船舶能效营运指数和能效管理实践分析

中远散货运输有限公司 黄京民



船舶机电技术

船舶能效营运指数和能效管理实践分析

中远散货运输有限公司 黄京民

摘要：在2012年通过的《船舶能效管理计划（SEEMP）制订导则》中，IMO推荐使用船舶营运指数（EEOI）作为设定自愿性能效管理目标和能效水平检测的指标。以某多用途船为例，通过实际航行数据，计算该轮年度和航次的EEOI，对航次内各航段的EEOI值进行分析，最后从航速优化、最佳纵倾、船体清洁度、螺旋桨和废热回收等方面总结降低EEOI的措施，可为该船型在特定航线的能效管理提供指导，也可为其他船舶的EEOI计算和能效管理提供参考。

关键词：能效营运指数；EEOI；CO2排放

近年来，温室气体排放问题引起世界范围内的广泛关注。各种不同运输方式CO2排放的情况被各界广泛研究。［1］图1为不同运输方式CO2排放量的相对值。［2］从中可知，海运CO2排放量的相对值虽然较低，但由于世界范围内船舶数量众多，船舶柴油机功率巨大，其排放的CO2总量总体较多。根据IMO温室气体研究报告，2012年全球船舶运输业CO2排放量为9.49亿t，占全球总量的2.7%，其中国际船舶运输业CO2排放量为7.96亿t，占全球总量的2.2%。IMO预测，到2050年航运业排放将达到目前排放量的250%。［1］

图1 不同运输方式CO2排放量相对值

一、船舶能效营运指数（EEOI）的概念

船舶能效营运指数（EEOI）反映了单位货物周转量（船舶载货量乘以运输距离）的CO2排放量。通过EEOI指数值反映营运船舶的能效水平的思想最早体现在2003年11月于伦敦召开的IMO第23次缔约国大会所通过的A.693（23）大会决议。2005年7月，在MEPC第53次大会通过了自愿试用性质的船舶CO2排放指数及《船舶CO2排放指数自愿试用导则》，该指数即船舶EEOI的前身。在2009 年7月举行的MEPC第59次会议上，《船舶EEOI自愿应用导则》［1］获得通过。根据《船舶 EEOI 自愿应用导则》，船舶能效营运指数的定义如下：

式中：i为燃料种类；FCi为船舶在航行中消耗i类燃料总量，单位：t；CFi为CO2排放因子，指每消耗1 ti燃料排放的CO2质量，单位：t（CO2）/t（燃料）；mc为载货量，单位：t、TEU或者人（对于客船），视情况确定；D为船舶航行的里程，指船舶在运输作业中所实际航行的距离，单位：n mile。

根据EEOI的定义，EEOI值越小，船舶能效越高，降低船舶能效营运指数可以通过降低船舶油耗、提高船舶载重量、增加航程、使用低CO2排放因子的燃油来实现。［3］这四个因素中，CO2排放因子是燃油消耗量与CO2排放量之间的无量纲转换系数，对于各种燃料，其CO2排放因子是既定的（见表1）［4］，因此本文主要讨论船舶油耗、载重量和航程对EEOI值的影响。

表1 不同类型燃料CO2排放因子

二、某航次船舶能效营运指数的计算与分析［5-7］

本文针对某多用途船2014年和2015年度共计12个航次的实际营运情况进行统计，计算出船舶能效营运指数，并对影响船舶营运指数的参数进行分析。该船为多用途船，运输大件，主要航线为国内和韩国到欧美，每个港都进行装卸货，没有空船压载航段。

根据该船实际情况，其燃油CO2排放因子按表1确定。航次燃油消耗量主要为船舶主机、副机、锅炉和救生艇的油耗量，其计算方式为：将上一个航次的货物卸载完成时间作为本航次的开始时间，本航次货物全部卸载完成时间作为本航次的结束时间，通过统计燃料油的加装和消耗情况确定本航次的燃油消耗量，因此船舶在港装卸货期间对燃油的消耗量也计算在内。该船为多用途船，货物在各个港口频繁装卸，涉及各个航段，为了获取更准确的分析数据，对各个航段分别计算。

根据其燃油消耗情况应用公式（1）计算该船第九航次的EEOI值见表2。

表2 某船第九航次船舶能效营运指数计算结果

1. 航程对EEOI的影响

如表2所示，该船在从Mawan到Singapore航段和从Koper到Barcelona航段，载货量基本相同，分别为16 448.12 t和16 361.19 t，航程分别为1 290.00 n mile和72.00 n mile，计算出的EEOI值分别为23.98和33.18。航程对EEOI的最终计算结果有较大影响，相同货物装载量，航程越短EEOI值越高，原因主要体现在航程短，涉及的主机机动航行、浅水区航行、船舶抛锚、进出港、装卸货等在整个货物周转期所占比例较大。

2. 载货量对EEOI值的影响

如表2所示，该船在从Venice到Koper航段和从Rotterdam到下一港口航段，航程基本相同，分别为1 330.00 n mile和1 259.00 n mile，载货量分别为16 853.17 t和10 695.58 t，计算出的EEOI值分别为19.87和37.15。可见载货量对EEOI值也有较大影响，载货量越大，EEOI值越低，原因分析为载货量越多，船舶自重所消耗的燃油所占比例就越小。

3. 航程和载货量对EEOI值的综合影响

由表2可知，该船从Xingang到Yantai航段载货量为788.34 t，航程为201.00 n mile，EEOI值为389.11。从Singapore到Suez航段，载货量为16 853.17 t，航程为5 025.00 n mile，EEOI值为19.85。两者的EEOI值结果相差接近20倍，可见合理安排航程和载货量对降低EEOI、提高船舶能效有重大意义。

4. 航速对EEOI值的影响

从表2能够清晰地看出航程和载货量对EEOI值的影响，但船舶的油耗对EEOI的影响却不是很直观，为此本文列出船舶油耗、航速及主机功率关系表进行分析，如表3所示。

表3 船舶油耗、航速及主机功率的关系

从船舶航速、油耗及主机功率的关系表可以看出：主机功率从90%MCR下降到50%MCR运行，油耗的降幅（44%）远大于航速的降幅（18%），总体节油效果很明显。如某航次总航程为5 000 n mile，主机以75%MCR运行，按平均滑失率10%计算，航速为16 kn，主机油耗为50.96 t/天，发电机油耗为2.8 t/天，实际航行时间为312.5 h，总油耗为699.8 t，CO2总排放量为2 179.1 t。由于航运市场疲软，常出现抛锚等货的现象，以抛锚45.1 h为例。为确保按时靠泊，航速可取用13.98 kn，对应的主机功率为50%MCR，对应油耗仅为34.93 t/天，发电机油耗不变，仍为2.8 t/天，总航行时间为357.6 h（富裕时 间为45.1 h），总油耗为 562.2 t，CO2总排放 量为1750.6 t。可节省燃油137.6 t，减少CO2排放428.5 t。可见船舶降速对EEOI值的降低有非常明显的影响。

三、年度船舶能效营运指数

表4所示为2014年度和2015年度该船EEOI值计算结果，根据该表可以计算该船年度CO2排放量和EEOI值，指导制定2016年度EEOI值指标（见表5）。由此可以确定该船2016年度EEOI指导值为20.00。

表4 船舶能效营运指数计算结果

表5 年度营运指数指标

四、降低船舶能效营运指数的措施

营运船舶的能耗、能效和CO2排放受到多种因素影响，为了满足国际、国内的相关要求，降低船舶营运成本，在减少排放的同时提高能源效率，该船可采取如下能效管理措施：

1. 航速优化

船舶实行低负荷运行，每天对主机进行一次较高负荷（75%MCR）运行1小时的操作，以减少燃油燃烧不完全对主机造成的不良影响。船舶在进出港时对航速进行优化，避免船舶主机负荷突加或突减。海上航行时选用最佳航线，避免不必要的大舵角转向，利用顺流，达到在不增加主机转速的情况下提高航速。在大风浪恶劣海况时，及早降速，保证螺旋桨效率。及时和港口代理联系掌握船舶靠离泊动态，避免快速到达后抛锚等泊位或等货，根据航行富裕时间优化航速，达到节约能耗的目的。

2. 航线优化

考虑到安全、减少非生产性等待的营运策略，该轮在航线优化上的具体做法为：根据航次载货情况，合理设计航线使船舶以最短的距离、最低的能耗，安全到达目的港。充分考虑航线水文因素，避开强顶流对船速的影响，顺流航行。考虑航区水深，减少浅水效应对船速的影响。规避密集渔船作业区，避免频繁施舵、偏航，在开敞海区实行自动操舵仪操舵。

3. 最佳纵倾

该船实际做法为：合理配载，使船舶保持适当尾倾，航行中通过调节压载水来使船舶保持最佳纵倾，船舶尾吃水增加，可增加舵叶浸水面积，确保舵效的最大化，从而优化舵效。

4. 定期检查螺旋桨

船舶进坞后，及时清除螺旋桨表面的海生物及沉积物，外观检查其缺陷。清洁前，用高压淡水冲洗，清除表面污物。冲洗后进行彻底清洁，清除桨叶表面的附着物。螺旋桨抛光采用叶片面型砂带磨削技术，降低螺旋桨桨叶表面的粗糙度，减小桨叶运转时与海水的摩擦力，提高螺旋桨的工作效率，增加船舶航行速度，降低船舶燃油消耗。

5. 保持船体清洁

结合坞内检验和特别检验，定期检查船舶油漆系统，每5年不少于2次。对船壳进行清除海生物处理，降低船壳表面的粗糙度，减小船舶航行阻力，进而减少燃料的消耗。

6. 废热回收

主机废气余热回收是一种节省能源的十分行之有效的方法。主机废气锅炉的应用和引用主机缸套水的余热作为造水机加热源均可降低能耗。该船实际做法为：航行中每天两次进行烟道化学吹灰，保持废气锅炉（EGE）的效率，日常管理中通过观察烟道前后温度以及压降来判断烟道的清洁程度。

五、结论

随着各界对温室气体排放的重视，节能减排成为当前发展的重要方向，船舶节能减排有利于提高船舶营运的经济性，成为越来越热的讨论话题。本文介绍船舶能效营运指数的概念，按年度、航次和航段计算船舶能效营运指数，分析航程、载货量、航速等对船舶能效营运指数的影响，最后从航速优化、最佳纵倾、船体清洁度、螺旋桨和废热回收等方面总结降低EEOI的措施，可为该船型在特定航线运行的能效管理提供指导，也可为其他船舶的EEOI计算和能效管理提供参考。

参考文献：

［1］MEPC 59/Circ.684. Guidelines for Voluntary Use of the Ship Energy Efficiency Operational Indicator （EEOI）［R］.London:IMO，2009.

［2］李斌.船舶能效设计指数和能效营运指数介绍和分析［J］.世界海运，2012（3）:23-26.

［3］MAN Diesel SE. MAN Diesel A/S-CEAS:Engine Room Dimensioning Version 3.8.0［EB/OL］.（2009-12-12）［2015-05-01］.http://77.243.130.110/ERD/ERD.aspx.

［4］王强.船舶能效营运指数实船计算分析［J］.航海技术，2015 （6）:26-28.

［5］倪俊凯.船舶能效营运指数研究［D］.上海:上海交通大学，2010.

［6］康天钦.基于降低船舶EEDI、EEOI值的总能系统分析［D］.武汉:武汉理工大学，2012.

［7］王强.船舶主机降速降功率节能减排技术优化研究［D］.大连:大连海事大学，2013.

DOI:10.16176/j.cnki.21-1284.2016.07.007

作者简介：黄京民（1967—），男，轮机长，工程师，E-mail：huangjm@cosbulk.com