我國沿海船舶CO2排放限值與EEDI比對分析

于巧嬋， 紀永波， 駱 義

(交通運輸部水運科學研究院 船舶運輸技術研究中心，北京 100088)

我國沿海船舶CO2排放限值與EEDI比對分析

于巧嬋， 紀永波， 駱 義

(交通運輸部水運科學研究院 船舶運輸技術研究中心，北京 100088)

為客觀、全面地反映我國沿海船舶CO2排放控制要求，對比其與國際船舶能效設計指數(shù)(Energy Efficiency Design Index，EEDI)排放限值要求之間的差異，對國內外CO2排放限值基線劃定方法進行系統(tǒng)闡述。對國內外CO2排放限值基線劃定方法進行系統(tǒng)闡述,并利用該方法分別對不同船型、不同噸位的船舶進行CO2排放限值計算，同時對計算結果進行比較。結果表明，目前我國施行的限值標準總體上較EEDI限值標準更為嚴格，船舶節(jié)能減排控制水平較高。建議在我國標準中增加適用船型，并延長CO2排放限值的階段時效，推動我國標準的強制實施，從而進一步提高我國船舶節(jié)能減排控制水平。

沿海船舶； CO2排放限值； 數(shù)據(jù)對比； 能效設計指數(shù)(EEDI)

Abstract: In order to objectively and comprehensively understand China’s coastal marine CO2emission control requirements, the differences between Chinese requirements and the international Energy Efficiency Design Index (EEDI) standard requirements are studied. The methods of defining CO2emission limit baseline used in both documents are systematically elaborated. The CO2emission limits for the ships with different type and different tonnage, are calculated and compared with both methods. The study concludes that at present, China’s limit standard is generally stricter than EEDI standards and China requires a higher level of ship energy conservation and emission reduction control. It suggests that the China’s requirements increase the coverage of ship types and, extend the enforcement schedule, so as to further improve China’s energy conservation and emissions reduction control level of ships.

Keywords: coastal ship; CO2emission limit; data comparison; EEDI

目前國際海事組織(International Maritime Organization，IMO)對國際航行船舶CO2排放進行控制的主要依據(jù)是2013年1月1日起強制實施的《國際防止船舶造成污染公約》(MARPOL公約)附則VI中的第4章“新船能效設計指數(shù)(Energy Efficiency Design Index，EEDI)”[1]。我國目前還沒有對沿海船舶的CO2排放控制的強制性法律規(guī)定，較為普遍認可且具有權威性的是2012年交通運輸部發(fā)布的推薦性行業(yè)標準《營運船舶CO2排放限值及驗證方法》[2]。

這里主要論述上述2個標準對CO2排放限值規(guī)定的差異性，通過對比分析,客觀、全面地分析出我國沿海船舶CO2排放控制現(xiàn)狀及與國際EEDI標準要求的差異，為我國沿海船舶未來的能效發(fā)展提供參考。

1 排放限值基線劃定方法分析

簡單來說，在劃定船舶CO2排放限值基線時，首先要選取一定數(shù)量的樣本船舶，計算不同類型船舶的CO2排放指標；然后利用冪函數(shù)對這些指標與船舶載重量進行回歸擬合，從而得到不同船型的限值基線。

1.1國際方法

1.1.1樣本船舶選取

IMO在制定EEDI基線時選取的是英國勞氏費爾普勒數(shù)據(jù)庫(Lloyd’s Register Fairplay，LRFP)中1999年1月1日—2009年1月1日建造的船舶，船型包括散貨船、氣體運輸船、液貨船、集裝箱船、雜貨船、冷藏船及兼裝運輸船。[3]

1.1.2排放指標計算

在聯(lián)合國海洋環(huán)境保護委員會(Maritime Environment Protection Committee，MEPC)第62次會議上表決通過的MARPOL公約附則VI中，關于國際航行船舶溫室氣體減排措施的強制性規(guī)定附件1[4]所列出的EEDI計算式為

(1)

式(1)中：Capacity為載重量，t；Vref為航速，n mile/h；nME為主機臺數(shù)；PME(i)為第i臺主機最大持續(xù)功率減去軸帶發(fā)電機功率后的75%，kW；SFCME(i)為第i臺主機額定功率下的燃油消耗率，g/(kW·h)；CFME(i)為第i臺主機所用燃油的CO2轉換系數(shù)；PAE為船舶正常航行時所需的副機功率，kW；SFCME為副機的燃油消耗率，g/(kW·h)；CFAE為副機所用燃油的CO2轉換系數(shù)；neff為船舶所采用的新型節(jié)能技術的種數(shù)；feff(i)為第i種新型節(jié)能技術的可獲得性，對廢熱回收系統(tǒng)，取1.0；Peff(i)為由于采用第i種新型機械節(jié)能技術(如廢熱利用、風力助航等)而減少的主機功率，kW；PAEeff(i)為由于采用第i種新型電力節(jié)能技術(如船載風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等)而減少的副機功率，kW；fj為對冰區(qū)船舶的特有設計要求的無量綱修正系數(shù)；fw為船舶失速系數(shù)；PPTI為船舶柴電推進電機功率。

1.1.3冪函數(shù)擬合

為劃定EEDI基線，IMO通過計算樣本船舶的EEDI值，采用冪函數(shù)對不同船型的EEDI計算指標結果和船舶載重量進行回歸擬合[3]，將回歸平均值(即50%符合率)劃為基線。[5]

1.1.4排放限值基線

(1)EEDI排放限值公式為

S=a×b-c

(2)

式(2)中：S為基線值；b為船舶的載重量，t；a和c為常數(shù)，根據(jù)船型按表1選取。

表1 EEDI排放限值參數(shù)表

(2)EEDI排放限值不同階段折減量(百分比)見表2,其中:階段0指2013年1月1日—2014年12月31日;階段1指2015年1月1日—2019年12月31日;階段2指2020年1月1日—2024年12月31日;階段3指2025年1月1日以后。

1.2我國的方法

1.2.1樣本船舶選取

交通運輸部在制定EEDI基線時選取的是我國船級社及海事局船舶數(shù)據(jù)庫中2004年1月1日—2009年12月31日建造的船舶，船型包括散貨船、油船和集裝箱船。[6]

1.2.2排放指標計算

《營運船舶CO2排放限值及驗證方法》中關于我國船舶的CO2排放指標計算式為

(3)

式(3)中的相關參數(shù)同式(1)。

相比EEDI計算式，我國船舶CO2排放計算式簡略了冰區(qū)船舶修正系數(shù)fj，船舶失速系數(shù)fw和船舶柴電推進電機功率PPTI等3個參量，這主要是因為計算式的制訂結合了我國的具體國情。

(1) IMO規(guī)定非冰區(qū)船舶fj取值設為1.0。我國并未涉及冰區(qū)船舶，因此該項取值為1.0。[7]

(2)fw為對航速影響的無量綱系數(shù)，可通過模擬或標準曲線求取,模擬技術說明導則和標準曲線由IMO提供,在未提供之前均取值為1.0。[8]

(3) 針對PPTI,我國《營運船舶CO2排放限值及驗證方法》明確指出該標準不適用于以柴-電推進、渦輪推進及混合推進系統(tǒng)為主推進動力的船舶，因此PPTI取值為0。

表2 EEDI排放限值不同階段折減量

1.2.3冪函數(shù)擬合

高校班主任工作內容繁雜瑣碎，并且需要做到個體性與群體性并重、專業(yè)性與思想性相結合，既要具有良好的政治理論素養(yǎng)，又要能夠把思想政治教育與專業(yè)學習有機結合起來，以專業(yè)化的方式幫助學生，才能更容易為學生所接受，也才能取得良好的效果。根據(jù)實踐發(fā)現(xiàn)，由專業(yè)教師擔任班主任指導大學生解決就業(yè)問題有明顯的優(yōu)勢。因為班主任跟學生接觸最多，對學生相對較為了解，而專業(yè)教師能夠在專業(yè)知識和能力提升方面給到學生切切實實的意見和建議，因而能夠最大程度的根據(jù)學生性格、能力等為其未來職業(yè)規(guī)劃作出較為科學的指導與建議。

為劃定船舶CO2排放基線，交通運輸部通過計算樣本船舶的CO2排放值，采用冪函數(shù)對不同船型的CO2排放計算指標結果與船舶載重量進行回歸擬合[3]，將70%符合率劃為基線。

1.2.4排放限值基線

排放限值計算式為

LCO2=a×dDWT-c

(4)

式(4)中：LCO2為CO2排放指數(shù)限值，g/(t·n mile)；dDWT為船舶的載重量，t；a和c為常數(shù)，根據(jù)船舶的船型及航區(qū)按表3選取。

表3 我國沿海CO2排放限值參數(shù)表

1.3國際和國內CO2排放限值的可比較性分析

從國際和國內CO2排放限值分析中可看出：在基線劃定過程中，國內外2個標準選取的樣本船舶不同；在冪函數(shù)擬合中，船舶的符合通過率選取不同，但劃定原理相同。

這里只對國內外船舶CO2排放限值進行對比分析，以探求我國沿海船舶CO2排放控制現(xiàn)狀。因此， 盡管樣本船舶和符合通過率不同，但由此劃定的排放基線仍能真實反映出國內外對船舶CO2排放控制要求的高低。

2 排放限值計算分析

由于我國《營運船舶CO2排放限值及驗證方法》中只給出干散貨船、油船及集裝箱船的CO2排放基線計算參量，因此僅對這3種船舶的CO2排放限值進行對比。根據(jù)交通運輸部2014年《國內沿海貨運船舶運力情況分析報告》[9]及Clarksons數(shù)據(jù)庫2014年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可知我國沿海運輸船舶及國際海船三大主力船型的運力情況(見表4)。

表4 我國及國際三大主力船型運力情況表

分別選取不同船型從載重量5 000～200 000 t的船舶，計算各階段CO2排放限值，并進行對比分析。

2.1第一階段排放限值對比(我國為第一階段限值，EEDI為階段0限值)

2.1.1干散貨船CO2排放限值對比

第一階段國內外干散貨船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比見圖1。

圖1 第一階段國內外干散貨船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比

2.1.2油船CO2排放限值對比

第一階段國內外油船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比見圖2。

圖2 第一階段國內外油船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比

2.1.3集裝箱船CO2排放限值對比

第一階段國內外集裝箱船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比見圖3。

圖3 第一階段國內外集裝箱船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比

由第一階段船舶CO2排放限值計算，可得出以下5點結論：

(1)不同類型、不同航區(qū)船舶的CO2排放限值隨船舶載重量的增加而減??；

(2)對于干散貨船， EEDI排放限值高于我國沿海船舶；

(3)對于油船，EEDI排放限值高于我國沿海船舶；

(4)對于集裝箱船， EEDI排放限值高于我國沿海船舶，且差距較大；

(5)在第一階段排放限值對比中，EEDI排放限值總體上要高于我國沿海船舶的CO2排放限值，說明我國現(xiàn)階段對船舶CO2排放的要求較國際要求嚴格。

2.2第二階段排放限值對比(我國為第二階段限值，EEDI為階段1限值)

2.2.1干散貨船CO2排放限值對比

第二階段國內外干散貨船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比見圖4。

圖4 第二階段國內外干散貨船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比

2.2.2油船CO2排放限值對比

第二階段國內外油船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比見圖5。

圖5 第二階段國內外油船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比

2.2.3集裝箱船CO2排放限值對比

第二階段國內外集裝箱船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比見圖6。

圖6 第二階段國內外集裝箱船CO2排放限值數(shù)據(jù)對比

由第二階段船舶CO2排放限值計算，可得出以下5點結論：

(1) 不同船型、不同航區(qū)船舶的CO2排放限值隨船舶載重量的增加而減??；

(2) 對于干散貨船， EEDI排放限值均高于我國沿海船舶；

(3) 對于油船，載重量20 000 t以下船舶中EEDI排放限值高于我國沿海船舶，載重量20 000 t以上船舶中EEDI排放限值低于我國沿海船舶；

(4) 對于集裝箱船，限值均高于我國沿海船舶， 且差距較大；

(5) 在第二階段排放限值對比中，EEDI排放限值總體上要高于我國沿海船舶的CO2排放限值，說明下一階段中我國對船舶CO2排放的要求較國際要求嚴格。

3 結束語

1)無論是第一階段還是第二階段，我國對船舶CO2排放的限值要求總體上均較國際要求更為嚴格。

2)船舶CO2排放基線是通過計算樣本船CO2排放指標并對其計算結果進行回歸擬合得到的，因此由我國對船舶CO2排放限值的要求較為嚴格的結論可知近些年我國政府對船舶節(jié)能減排所采取的各項法規(guī)政策、標準起到了一定的作用，使我國沿海船舶(尤其是船齡較短的新船)在建造或營運期間加強了對船舶CO2排放的控制。

3)雖然我國對船舶CO2排放的要求來自于《營運船舶CO2排放限值及驗證方法》，但該標準目前屬于推薦性標準，并沒有強制實施，建議政府及相關部門盡快出臺法律保障措施，促進該標準強制性實施，以真正對我國船舶CO2排放起到控制作用。

4)與EEDI相比，我國對CO2排放有限制要求的船型過少，只有干散貨船、油船及集裝箱船等3種船型。 建議政府及相關部門增加適用船型，以進一步全面覆蓋我國運輸船舶，提高我國船舶節(jié)能減排控制水平。

5)EEDI的排放限值規(guī)定了4個階段的排放要求，而我國目前只規(guī)定了2個階段的排放要求，這不利于我國船舶節(jié)能減排的長效發(fā)展。建議政府及相關部門延長我國船舶CO2排放限值的階段時效，以使航運及船舶企業(yè)能提前采取相關措施，不斷提高船舶節(jié)能減排水平。

[1] IMO Regulations on Energy Efficiency for Ships: MEPC.203(62)[R]. 2011.

[2] 交通運輸部.營運船舶CO2排放限值及驗證方法：JT/T 82T—2012[S].

[3] IMO. Guidelines for Calculation of Baselines for Use with the Energy Efficiency Design Index Submitted by Denmark and Japan: MEPC 60/41T[R]. 2009.

[4] IMO. Draft Guidelines on the Method of Calculation of the Attained Energy Efficiency Design Index for New Ships:MEPC. 203(62)[S]. 2011.

[5] IMO. Considerations of the Establishment of EEDI Baselines Submitted by China:MEPC 60/4/6/30[S]. 2010.

[6] 彭傳圣，李慶祥，李靜，等.我國營運船舶市場準入燃料消耗限值標準及其實施方法[J].水運管理，2011,33(11):7-11.

[7] IMO. Consideration of the Energy Efficiency Design Index for New Ships: A Proposal on Removing the Coefficient“fj”from EEDI Formula: MEPC 62/5/16[S]. 2011.

[8] IMO. Comments on the Coefficient‘fw’in the EEDI Formula: MEPC 60/4/29[S]. 2010.

[9] 交通運輸部.國內沿海貨運船舶運力情況分析報告[R]. 交通運輸部，2014.

AComparativeAnalysisofChina’sCoastalShipCO2EmissionsLimitAgainstEEDI

YUQiaochan,JIYongbo，LUOYi

(Shipping Technology Transport Research Institute, China Waterborne Transport Research Institute， Beijing 100088, China)

U692;X736.3

A

2016-04-18

于巧嬋(1987—)，女，天津人，助理研究員，碩士，研究方向為船舶節(jié)能減排、內河船型標準化及其技術。 E-mail：yuqiaochan@wti.ac.cn

1000-4653(2016)03-0099-05