效和營運(yùn)能效指標(biāo)，可以通過技術(shù)改進(jìn)措施來降低船舶達(dá)到的EEXI，多數(shù)情況下也可以同時(shí)提高船舶CII 指標(biāo)。設(shè)計(jì)階段改進(jìn)措施包括：降低航速或限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率、螺旋槳改進(jìn)、使用替代燃料（氨、甲醇或合成燃料）和安裝節(jié)能裝置[15]（例如余熱利用、風(fēng)帆）等，營運(yùn)階段還可選擇最短或最快的航行線路、減少貨物單位體積載重量等措施改善船舶CII。

3 短期措施對(duì)減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)影響

3.1 單一措施評(píng)估

文獻(xiàn)[6]通過GloTraM 模型預(yù)測(cè)，在不考慮其他因素的情況下，新造船EEDI 對(duì)2030 年減排目標(biāo)的貢獻(xiàn)率僅為1%～ 3%，對(duì)減少溫室氣體排放的影響也有限，主要原因是新船的EEDI 措施只影響船隊(duì)中的一小部分；該文獻(xiàn)還同時(shí)對(duì)多種加強(qiáng)SEEMP 的措施進(jìn)行了分析，結(jié)果表明其貢獻(xiàn)率為2%～ 8%。根據(jù)IMO 第4 次國際海運(yùn)溫室氣體研 究[1]，2018 年的國際航運(yùn)碳強(qiáng)度相對(duì)于2008 年的AER 下降了22%，但要實(shí)現(xiàn)“初步戰(zhàn)略”2030年的減排目標(biāo)，未來幾年碳強(qiáng)度還需再額外減少18%，因此僅通過單一的短期措施很難滿足2030 年 的減碳要求。

3.2 組合措施

為實(shí)現(xiàn)海運(yùn)業(yè)“初步戰(zhàn)略”中溫室氣體減排目標(biāo)，IMO 加強(qiáng)了MARPOL 附則VI 修正案的修訂，MEPC 第76 屆會(huì)議[12]通過了EEXI 和CII 相關(guān)指導(dǎo)性文件，并完成了頂層設(shè)計(jì)。該修正案對(duì)所有400 總噸以上和5 000 總噸以上的營運(yùn)船舶均規(guī)定了能效目標(biāo)，并且能效折減系數(shù)是根據(jù)“初步戰(zhàn)略”中的減碳目標(biāo)動(dòng)態(tài)調(diào)整的，避免了折減系數(shù)與實(shí)際效果之間的偏差問題，并按照IMO DCS和歐盟委員會(huì)制定的航運(yùn)溫室氣體排放的“三可”要求，即可檢測(cè)、可報(bào)告和可核實(shí)（measurable,reportable and verifable,MRV）強(qiáng)制性法規(guī)，要求船舶上報(bào)燃料消耗量、行駛距離和航行小時(shí)數(shù)等年度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以此作為對(duì)船舶CII 評(píng)級(jí)的監(jiān)管措施保證評(píng)級(jí)的真實(shí)性。MEPC 第80 屆會(huì)議要求增加的零/近零技術(shù)的應(yīng)用也體現(xiàn)了該思想。EEOI 和AER 是量化CII 的方法，對(duì)CII 評(píng)級(jí)較差的船舶要求在SEEMP 修訂計(jì)劃中采用新技術(shù)提升能效指標(biāo)。最新的MARPOL 附則Ⅵ修正案工作流程如下頁圖1 所示。

圖1 最新MARPOL 附則VI 修正案工作流程

IMO 將以該工作流程的組合措施來倒逼船運(yùn)公司提升船舶能效，最終促進(jìn)“初步戰(zhàn)略”減碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。雖然目前修正案中并未對(duì)能效較差的船舶給出懲戒措施，但考慮到修正案中的后審議機(jī)制，不排除后續(xù)強(qiáng)制性懲罰措施會(huì)被納入MARPOL 附則VI 修正案中。建議我國船舶行業(yè)在營運(yùn)階段采用已公布的能效指標(biāo)方法（如EEOI、AER 等）對(duì)船隊(duì)能效進(jìn)行摸底，如果能效指標(biāo)偏離VI 修正案要求，應(yīng)在采用提升營運(yùn)能效措施和改進(jìn)能效管理等方面提前進(jìn)行規(guī)劃，并在必要時(shí)提前部署好船隊(duì)更新的戰(zhàn)略，以適應(yīng)IMO 船舶溫室氣體減排的法規(guī)要求。

4 結(jié)語

海運(yùn)是全球貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，船舶如果不采取措施控制溫室氣體排放，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海運(yùn)業(yè)將成為溫室氣體排放增長最快的行業(yè)。MEPC第72 屆會(huì)議通過了減少船舶溫室氣體排放的“初步戰(zhàn)略”MEPC 第80 屆會(huì)議對(duì)“初步戰(zhàn)略”進(jìn)行了修訂。本文對(duì)“初步戰(zhàn)略”短期措施清單中“直接努力”的主要措施進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明單一減排措施對(duì)“初步戰(zhàn)略”的減排目標(biāo)成效有限。

IMO 最新的MARPOL 附則VI 修正案通過了EEXI 和CII 組合措施相關(guān)指導(dǎo)性文件，本文對(duì)其工作流程進(jìn)行了分析，并對(duì)我國相關(guān)船舶公司提前規(guī)劃船隊(duì)更新的戰(zhàn)略部署提出建議。