內(nèi)河綠色船舶綜合定量評價體系

喻 露, 王志芳, 肖曙明, 羅肖鋒

(中國船級社 武漢規(guī)范研究所， 武漢 430022)

近年來，隨著國際航運業(yè)的不斷發(fā)展，船舶溫室氣體和污染物排放對海洋環(huán)境的影響越來越大。在此背景下，國際防污染公約和各國船舶排放標準相繼出臺，排放控制限值不斷收緊，各地區(qū)結(jié)合自身發(fā)展和市場需求分析發(fā)現(xiàn),只有發(fā)展綠色船舶才能滿足各項需求。[1]針對綠色船舶的發(fā)展，中國船級社(China Classification Society,CCS)制定并頒布了《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》，對提升我國內(nèi)河船舶的綠色環(huán)保水平起到了積極的引導作用。但是,隨著綠色生態(tài)發(fā)展理念的更新、綠色技術(shù)的發(fā)展，《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》在提高指標技術(shù)要求、豐富前瞻技術(shù)儲備和采用適用性更佳的評判方法等方面需進一步優(yōu)化。[2]因此，本文依托CCS《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》2019版升級換版研究項目，開展內(nèi)河綠色船舶綜合評價指標體系和方法研究。結(jié)合國內(nèi)外綠色環(huán)保新理念、新技術(shù)，采用理論分析方法重塑內(nèi)河綠色生態(tài)船舶規(guī)范體系，豐富綠色規(guī)范內(nèi)涵，提升其適用性和科學性。

1 內(nèi)河綠色船舶綜合評價指標體系構(gòu)建

1.1 評價指標體系的建立

隨著綠色船舶研究的逐步深入，清潔能源/新能源、混合動力推進和節(jié)能附體等綠色技術(shù)[3]在船舶上的應用得到了快速發(fā)展。為豐富《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》的綠色技術(shù)儲備，本文在《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》2018版技術(shù)指標的基礎上，增加清潔能源/新能源、混合動力等相關技術(shù)指標要求，并根據(jù)所有指標的特點，將全部指標分為能源屬性、環(huán)境屬性和舒適度屬性等3類，最終形成內(nèi)河綠色船舶指標體系見表1。

表1 內(nèi)河綠色船舶指標體系

1.2 評價指標權(quán)重的確定

一般情況下評價體系內(nèi)評價指標對評價對象并非同等重要，各單方面的因素表現(xiàn)對總體的影響也不相同。因此,確定評價指標的權(quán)重對于評價體系的建立而言較為重要。確定權(quán)重的方式有很多，主要包括德爾菲專家評議法、專家調(diào)查法和層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)等。本文的評價模型和AHP計算模型有共同之處，因此采用AHP結(jié)合專家調(diào)研法計算因素權(quán)重。[4]

1.2.1確定因素集

因素集為各種指標合集，第1層評價指標有n個，得到指標集

U={u1,u2,…,un}

(1)

式(1)中:ui為第1層的第i個指標集，由其m個子目標決定，ui={ui1,ui2,…,uin}。

一般來說，子目標層指標不宜過多，因此對環(huán)境屬性的子目標指標進行分類整理，得出評價指標遞階層次結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 評價指標遞階層次結(jié)構(gòu)

1.2.2單個專家權(quán)重的確定

聘請專家組對上述各層指標的相對重要性進行打分。本文評價綠色船舶涉及整個生命周期，故對來自于造船、航運、研究所和院校等相關單位的共15位專家進行調(diào)研，客觀地開展相關評價工作。采用1～9的標度方法[5],以某位專家打分為例，根據(jù)能源屬性、環(huán)境屬性和舒適度屬性對綠色船舶的重要程度，得出第1層指標判斷矩陣A1為

(2)

根據(jù)AHP原理，對式(2)進行歸一化處理，并檢驗其一致性。最終得到該矩陣特征權(quán)重向量為

w=(0.228 5,0.712 1,0.059 4)T，λmax=3.102 0,

CR=0.098 1

(3)

滿足一致性要求。

同理，根據(jù)專家評價打分得到第2層指標模糊評價矩陣B1、B2和B3，第3層模糊評價矩陣C1、C2、C3、C4、C5和C6，第2層、第3層矩陣對應特征權(quán)重向量，有

(4)

w=(0.219 6,0.091 6,0.091 6,0.496 4,

0.063 3,0.037 5)T

(5)

(6)

(7)

(8)

w=(0.443 5,0.122 2,0.122 2,0.312 1)T

(9)

(10)

C5={1},w=(1)T

(11)

C6={1},w=(1)T

(12)

每層矩陣得到的特征向量是該組指標對其上一層中某元素的權(quán)重向量。為得到最終各元素最底層中各指標對綠色船舶的排序權(quán)重，需進行總的排序，總的排序需自上而下對單準則下的權(quán)重進行合成。下層指標權(quán)重總的排序為上次矩陣權(quán)重與下層矩陣權(quán)重之積。因此，根據(jù)上述每層特征向量計算各指標總權(quán)重，結(jié)果見表2和表3。

表2 第2層指標權(quán)重總排序

表3 第3層指標權(quán)重總排序

1.2.3專家權(quán)重的集結(jié)

按照1.2.2節(jié)的方法處理完15位專家的評價打分并得到不同專家指標權(quán)重結(jié)果之后，還需集結(jié)各專家打分意見，更客觀地得到各要素權(quán)重值。集結(jié)各專家意見可通過幾何或者算術(shù)方法實現(xiàn)，設為群中n位成員關于指標i的不同判斷。對于集結(jié)排序，無論是采用算術(shù)均值法還是幾何均值法集結(jié)隔天排序，都是可行的。[6]本文采用算術(shù)均值法集結(jié)專家意見。假定來自于造船、航運、研究所和院校等單位的相關專家個體權(quán)重相等，算術(shù)均值法集結(jié)式為

(13)

最終得到各要素權(quán)重值，并按百分制對應其分值(見表4)。

表4 綠色船舶各指標權(quán)重 分

1.3 評價體系分值的確定

《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》將綠色船舶分為綠色船舶-1、綠色船舶-2和綠色船舶-3等3個等級，其中部分評價指標(如船舶能效設計指數(shù)、振動和噪聲等)也具有3個等級。這類指標不同級別的標準不同，取得的分值也應不同。因此，要定量評價某船的綠色等級，必須確定各等級指標和綠色船舶的分值。

1.3.1附加分指標分值的確定

固態(tài)粉塵污染控制、散裝有毒液體物質(zhì)污染控制等指標只適用于某一類船型。對此,考慮到當前內(nèi)河船舶的整體發(fā)展水平和清潔能源岸基設施的完善性等因素，將新能源/清潔能源應用等設為附加分項。

表5 附加分指標分值 分

1.3.2其他指標分值的確定

考慮到規(guī)范法規(guī)的延續(xù)性，《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》2018版和之前版本中達到綠色船舶-1等級的船舶所得分值應不低于基于本文評價體系所得內(nèi)河綠色船舶-1的分值?！秲?nèi)河綠色船舶規(guī)范》2018版中“綠色船舶-1”強制綠色指標要素見表6。這些指標按權(quán)重取得總分值為54.2分，為便于操作，最終取“綠色船舶-1”評價分值為50.0分，每項指標分值按照50.0分/54.2分進行修正，得到新“綠色船舶-1”指標分值見表6。

表6 內(nèi)河綠色船舶-1各指標分值

根據(jù)評語等分原則，最終確定：綠色船舶-1、綠色船舶-2和綠色船舶-3的評份分值分別為50分、70分和90分。

1.3.3分等級指標分值的確定

船舶能效設計指數(shù)、制冷劑、滅火劑、振動和噪聲等5項指標在《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》中要求分為3個級別，每項各級別指標的分值應確保：

(1)符合等級等分原則；

(2)去掉附加分項，最高等級分值與其余分值之和為100分。這5項指標等級分值見表7。

表7 內(nèi)河綠色船舶指標等級分值 分

1.4 內(nèi)河綠色船舶綜合評價指標體系

通過上述定量評價綠色船舶指標體系，確定各類內(nèi)河綠色船舶定量評價指標體系見表8。

2 應用實例

以一艘申請內(nèi)河綠色船舶附加標志的集裝箱船為例進行分析，該船的基本尺度為：垂線間長=132.8 m；船寬=22.8 m；吃水=6 m。該船滿足《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》2018版綠色指標等級要求，并按全新綜合評價體系獲得指標分值(見表9)。

由表9可知:若按《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》2018版技術(shù)要求，由于該版本采用的確定性規(guī)范標準的船舶能效設計指數(shù)、制冷劑和滅火劑等指標只滿足“綠色船舶-1”等級的技術(shù)要求，只能獲得綠色船舶-1等級附加標志；若按全新綜合評價方法，最終所有指標總分數(shù)值為74.16分，滿足“綠色船舶-2”等級分值的要求。結(jié)果表明,全新綜合指標評價方法對于船舶設計單位而言更為合理和靈活。

3 結(jié)束語

在內(nèi)河航運發(fā)展與綠色生態(tài)發(fā)展之間的矛盾日益突出、世界環(huán)保主題日益凸顯的背景下，本文從船舶生命周期防護的角度出發(fā)，結(jié)合內(nèi)河船舶的實際發(fā)展水平和特點，構(gòu)建全新的內(nèi)河綠色船舶綜合評價指標體系，確定各指標對應的評判準則，運用AHP定量化各指標，保證該指標體系的用戶可操作性和便捷性。

表8 內(nèi)河綠色船舶綜合評價體系 分

通過全新的評價方法，內(nèi)河綠色船舶評價方式從以前的“單一指標否定”形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱司C合指標評價方式，評價方式更為合理和靈活。另外，將清潔能源應用等引導性指標作為附加分項，對引導船舶所有人積極采用清潔能源等綠色技術(shù)，提升船舶綠色水平有積極的作用。

表9 某內(nèi)河集裝箱船綠色指標評價結(jié)果 分