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2023,将至已至

2021-07-29

中国船检 2021年7期
关键词:导则航速能效

本刊记者 赵 博

2021年6月10日至17日,国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会(MEPC)举行了第76届“云会议”,通过了一系列技术导则草案,旨在配合碳强度机制的实施。虽然是一些短期措施,但影响重大而深远。

定了,2023生效

如果现有船舶的能效现状不改变,而借助于新造船的船舶设计能效来降低航运业碳排放,国际海事组织(IMO)提出的减排战略将难以实现。在2020年11月份举行的IMO海上环境保护委员会(MEPC)第75届会议(MEPC 75)上,IMO批准了《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL)附则VI修正案。MARPOL附则VI修正案要求船舶提高船舶技术能效水平,降低运营碳强度,为未来温室气体减排措施提供了重要基础。

刚刚结束的MEPC 76通过了前述修正案,同时批准若干配套技术导则。EEXI配套技术导则包括EEXI计算方法导则、EEXI检验和认证导则,以及为符合EEXI采用的轴/发动机功率限制系统和储备功率使用导则。CII评级配套技术导则包括营运碳强度指标和计算方法导则(G1)、营运性碳强度指标基线导则(G2)、营运碳强度指标相对于基线折减率导则(G3)和船舶营运碳强度评级导则(G4)。

早在2011年,MEPC第62届会议(MEPC 62)就已经批准了船舶能效设计指数(EEDI)有关要求,以期从新造船的设计角度提升船舶能效水平。随着船舶能效议题不断深入,业界逐渐深刻地意识到需要兼顾全球船队中大量存在的现有船舶碳排放问题。为提升这类船舶能效,日本于MEPC第74届会议(MEPC 74)期间提出EEXI概念,业界也在此后对其进行了进一步完善。

IMO秘书长林基泽(Kitack Lim)表示,新措施的采用将建立在IMO之前通过的强制性能源效率措施基础之上,以引导航运业走上正确的脱碳之路。“航运脱碳之路虽然漫长,但它是各方共同要走的路,有必要起草短期碳减排草案,我们也会考虑和尊重彼此观点。”林基泽说,MARPOL附则VI修正案于2022年11月1日生效,EEXI和CII的认证要求将于2023年1月1日生效,通过采取短期措施对履行IMO在制定“国际海运温室气体减排初步战略”中做出的承诺至关重要。

EEXI,既繁又简

EEXI是现有船舶能效的量度,旨在通过某些技术性措施/手段(如设备升级改造)降低船舶碳排放强度。根据MEPC 76的讨论结果,EEXI有一套严谨的计算公式,简言之,即对单位货物载重吨的单位海里二氧化碳排放量计算,确定与装机主机功率、货运量和航速有关的标准二氧化碳排放量作为设计指标。EEXI的计算根据EEDI计算方法进行,基于MEPC.308(73)决议通过的《2018年新船达到的EEDI计算方法指南》对现有船舶进行了一些参数修正。

首先需要明确两个概念。EEDI是针对新造船技术设置的指数,EEXI是针对现有船技术设置的指数,新造船和现有船分别指2013年1月1日后签订建造合同的船和2022年4月1日前签订建造合同的船。EEXI计算所需材料包括EEDI计算书(对于适用EEDI的船而言)、新造船试航报告(需要满载吃水状态下的航速和功率曲线)、主机制造时台架试验报告和辅机制造时台架试验报告。然后根据这些材料和相应公式计算Required EEXI。在数学表达上,Required EEXI=(1-Y/100)*EEDI Reference line value(Y为与船舶类型和尺度有关、且相对于基准线的折减系数,基准线是由一组定义的船舶指数值统计形成的代表一个平均指数值的曲线,每种船型有一条独立基准线)。Required EEXI是要求的EEXI,只有当该值大于或等于船舶设计本身的EEXI(Attained EEXI)时,才能获得船级社签发的符合证明(SOC)。Attained EEXI的计算公式相较复杂(参照EEDI计算和验证方法),变量包括主机推进油耗、辅机日常航行油耗、辅机推进油耗、辅机节能折减、用于推进的节能折减、载运能力和船舶航速,但为便于理解,似乎也可以简单地认为降低Attained EEXI的可选方式包括减小分母或增大分子。

据中国船舶工业综合技术经济研究院船舶标准化研究中心工程师李睿男解释,IMO在围绕EEXI进行设计时,考虑到与已有的EEDI相协调,强调以减排潜力明显、技术成熟度高的技术方案提升船舶自身的减排性能。船舶二氧化碳排放量根据主机装机功率、主机和辅机燃油消耗率,以及燃料与其产生二氧化碳质量之间的转换系数得出,运输功由货运量决定,通常与船舶载重量和航速相关。在MEPC 76期间,很多业界专家认为鉴于EEXI关注船舶设计产生的能源效率,可以通过技术修正来实现对Attained EEXI的改进,例如限制轴/发动机功率、使用替代燃料和/或改进船艏、螺旋桨,安装旋翼帆、气泡减阻等节能技术。主机燃油消耗比和航速相关,运量固定时,控制发动机功率或调整航速是获得Required EEXI的关键,也是尽快满足IMO相关要求的方式。

争议,依旧存在

MEPC 76广泛考虑了在轴/发动机功率限制情况下,EEXI计算公式中设置主发动机功率(PME)的可能选项(75%、83%和87%)。有代表指出,75%的限制不能真正实现降低油耗,EEXI的效力将被折减,主发动机功率应该设置为额定装机功率(MCR)的75%或限制安装功率(MCRlim)的87%(以较低值为准)。但是MEPC的会间通信组成员多希望设置MCRlim的75%。考虑折中方案,MEPC 76确定在采取发动机功率限制的情况下,EEXI计算中的PME设置为MCRlim的83%或MCR的75%(以较低值为准)。

各方在MEPC 76上的讨论以及会议确定的导则草案反映出IMO成员国及业界对于船舶减排的急迫,但是,要把草案转化为切实操作并不很容易。

中国船级社(CCS)上海规范研究所高级工程师石珣说:“设置为MCRlim的83%比75%对现有船合规更难了,因其减速空间相对被压缩,节能操作变得更加重要。EEXI是保障船舶合规的关键,需要对船舶额定功率再进行某种经过验证的调整并投资节能技术才能得到Required EEXI。”

专注于温室气体排放和替代燃料的海事咨询公司Arcsilea创始人兼首席顾问Edwin Pang也表示,尽管同意对于使用功率限制船舶的PME按照MCRlim的83%计算,而不是像EEDI那样按照75%计算。但这一变化意味着(受影响的)船舶不得不将其发动机功率限制再调整约10%。而发动机功率的变化会影响在航船舶航速(为使Required EEXI大于或等于Attained EEXI),一些国家因此认为这不利于本国航运企业的市场竞争。“巴西在MEPC 76期间递交信息提案,分析了限制船机功率并继而降低船舶航速对该国经济造成的不利影响,认为减速航行会使得更多商业活动出于时间原因,放弃海运而转向空运。”李睿男说。

然而,这并不是唯一的争议。MEPC 76审议了一项根据在航船舶性能测量的经验数据确定EEXI准确参考航速的建议性替代方法,该方法被提案方认为在确定参考航速方面提供了解决方案,尤其对于没有试航数据的船舶而言。但一些代表则辩称,这可能对于没有参照国际标准、未经核查及没有校准吃水状况的船舶计量产生重大影响,进而影响EEXI的有效性。克拉克森(Clarksons)曾选取基准船型数据估算,结果是目前运营的油船和散货船船队中,有约60%的船舶在理论上可满足EEXI要求(包括采取限制主机功率的措施),不满足要求的船舶约占船队总规模的40%。根据了解到的情况,这40%中,有一部分老旧船舶缺乏相关材料或当时是在设计吃水/压载吃水状况下测试后换算至结构吃水并进行的EEDI计 算。 在Edwin Pang看来,对于这些没有被认可的航速功率曲线证明文件的船舶而言,通过上述建设性替代方法确定航速,会让符合EEXI要求的船舶比例进一步下降。换句话说,这些暂时不符合EEXI要求的船舶可能需要结合多种手段来达标,否则将被迫退出市场运营。“综合来看,EEXI将是一项更具挑战性的标准,且可以使许多现有船舶达到比EEDI框架下的新船更高的标准。只是实际情况比乍看要复杂很多。因此,MEPC 76建议之后对前述建设性替代方法进行进一步审查,以期未来纳入导则。”

通过一个例子,也许会让我们更容易理解这在实践中意味着什么。“以一艘总功率为9930千瓦的卡姆萨型散货船(Kamsarmax)为例,在IMO船舶温室气体减排第8次会间工作组会议(ISWG-GHG 8)审议之前,如果使用速度功率曲线计算,这艘船的功率限制将很小,只减少330千瓦,相当于限制功率3.3%。当调整到MCRlim的83%,假设也使用前述建设性替代方法确定航速的话,功率需要限定至7300千瓦,相当于降低26.5%。”在Edwin Pang看来,由于缺少了一纸证明(航速功率曲线文件),同一艘船的功率限制大相径庭,“在CII评级足以消除这种情况之前,这会造成一种极不公平的竞争环境。”

CII,刚柔并济

EEXI是理论碳排放强度,属于技术指标,而CII是实际碳排放强度,IMO此前提到的“碳排放强度在2030年较2018年减少40%”目标指的就是CII。

MEPC 76的一个关键决定是明确了CII相对于基线的折减率。以2019年作为参考基准年,2020~2022年的CII年持续线性折减为1%,2023~2026年的年持续线性折减为2%,2026年要比基准年降低11%。同时,2027~2030年的折减幅度继续提升(折减率待2026年1月1日前确定)。

IMO第四次温室气体研究报告显示,2008~2019年间,全球5000总吨以上船舶碳排放强度改善了23.6%,而IMO的目标是碳排放强度在2030年较2008年减少40%,也就是说,碳排放强度需要再降低16.4%。当2019年作为基准年时,年度能效比(AER)基准降至76左右(2008年为100),16.4%就折算成了21.5%。

与此同时,AER在2012~2019年间的改善程度均在1.5%~1.6%之间,在有资料显示干散货或集装箱运输市场以淘汰旧船或提高单船运力的方式使船队能效得到近50%提升的情况下,可推出通过技术改进及运营操作会产生0.75%~0.8%的碳排放改善。Edwin Pang由此粗算出2026年通过技术改进及运营操作得到的碳排放改善结果为5.6%。这表明CII在2026年的折减率与通过技术改进及运营操作减排结果之差为5.4%。以油船为例,当其在2026年被评为E级时,将至少进行19%降耗改 进(<1.27*Required AER-1.08*Required AER>*100%),而这还在已有5.4%的改善来自于船舶替换情况下。根据CII评级机制及特点,有20%和15%的船舶会被评D级和E级,而三大航运市场(班轮、散运、油船)15%的船舶有近3300艘。D级和E级船舶必须每年证明其改进,连续三年未达C级将额外提交整改计划纳入船舶能效管理计划(SEEMP),船公司实施新的SEEMP并进行纠正及自我监控。“任何情况下,租船人都可决定只租评级为A-C级的船,其它档位船舶的竞争力降低,而这对于那些努力减排以确保船舶符合要求的船东或运营商来说,现在的确是一个充满挑战的时代。”Edwin Pang说。

CII评级无法与EEXI分割,石珣在研究MEPC 76简报之后坦言:“虽然CII评级是根据船舶自身碳排放强度表现与既定评级边界进行比较而得,与其它船舶碳排放碳强度水平无关,但船东还是需要同时对两者进行评估后,再选择合适的能效改进方式才行。”

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