EEDI给中国造船业带来的挑战

丁海建，陶 俊

（中国船舶重工集团公司 第704研究所，上海 200031）

液压技术术语（73）

EEDI给中国造船业带来的挑战

丁海建，陶 俊

（中国船舶重工集团公司 第704研究所，上海 200031）

基于国际海事组织（IMO）限制温室气体排放（GHG）条约，阐述了船舶能效设计指数（EEDI）的概念，其计算公式中各项参数的含义及降低EEDI值的途径，重点指出EEDI的出现对我国造船业带来的影响及挑战。船舶采用经济航速是最为有效的节能减排的方式，但对营运商不是最佳选择，故而研发低碳燃油等优化技术成为当下最为重要的任务。船舶能效设计指数的强制实施在短期内对我国造船业造成了一定的冲击，但是长远看会进一步推进我国造船业进行深入的技术改造，从而提高中国船舶企业的综合竞争实力。

能效设计指数；国际海事组织；节能减排

0 引言

近一百多年来，全球平均气温经历了冷、暖、冷、暖四次波动，气温呈现上升趋势。目前世界范围内认为其主要原因很可能是因为由于温室气体（如CO2）排放过多造成。若不控制CO2的排放量，会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等，这样既危害自然生态系统的平衡，又威胁人类的食物供应和居住环境。波及范围如此之大，所造成的损失也不亚于第二次世界大战和 1992年经济萧条的总和。故而控制CO2的排放量已然成为人类最为棘手的任务。

据2008年欧盟研究报告估算，世界航运业所排放的CO2已经达到11.2亿吨，这一数字占到全球主要温室气体排放量的4.5%，甚至超过了一直以追求高质量燃料的航空业。为此，在船舶领域控制CO2排放量是非常必要的。

我国虽是造船大国，但是在设计高技术附加值船舶的能力上略显不足。随着EEDI新规则的强制实施，势必会导致我国加大对技术研究资金的投入。这样会增加我国船舶的建造成本，使得我国船舶设计和建造工业面临着极大的挑战。

1 船舶能效设计指数（EEDI）

EEDI，即Energy Efficiency Design Index，船舶能效设计指数。2008年10月，MEPC第58次会议提出将新造船二氧化碳设计指数正式更名为“新船能效设计指数”。这一“新”概念将新造船二氧化碳设计指数采用的排放与效益之比改为节能、减排和效益之比，进一步强调了国际船舶的节能减排增效目标，从而在国际航运业迅速成为各方关注和争论的焦点话题。

1.1 EEDI发展历程

1972年，瑞典斯德哥尔摩召开的联合国科学会议暨第一次地球问题首脑会议通过了一份宣言，首次提出了气候变化问题；1997年，Kyoto Protocol提出了关于限制二氧化碳排放量的建议，但是由于二氧化碳减排的技术性、操作性和市场性等诸多因素，此建议仍然停留在讨论上；2005年，海事环境保护委员会（MEPC）制定了MEPC/Circ.471；2008年，IMO分别从管理和营运两个角度提出了计算二氧化碳排放量指数的概念；2009年，IMO散发自愿申请EEDI的指导性条约通函；2010年，EEDI正式被添加到MARPOL附则VI中，即EEDI的检测系统和认证书首次问世；2011年7月，IMO海上环境保护委员会（MEPC）在第62次会议通过相关决议，船舶设计能效指数（EEDI）将于2013年1月1日正式生效。

1.2 IMO过渡条约

2009年8月17号，国际海事局发布了《新造船 EEDI设计指数计算方法临时指南》[1]。临时指南能充分运用船舶能效管理的最佳实践和经验，具有很强的船舶实际可操作性，顺应了国际节能减排要求。在MEPC第57次会议上，IMO委员从市场管理和营运商两个方向来实施二氧化碳的排放标准。

1.2.1 从管理角度出发

在管理方面，实行“环保管理”是一项投入少、作用大、效果好的环保造船技术[2]，是环保造船的重要组成部分。Ship Energy Efficiency Management Plan（SEEMP）在管理角度，分为四个循环步骤：设计—执行—监测—评估&提高，将能效目标分解到每个可能提高燃油效率的操作进行考虑。

环保管理的核心是，采取节能、节约资源以及环境保护措施，通过优化工序内容，谋求生产过程中的废料最少化，压缩无效作业时间，走社会化供能之路，优化生产组织，实施环保采购，避免不安全因素等，以达到提高效率、节约资源、减少产品生产过程中的污染物排放等目的。

1.2.2 从营运角度出发

EEOI[3]即 Energy Efficiency Operational Indicator。2005年，IMO提出了船舶二氧化碳的排放指数，在《船舶二氧化碳排放指数自愿试用临时指南》中详细说明了该指数的定义和统计方法。

在实际营运过程中，应推行经济航速。航运企业应在不同船型放入船舶上进行降速运行试验，对试验船舶降速后主机的工况参数、运动部件磨损情况以及维护保养周期进行评估分析，确定合理的主机转速范围。根据船舶航行要求、里程、海况等合理安排航速，在保证船期的前提下降速航行，将锚泊时间减至最低。

1.3 EEDI的计算

EEDI公式的制定是基于船舶提高能效水平角度考虑的，IMO借此提出对新造船的设计和建造标准，将计算得出的“新造船能效设计指数”作为新造船能效的衡量标准。

EEDI的具体计算公式[5]如式（1）所示。简单的说，EEDI公式分子主要表达的是二氧化碳的排放量，分母则是货运能力。从公式上看出，对新造船能效设计指数起主要作用的参数为航速、船舶载重量或总吨位，为了达到该航速而需的安装功率，这三者都是相互制约并保持协调一致的。

1.4 EEDI基线的确定

EEDI基线[6]是EEDI满足与不满足的分界线，即超过基线值的EEDI是不满足的，低于基线值的EEDI是满足的。EEDI基线的确定应具有合理性，代表目前船舶二氧化碳排放量的平均水平。

各类船型的EEDI的基线的生成方法如下：

1）大量收集各类船型的性能和营运资料，建立船型性能数据库，并不断更新补充，以此作为基线绘制的数据源。

2）将船型性能数据库的所有船按功能用途来划分类别，大致分为散货船、油船、集装箱船、LPG、LNG、滚装船、客船、高性能船等。

3）根据每一类船的速度范围，确定规格化速度系列的数值。将速度修正，使其化为对应的规格化的值，再求出相应的功率和EEDI的值，则可以得到基线的参考点，对这些参考点进行拟合或回归分析就能得到该速度值的基线。

基线是以船舶载重量为横坐标，EEDI指数为纵坐标的曲线。同时，基线[7]也是以Capacity为变量的幂函数。基线的确定是通过对大量现有船只的EEDI的值采用回归分析方法获得的，对新船实行强制性的EEDI标准将以目前的基线为标准，随着技术优化，引入一个基线值的折减系数，使得船舶的EEDI的值逐渐降低，以符合未来船舶业的先进水平。

1.5 降低EEDI的措施

当前，实现节能减排[8]目标面临的形势十分严峻。在航运业，同样可以采取一些措施来减少CO2的排放量，以达到节能减排的目的。

1）最为显著的措施是将航运速度减少 10%，这样一来在行驶过程中减少了船体所受的总阻力，提高推进效率。

2）采用低碳燃油，比如多运用生物燃料和天然液化气，可以大大节约储运空间和成本，而且其热值大、性能高，能减少二氧化碳等温室气体的排放。

3）减少载货量，从EEDI的计算公式中，就可以发现载货量越小，与之相对应的EEDI的值减少。

4）运用太阳能、风能等新能源。比如在船体上安装几个可以旋转的圆柱，借助风力使其旋转，使船舶前进，帮助低消耗能源，达到节能减排的目的。

5）运用创新优化技术，船体线型优化，提高装卸效率来减少船舶航行周期，实现节能减排的目的。

6）积极采用减少排量技术，通过化学变化、化学处理以及化学转化等方式来实现减少二氧化碳等温室气体的排放量。

7）采用高性能舵。高性能舵具有良好的升阻比，其水动力性能也较好，减少船舶在航行中的阻力。

8）船壳涂层优化。采用低摩擦涂料，形成极微细坑槽凹痕，比传统船用漆粗糙表面坑槽凹痕，摩擦阻力明显降低，达到减阻力作用。

当然，船舶还可以通过其他方式来实现节能减排，比如采用坚硬的叶片轮，采用电力能效技术创新而减少的辅机消耗也能降低 EEDI的值。总的来说，由于受船舶营运市场的波动影响，船舶的航速、载重量的方案不能完全被船东接受。运用低碳燃油是个非常有效的减排措施，但是在柴油机减排上找替代能源和脱碳技术上存在困难。风能、太阳能、燃料电池等新能源是未来船舶动力的来源，若能有效运用，完全可以实现温室气体的零排放。此外，多研发创新优化技术，包括船体优化、推进器的选择、高性能舵、发动机效率的提高等，都可以达到节能减排的目的。

2 我国航运业面临的挑战

2012年 7月，IMO海上环境保护委员会（MEPC）在第62次会议通过相关决议，船舶设计能效指数（EEDI）于2013年1月1日正式生效。我国作为《国际防止船舶造成环境污染公约》附则六的缔约国，可在修正案生效后，自行决定推迟 4年执行。这样，我国就有4年甚至6年（前两年EEDI折减率为零）的宽限期。

但是，GHG问题对我国船舶工业的影响将是全面而又深刻的，减少温室气体排放是不可阻挡的潮流，而EEDI引发的是一场船舶行业的节能减排技术革命。因此应对EEDI是一个持续而艰巨的工程。

2.1 EEDI提出高技术要求

EEDI对船舶设计、生产工艺技术、配套设备、新能源技术应用等提出了更高要求。其强调更高的高技术附加值，对我国是一个不小冲击。我国的现状是具有高技术附加值船舶的设计水平以及大型船用配套设备和关键零部件的生产能力不足，强制EEDI的实施无疑会增加我国船舶的建造成本，使得我国船舶设计和建造工业要面临更多挑战，影响市场竞争地位。

我国现有船型设计已有 50%不能满足，加上IMO在安全、环保领域的其他要求，如排放氮氧化物Tire II标准的要求、压载水处理的要求、GBS的要求等可能通过/生效，上述要求的实施都将使新船的EEDI升高，所以必须对现有船型进行优化升级。

2.2 EEDI产生激励作用

从造船业的角度来看，新规则表现出两个作用：

1）温室气体减排与IMO出台的有关安全和环保规则共同形成了可能引发造船业转型的技术推动力。未来造船厂所建船舶，不仅要符合其他海事规则，而且要达到最低的减排要求，即使所建船舶满足了EEDI指数，但船东在运营过程中还受到EEOI的制约，因此增加了船东对船舶的选择力，即船厂推出的船型EEDI指数越低，越具有市场竞争力。

2）温室气体减排的EEDI将改变船舶设计与建造的理念与方法，造船设计将从原来考虑船舶性能和经济性向船舶性能、船舶环保以及经济性的均衡方面转变。船舶建造也将由过去的进度、质量、安全和效率向进度、质量、安全、效率以及能效等方面转变。

3 我国应对EEDI新规则的措施

我国在面对EEDI新规则时，应采取下列的措施：

1）加深各大船厂对EEDI新规则的认识，让船厂企业多了解，多研究新规则给船舶制造业带来的影响。让船厂有充裕的时间来调整他们的设计制造模式和管理模式。

2）改变船厂的思维和行为定势，即关心近期市场高于关心远期市场。应将眼光放得长远些，鼓励创新思维，将被动变为主动，加大技术储备，积极应对新规则。船厂应在技术上有所创新和突破，增强企业的竞争力。

3）采用联合的方式开展工作研究和研发，从而解决资源共享、联合研究以及工作重点等问题，避免了低水平重复下的各自为政。

4）要加强宣传力度，鼓励建立造船界和航运界的信息交流平台，特别是要充分发挥中国船级社在规则制订过程中的技术优势与信息优势，将IMO的活动以及规则的进展及时通报船舶业界。

4 结束语

综合来看，国际社会发展“低碳经济”的热潮席卷航运业和造船业，IMO实施的船舶温室气体减排，势必对我国航运业产生冲击，但这是低碳经济发展的必然趋势。但是，IMO实施船舶CO2减排政策，将进一步推进我国船舶业进行深入、细致的技术改造和综合管理水平的提高，提高中国企业的综合竞争实力。

因此，短期可能会有一定的经济成本，但长期有利于企业的竞争力，有利于社会的进步。作为一个海运大国，我国有责任也必须适应目前的船舶GHG减排形势，因此应紧密结合IMO的发展动态，研究出台相关行业管理政策和法规，结合国际新规则的要求，继续强化海运业的能源节约和产业结构优化，坚持推进船舶节能减排措施，大力发展新能源、可再生能源技术和节能新技术，促进碳吸收技术和各种适应性技术的发展，在技术和管理上占有主动权，在世界造船行业中占有一席之地。

[1] 中国船级社. CCS通函[Z]. 2010-03-09.

[2] 刘亮. 船舶能效设计中若干耐波性影响因素研究[D].哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2010.

[3] 刘忠泰, 郑士君. 船舶营运能效管理[J]. 水运管理, 2011(5):11-12.

[4] IMO. Report of the Marine Environment Protection Committee on its Fifty-ninth Session[R]. 2009.

[5] IMO. Interim Guidelines on the Method of Calculation of the Energy Efficiency Design Index for the New Ships. MEPC59/24/ADD.1.Marine Environment Protection Committee[R]. 2009.

[6] 李百齐, 程红蓉. 关于 EEDI衡准基线的研究[J]. 中国造船, 2010(4): 51-57.

[7] 徐华. CO2设计指数变身EEDI[J]. 中国船检, 2009(9): 46-48, 131.

[8] 张爽, 张硕慧. 国际海运温室气体减排趋势及对我国的影响[J]. 中国海事, 2010(2): 39-42.

Challenges of Chinese Shipbuilding Industry from Energy Efficiency Design Index

Ding Hai-jian, Tao Jun

(Shanghai Marine Equipment Research Institute, Shanghai 200031, China)

Based on the International Maritime Organization ( IMO ) of the treaty to limit GHG emissions, this paper expounds the concept of Energy Efficiency Design Index ( EEDI ), the calculation formula of the meaning of the parameters and the way of realizing energy saving and emission reduction. This paper mainly points out the influence and challenge to China. Economic speed is the most effective way of energy saving and emission reduction, but for carriers it isn't the best choice. So optimization technology becomes the most important task, such as low carbon fuel oil. With the Energy Efficiency Design of Ship has been imposed, which causing some impact to shipbuilding industry of our country in the short term. But in the long term it will further advance in-depth technical renovation in our country, so as to enhance China's shipping enterprise comprehensive competitive power.

EEDI; IMO; emission reduction

U662.1

A

1005-7560 (2014) 06-0001-04

丁海建（1984-），男，助理工程师，主要从事甲板机械研究工作。