浙江省内河营运船舶能效核算方法

王群蕾 王奇 应东青

【摘 要】 为加快浙江省内河货船的推优汰劣进程，分析其与部颁船舶能效和CO排放标准核定的适应性问题，选取10种浙江省内河营运典型船型并分别按75%的主机额定功率状态、12 km/h经济航速的常用主机功率状态、双机双桨推进装置且与经济航速组合状态等3种情形进行能效核算。结果表明：按要求进行的能效和排放核算，大部分船舶是可以满足部颁标准的。

【关键词】 内河货船;推进效率;能效核算;经济航速;主机额定功率

节能和环保是国家的基本国策。节约船舶能源和防止因船舶主机过多排放CO而导致航行水域周边的环境污染，是对船舶产品实施质量检验的重要指标。交通运输部于2012年发布了《关于公布内河运输船舶标准船型指标体系的公告》，旨在按《“十二五”期推进全国内河船型标准化工作实施方案》的要求，从安全、高效、绿色、先进等4个方面入手建设现代化内河运输船队，要求通过采用能源强度指标来提高船舶的能效性能;通过采用CO排放强度指标来实现船舶减排的绿色目标。为实现这一目标，交通运输部内河局于2012年发布了《营运船舶燃料消耗限值及验证方法》《营运船舶CO排放限值及验证方法》等两部行业标准;中国船级社也相应发布了《内河船舶能效设计指数（EEDI）评估指南》。

上述标准和文件是对船舶产品满足节能、环保基本要求和采取监督措施的参照。现有船舶规范大都侧重于船舶安全，以保证船舶的不断、不翻和不沉为首要目的，仅对船舶的结构强度、稳性和抗沉性等方面有着明确的限值和规定，但基本上没有涉及与船舶的节能、排放和营运船舶的经济性有关的船舶阻力、推进等领域。贯彻执行这些标准，从法规上可为船舶产品的推优汰劣提供依据，让技术先进的符合节能环保要求的船舶产品得以推广应用;让技术落后的船舶产品得以淘汰，甚至无法进入市场;有效地保证船舶的节能和环保性能，提高营运船舶的经济性，进而促进我国内河船舶领域的科技进步。

1 浙江省内河货船适用部颁能效标准适应性的分析

1.1 1 000总吨以下典型船型

浙江省1 000总吨以下的内河货船有10种典型船型，这些船型的主要尺度及系数见表1，所配备的推进动力设备和推进装置数据见表2。

由表1、表2可以看出：10种典型船型均为方形系数高达0.85以上的肥大船型;只有3种船型采用双机、双桨推进装置，其他7种船型均为单机、单桨，导致推进系数（QPC）均在0.4以下。

1.2 典型船型的能效和排放核算

（1）按75%的主机额定功率状态进行能效核算。根据部颁标准，浙江省对10种典型船型均进行了包括船舶阻力和推进性能在内的快速性计算，求得相应于75%额定功率状态的船舶航速，再按2012年交通运输部颁布的行业标准和中国船级社颁布的EEDI进行了校核计算。核算结果见表3。

由表3可知，在这10种货船中，除勉强满足标准要求的双机、双桨的64 TEU集装箱货船和完全满足标准要求的36 TEU集装箱货船外，其余8种船型的燃料消耗指數和EEDI均超过标准规定限值的40%～60%，不能满足标准要求。

究其原因，对浙江省内河船舶而言，其营运使用的经济航速一般只需12 km/h左右，所需要的主机功率较小;但考虑到进出港、超越他船等短暂的应急状况下的最大航速需求，船舶上通常配置较大功率的推进主机，储备功率过大。因此，在一般情况下，船舶只需按50%～60%主机额定功率运行即可达到船舶的经济航速。但标准规定的需按75%的额定主机功率下相应的船舶航速进行能效核定的要求过高，致使相当一部分的船舶难以满足标准需求。浙江省内河船舶一般为个体业主所有，这些业主对船舶的推进性能知识了解甚少，往往单纯考虑节省船舶造价、减少初始投资，要求仅配置一台具有较大功率储备的推进主机，采用单机、单桨的推进方式。因京杭水系的水深较浅，螺旋桨直径受限，致使螺旋桨负荷过重，推进效率低下。在10种典型船型中，7种单桨船型的推进系数均低于0.4，大多只有0.35左右。这就意味着这些船型有65%的能源被白白浪费，必然无法满足能效标准的要求。

（2）按12 km/h经济航速的常用主机功率状态进行能效核算。浙江省内河货运船舶一般仅按相当于50%～60%的主机额定功率状态的经济航速进行营运，因而只有核算此种状态下的能效指标才有实际意义。10种典型船型按12 km/h的经济航速状态进行的能效核算结果见表4。

由表4可见，与按75%的主机额定功率状态进行能效核算相比，按12 km/h的经济航速状态进行能效指标核算其燃料消耗指数和CO排放指数均有较大幅度的下降。在10种典型内河船型中，3种双机、双桨船型和1种单机、单桨船型完全满足标准要求;有2种船型基本满足或稍不满足标准规定的限值要求;不满足标准要求的典型船型由原先的8种减少为4种，即不合格率下降了50%。由此可见，对于浙江省内河营运货船而言，采用按12 km/h的经济航速所对应的主机功率作为核算状态替代原标准规定的按75%的主机功率状态作为核算状态，可以解决原标准要求过高的问题，是符合浙江省内河营运货船实情的有效修订措施。

（3）按设置双机、双桨推进装置且与经济航速组合状态进行的能效核算。若将10种典型货船均设定为双机、双桨推进装置，则其船型所采用的双机推进动力设备和双桨推进装置数据见表5。对设置有双机、双桨的推进动力设备和推进装置的10种典型船型均按经济航速状态运行所进行的能效指标核算的结果见表6。

由表6可见，10种典型货船若全部配置双机、双桨推进动力设备和推进装置，且按经济航速的营运状态进行核算，其能效指标能够全部满足部颁标准的核定需求。

2 对制定浙江省《内河营运船舶能效指标》的建议

造成浙江省内河营运船舶的能效指标不能满足部颁标准要求的主要原因是装备的推进主机储备功率过大，船舶航行中使用的主机功率一般只有额定功率的50%左右，若按75%的额定功率来进行能效核定的结果难以满足部颁标准要求;因此，标准修订应充分考虑这一特点。为此，特对修订能效标准提出以下建议：

（1）仍然使用部颁标准所规定的燃料消耗限值和CO排放限值的计算公式和量值单位，但不通过引进修正系数k来加大限值，以降低部颁标准对浙江省内河船舶的能耗和CO排放的限值要求。

（2）仍然使用部颁标准所规定的燃料消耗指数和CO排放指数及EEDI的计算公式和量值单位，但在具体核算中采用下述数值：

①以船舶营运中常用的经济航速（12 km/h）来替代原标准中规定75%的主机额定功率所对应的船舶航速;

②以船舶达到经济航速所需的单机功率（可通过阻力计算或模型试验取得数据）来确定其核算状态的持续功率和燃料消耗率，以替代原标准中规定的75%主机额定功率状况下的持续功率及其对应的燃油消耗率;

③核算螺旋桨推进效率。对于推进系数低于0.5的船舶一律要求更换为双机、双桨推进动力设备和推进装置。采用双机、双桨推进装置，可将原先仅由一只螺旋桨承担的全部推力负荷分担到两只螺旋桨上，使得螺旋桨的推力负荷系数减小50%，是提高内河船舶推进效率的有效技术措施。双机、双桨推进装置是一种成熟的用于提高内河船舶推进效率的有效技术，我国长江干线的营运货船上早已推广采用。

大量的核算数据表明，若按上述修订要求进行浙江省内河营运船舶的能效和CO排放核算，大部分船舶是可以满足部颁标准的;只有少量推进效率低下的船舶不能满足。贯彻执行这种修订标准，既可达到国家的节能、环保要求，又可保证浙江省的内河船舶具有优良的快速性和经济性。