长江船舶污染能耗水平评价体系构建

李博文，邓健，王丽铮，沈慧

(1.长江海事局，武汉 430016；2.武汉理工大学 a.交通学院； b.航运学院；c.内河航运技术湖北省重点实验室，武汉 430063)

随着内河航运事业的快速发展，船舶所排放的有害物质对水体及空气造成的污染也日益凸显，成为引起环境污染所不可忽视的重要部分，这也使得对长江高能耗高污染船舶采取一定的控制措施成为保护内河水域生态环境的一项重要工作。

随着国际上对船舶污染问题重视程度的不断提升，不少国家和国际组织针对于船舶能耗和环保水平均制定了相关的评价体系，并采取了一系列技术和经济手段鼓励船舶向低耗绿色方向发展[1]。目前我国内河船舶规范法规对新建船舶已有一套完整的环保要求，且环保指标也与我国国情及技术现状基本相适应，但由于缺乏对现有内河船的能耗及污染现状的统计分析[2]，故难以在满足市场需求的情况下落实规范法规的环保要求。本文对我国现有内河船舶能耗和污染水平进行梳理[3]，系统提出长江船舶能耗水平、污染水平评价指标及鉴定技术方法[4-5]，构建长江船舶能耗及污染水平评价体系[6]，制定长江船舶能耗及污染水平等级标准[7]，从而能够有针对性地提出高能耗高污染船舶的控制措施。

1 长江船舶能耗和污染水平现状分析

1.1 长江水系船舶现状

目前我国长江水域航行船舶包括几乎所有船舶类型：干散货船、液货船(包括载运油类、化学品、液化气等液体货物的运输船舶)、驳船、集装箱船、客滚船、滚装货船、普通客船、多用途船舶、自卸砂船等。

1.1.1 运力规模

根据长江标准船型管理系统统计，长江水系现有船舶总艘数为91 206艘，总吨位5 144.4万，总载重量为8 227万t，表1为长江水系船舶船型分布和运力规模的统计结果。

表1 长江水系现有船舶运力规模

由表1可知，长江水系以船型中主要以货物运输船为主，其中3大主力船型(干散货船/多用途船、集装箱船、液货船)的总艘数为77 831，占比85.5%，总载重量为7 486万t，占比91.0%，总吨位为4 573.9万，占比88.9%，是长江水系的主要船舶类型。

1.1.2 船龄结构

长江水系3大主力船型的船龄分布情况见表2。

表2 长江水系现有船舶船龄分布

长江水系大部分船舶船龄较高，船龄10年以上的船舶有54 815艘，占比60.2%，占船舶总数的一半以上。

综上所述，长江上3大主力船型(干散货船/多用途船、集装箱船、液货船)无论从数量、总吨位还是载重量上占有绝对优势，其在能耗方面和对污染方面较其他船型更为显著，考虑到长江上总吨位400及以下航行船舶数量及能耗、防污参数不易统计获取，因此，综合考虑选取总吨位400以上的在长江干线航行的内河船舶货运船舶作为研究对象。

1.2 长江水域船舶能耗现状

根据长江标准船型数据库，对数据库中所有的总吨位400以上的3大主力船型的能效达标率进行了统计，并考虑J级航段的船舶由于急流的影响需要较大的储备功率，对J级航段的干散货船的能效达标率也进行了单独统计。同时由于多用途船需要同时满足干散货船和集装箱船的能效基线要求，而在同等载重吨下集装箱船的能效基线值更大，故将多用途船纳入干散货船的统计范围，结果见表3。

表3 长江主要船型的能效达标率统计

船舶效能指数(EEDI)作为衡量船舶能耗水平的重要指标之一，分别计算了不同船型不同吨级内包含船舶的EEDI的平均值及不同船龄下的船舶EEDI的平均值，结果见表4、5。

表4 不同吨级船舶EEDI平均值统计载重吨

表5 不同船龄船舶EEDI平均值统计

通过以上分析，可见随船舶载重吨的增大，EEDI平均值降低，而船舶的EEDI平均值随船龄变化并没有线性变化趋势。

1.3 长江水域船舶污染现状

1.3.1 船舶污染物接收单位情况

内河船舶污染物可分为船舶污水、船舶废气、船舶噪声、船舶固体废物4类，船舶污水可分为生活污水、含油污水和有毒液体物质，船舶废气包括船舶燃油废气和船舶货物粉尘，船舶垃圾则包括船舶生活垃圾及危险废物等。大部分船舶污染物严禁直接排入内河水域，通过船上设施处置、船上收集、岸上处置等方式方法进行处理，少部分污染物可通过船舶上专用设备处理后达标排放。

目前，长江干线共有船舶污染物接收单位个体有60家共126条排污作业船舶对船舶污染物进行分类接收，其中能够接收油污水的船舶占总数的68.3%，能够接收油污水的单位和个体占总数的78.3%，而能够接收生活污水的船舶、单位和个体仅占总数的3.2%、3.3%，可见长江干线船舶污染物接收处理能力存在总体水平不高且分布不均的情况，船舶垃圾和油污水的接收处理情况相对较好，相应的配套收集能力较强，且由于油污水转岸再循环利用具备一定的经济价值，因此，船舶交付和收集单位接收处理的积极性较高，垃圾和油污水入江等违法违规行为较易发现，执法部门打击力度较大。但生活污水的处理情况较为严峻，其转岸处理的接收、转运能力不高，配套设施建设滞后，在一定程度上造成了船舶污染日益严重的局面。

1.3.2 船舶污染物接收数据情况

从2016年开始，长江干线的涉污作业开始采用电子申报，这使得船舶污染物排放监管水平大为提高。根据“长江船舶涉污作业申报系统”中涉污作业数据统计，2017年长江干线船舶污染物接收情况见图1。

图1 2017年长江干线船舶污染物接收情况

由图1可见，船舶污染物接收中，占比前三的分别为油污水、船舶垃圾及废油，分别为47.02%，44.25%，3.63%，化学品废弃物接受水平相对较低。近年来，长江上化学品运输总量呈逐年大幅增涨趋势，散化品种也由几十种增加到上百种，而从2017年船舶污染物接收情况来看，实际化学品废弃物(包括化学品残液、化学品洗舱水等)的接收水平远远低于预期情况，可见化学品废弃物被直接排放的可能性非常大。

2 长江船舶能耗及污染水平评价体系

长江船舶能耗和污染水平评价内容多，涉及面广，评价指标选取要考虑的因素也多，如果随意选取指标，无法保证所选指标是否反映了决策者需要的全面信息。本研究主要采用了目标层次分类展开法进行评价指标层次的展开[8]。

2.1 长江船舶能耗水平评价指标和鉴定技术方法

船舶能耗水平评价指标选取强制性指标船舶能效指数(EEDI)和引导性指标船舶能效营运指数(EEOI)进行评价。通过将实际船舶的EEDI与基准线相比较，确定其与绿色船舶等级之间的对应关系，从而识别高能耗船舶。

2.1.1EEDI

根据《营运船舶CO2排放限值及验证方法》中的有关规定，营运船舶CO2排放限值按式(1)计算。

Limit CO2=a×DWT-c

(1)

式中:Limit CO2为CO2排放限值，g/(t·n·mile)；DWT为船舶载重量，t；a、c为常数，与船舶船型和航区有关。

由于费用和时间的限制，对长江现有船舶的能耗指标的计算验证不可能采用上述验证方法中推荐的水池试验和实船测试的方法。因此，对于EEDI采取使用长江标准船型管理系统中开发的航速预报方法，用来评估现有船舶的能耗水平。为了进一步验证该航速预报方法的有效性，随机选取35艘船舶的航速进行预测，将预测结果与实船航速(船模试验预报的航速)进行对比，将预报航速与设计航速的绝对误差ε进行统计，其中ε<3%的占比60%， 3%<ε≤5%的占比23%，5%<ε≤7.5%的占比17%，属于误差可接受范围内。因此，船舶能耗评估可采用长江标准船型管理系统进行船舶能效指数(EEDI)的计算。

2.1.2EEOI

道家的仙人图也是赛努奇人物画收藏中的重要题材之一。赛努奇博物馆藏有明代画家吴小仙的《仙人图》、明代画家高濲的《人物图》轴（图3）等神仙题材作品。《仙人图》以水墨表现两个仙人形象：一为女性形象，披毛皮，持吊有斗笠或篮子的木棍，符合“蓝采和”的图像学特征；另一人是男性形象，吹奏笛子，应是八仙中“吕洞宾”之形象。作品构图饱满，人物表情凝重，衣纹宽博粗犷，线条肯定潇洒。衣服的毛领用横笔直扫，洒脱自然，讲究书写性，具有“吴带当风”的效果，同时局部线条也有用得细致处，粗细结合，造型结实。

依据国际海事组织(IMO)《船舶能效营运指数(EEOI)自愿使用指南》中的有关规定，其中一个航次的EEOI基本表达式为

(2)

某段时间或多个航段的EEOI平均值计算公式为

(3)

式中：j为燃油类型；i为航程数；FCij为在航程i中燃油j的消耗量；CFj为燃油j的燃油量与CO2排放量的转换系数；M为载货量(以载重吨表示)；D为对应于所载货物的距离，n mile。

国际上公认的获得营运船舶和/或船队能效数值的监测方法是国际海事组织(IMO)制定的EEOI及其测量、计算方法，其要求收集燃油类型和数量、航行距离和货物类型及数量等相关的信息。目前中国旗主管机关推荐使用的是营运船舶能源强度指标和营运船舶CO2排放指标及其测量和计算方法，同时制定船舶能效管理计划(SEEMP)，建立营运船舶能效管理监控体系，利用能效管理系统，安装流量计等硬件监控设备，实现SEEMP的信息化管理，实时保存运行SEEMP过程中产生的能效数据记录及相关活动记录并完成EEOI指标的自动记录与计算。EEOI监测系统在海船上广泛使用，内河船普及率不高。

2.2 长江船舶污染水平评价指标和鉴定技术方法

结合国内外研究现状，确定船舶污染评价指标分为排放性指标、营运性指标和引导性指标，其中排放性指标包括船舶大气污染物排放指标、固体废物排放指标、废水排放指标、有毒有害物质排放指标，具体包括油类污染、生活污水、餐饮污水、船舶垃圾、散装有毒液体物质、运输包装有害物质、防污底系统、发动机排气、制冷剂、灭火剂、固态粉尘、有害物质禁用和限用12项强制性指标内容；营运性指标包括船舶防污染文书情况、船舶防污染设备情况、船舶污染事故险情情况及船舶运营管理状况等4项内容，引导性指标包括船舶使用岸电、尾气清洗系统安装和船舶使用LNG等清洁燃料3项。

对于船舶污染评价指标的鉴定方法上，船舶污染排放性指标可主要通过船检部门的船舶技术检查进行鉴定，具体根据《内河船舶法定检验规则》、《内河绿色船舶规范》等进行评估，以《内河绿色船舶规范》中绿色船舶为基线，对不同指标进行累计加分；船舶污染营运性指标可主要通过海事主管机关的船舶安检情况进行评价，具体可通过现场证据查阅的方式对船舶文书、防污染设备等方面存在的缺失项实行减分制进行评判。

长江船舶污染指标计算公式为，船舶污染指数=排放性指标(得分)-营运性指标(扣分)+引导性指标(加分)：

2)对于营运性指标，减分制，无分值限制，根据实际减分项目扣除。

3)对于引导性指标，采用加分制，总分为30分，通过额外加分来实现。

具体的评价方法上，通过对专家调查法确定每一项指标的权重，从而确定排放性指标的得分见表6，根据被评估船舶的实际情况，对每一项指标的符合情况进行相应的打分和扣分后得到总分，与标准分值范围进行比较从而能够识别出高污染船舶。

表6 长江船舶污染水平评价指标

2.3 长江船舶能耗水平等级划分

目前现有能效指标体系中的限值制定方式是先设定一个通过率(如干散货船为50%、集装箱船和油船为70%)，再对计算样本进行回归计算得到一条限值线，使得在该限值线下的样本船舶的通过率满足设定值。故对于高能耗船舶的能耗等级判定限值可采用类似的方式制定，利用设定系列通过率(如70%、75%、80%、85%、90%、95%)，计算得到对应的限值线，从而确定船舶的能耗等级。

同时考虑到船龄对不同的船舶给定不同的权重系数，船龄“20年以上”为1.1，“>15～20年”为1.05，“>10～15年”为1.0，“5～10年”为0.95，“5年以内”为0.9。将计算的船舶EEDI值乘以各自的权重系数得到用于等级划分的EEDI值，得到的不同的通过率限值线进行等级划分，见表7。

表7 船舶能耗指标限值线与绿色船舶的对应关系

2.4 长江船舶污染水平等级划分

根据船舶污染水平评价指标对船舶每一项指标的符合情况进行相应的打分和扣分后，所得分值分等级对应不同的绿色船舶等级，见表8。

表8 船舶污染指标得分与绿色船舶的对应关系

3 典型船舶能耗及污染评价实例计算分析

随机选取长江标准船型管理系统中的10艘总吨位400以上的货船，根据上述能耗及污染评价鉴定方法进行评价打分，选取的10艘计算船的基本情况见表9。

表9 实例计算对象船舶的基本情况

根据2.1中长江船舶能耗水平评价指标和鉴定技术方法可以算得10艘计算船的能耗情况，根据2.2中长江船舶污染水平评价指标和鉴定技术方法可以算得10艘计算船的污染排放性指标的得分情况，汇总后见表10。

表10 实例计算对象能耗和污染水平的评价情况

根据表10可知，能效等级基本上均能达到绿色I级，其中能够达到绿色II级的有2艘船，占计算样本的20%；污染等级能够达到绿色I级的有5艘船，占计算样本的50%，能够达到绿色II级有1艘船，占计算样本的10%，绿色等级不达标的有4艘船，占计算样本的40%。

4 结论

针对长江水系高能耗高污染船舶的鉴定和评价问题，通过对长江现有船舶现状的分析与相关法规的梳理，构建了长江船舶能耗及污染水平评价体系，能够较为方便的识别高能耗高污染船舶，同时后期可考虑将各指标的计算过程信息化和智能化，连通各海事管理机构的信息管理系统数据，做到有效沟通快速识别，为相关行业管理者提供有益的参考，同时也为货主提供一种可供使用的数据库来评估托运人的环保表现，从而推动长江水系船舶朝高效绿色的方向发展。