我國(guó)沿海船舶CO2排放限值與EEDI比對(duì)分析

于巧嬋， 紀(jì)永波， 駱 義

(交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院 船舶運(yùn)輸技術(shù)研究中心，北京 100088)

我國(guó)沿海船舶CO2排放限值與EEDI比對(duì)分析

于巧嬋， 紀(jì)永波， 駱 義

(交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院 船舶運(yùn)輸技術(shù)研究中心，北京 100088)

為客觀、全面地反映我國(guó)沿海船舶CO2排放控制要求，對(duì)比其與國(guó)際船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)(Energy Efficiency Design Index，EEDI)排放限值要求之間的差異，對(duì)國(guó)內(nèi)外CO2排放限值基線劃定方法進(jìn)行系統(tǒng)闡述。對(duì)國(guó)內(nèi)外CO2排放限值基線劃定方法進(jìn)行系統(tǒng)闡述,并利用該方法分別對(duì)不同船型、不同噸位的船舶進(jìn)行CO2排放限值計(jì)算，同時(shí)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，目前我國(guó)施行的限值標(biāo)準(zhǔn)總體上較EEDI限值標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，船舶節(jié)能減排控制水平較高。建議在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中增加適用船型，并延長(zhǎng)CO2排放限值的階段時(shí)效，推動(dòng)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制實(shí)施，從而進(jìn)一步提高我國(guó)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(duì)比； 能效設(shè)計(jì)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(guó)際海事組織(International Maritime Organization，IMO)對(duì)國(guó)際航行船舶CO2排放進(jìn)行控制的主要依據(jù)是2013年1月1日起強(qiáng)制實(shí)施的《國(guó)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(shè)計(jì)指數(shù)(Energy Efficiency Design Index，EEDI)”[1]。我國(guó)目前還沒(méi)有對(duì)沿海船舶的CO2排放控制的強(qiáng)制性法律規(guī)定，較為普遍認(rèn)可且具有權(quán)威性的是2012年交通運(yùn)輸部發(fā)布的推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營(yíng)運(yùn)船舶CO2排放限值及驗(yàn)證方法》[2]。

這里主要論述上述2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CO2排放限值規(guī)定的差異性，通過(guò)對(duì)比分析,客觀、全面地分析出我國(guó)沿海船舶CO2排放控制現(xiàn)狀及與國(guó)際EEDI標(biāo)準(zhǔn)要求的差異，為我國(guó)沿海船舶未來(lái)的能效發(fā)展提供參考。

1 排放限值基線劃定方法分析

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在劃定船舶CO2排放限值基線時(shí)，首先要選取一定數(shù)量的樣本船舶，計(jì)算不同類(lèi)型船舶的CO2排放指標(biāo)；然后利用冪函數(shù)對(duì)這些指標(biāo)與船舶載重量進(jìn)行回歸擬合，從而得到不同船型的限值基線。

1.1國(guó)際方法

1.1.1樣本船舶選取

IMO在制定EEDI基線時(shí)選取的是英國(guó)勞氏費(fèi)爾普勒數(shù)據(jù)庫(kù)(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(yùn)輸船、液貨船、集裝箱船、雜貨船、冷藏船及兼裝運(yùn)輸船。[3]

1.1.2排放指標(biāo)計(jì)算

在聯(lián)合國(guó)海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)(Maritime Environment Protection Committee，MEPC)第62次會(huì)議上表決通過(guò)的MARPOL公約附則VI中，關(guān)于國(guó)際航行船舶溫室氣體減排措施的強(qiáng)制性規(guī)定附件1[4]所列出的EEDI計(jì)算式為

(1)

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

1.1.3冪函數(shù)擬合

為劃定EEDI基線，IMO通過(guò)計(jì)算樣本船舶的EEDI值，采用冪函數(shù)對(duì)不同船型的EEDI計(jì)算指標(biāo)結(jié)果和船舶載重量進(jìn)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(jiàn)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(guó)的方法

1.2.1樣本船舶選取

交通運(yùn)輸部在制定EEDI基線時(shí)選取的是我國(guó)船級(jí)社及海事局船舶數(shù)據(jù)庫(kù)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(biāo)計(jì)算

《營(yíng)運(yùn)船舶CO2排放限值及驗(yàn)證方法》中關(guān)于我國(guó)船舶的CO2排放指標(biāo)計(jì)算式為

(3)

式(3)中的相關(guān)參數(shù)同式(1)。

相比EEDI計(jì)算式，我國(guó)船舶CO2排放計(jì)算式簡(jiǎn)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(jìn)電機(jī)功率PPTI等3個(gè)參量，這主要是因?yàn)橛?jì)算式的制訂結(jié)合了我國(guó)的具體國(guó)情。

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

(2)fw為對(duì)航速影響的無(wú)量綱系數(shù)，可通過(guò)模擬或標(biāo)準(zhǔn)曲線求取,模擬技術(shù)說(shuō)明導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)曲線由IMO提供,在未提供之前均取值為1.0。[8]

(3) 針對(duì)PPTI,我國(guó)《營(yíng)運(yùn)船舶CO2排放限值及驗(yàn)證方法》明確指出該標(biāo)準(zhǔn)不適用于以柴-電推進(jìn)、渦輪推進(jìn)及混合推進(jìn)系統(tǒng)為主推進(jìn)動(dòng)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(nèi)容繁雜瑣碎，并且需要做到個(gè)體性與群體性并重、專(zhuān)業(yè)性與思想性相結(jié)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(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，以專(zhuān)業(yè)化的方式幫助學(xué)生，才能更容易為學(xué)生所接受，也才能取得良好的效果。根據(jù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，由專(zhuān)業(yè)教師擔(dān)任班主任指導(dǎo)大學(xué)生解決就業(yè)問(wèn)題有明顯的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榘嘀魅胃鷮W(xué)生接觸最多，對(duì)學(xué)生相對(duì)較為了解，而專(zhuān)業(yè)教師能夠在專(zhuān)業(yè)知識(shí)和能力提升方面給到學(xué)生切切實(shí)實(shí)的意見(jiàn)和建議，因而能夠最大程度的根據(jù)學(xué)生性格、能力等為其未來(lái)職業(yè)規(guī)劃作出較為科學(xué)的指導(dǎo)與建議。

為劃定船舶CO2排放基線，交通運(yùn)輸部通過(guò)計(jì)算樣本船舶的CO2排放值，采用冪函數(shù)對(duì)不同船型的CO2排放計(jì)算指標(biāo)結(jié)果與船舶載重量進(jìn)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(jì)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(guó)沿海CO2排放限值參數(shù)表

1.3國(guó)際和國(guó)內(nèi)CO2排放限值的可比較性分析

從國(guó)際和國(guó)內(nèi)CO2排放限值分析中可看出：在基線劃定過(guò)程中，國(guó)內(nèi)外2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)選取的樣本船舶不同；在冪函數(shù)擬合中，船舶的符合通過(guò)率選取不同，但劃定原理相同。

這里只對(duì)國(guó)內(nèi)外船舶CO2排放限值進(jìn)行對(duì)比分析，以探求我國(guó)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(guò)率不同，但由此劃定的排放基線仍能真實(shí)反映出國(guó)內(nèi)外對(duì)船舶CO2排放控制要求的高低。

2 排放限值計(jì)算分析

由于我國(guó)《營(yíng)運(yùn)船舶CO2排放限值及驗(yàn)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(jì)算參量，因此僅對(duì)這3種船舶的CO2排放限值進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)交通運(yùn)輸部2014年《國(guó)內(nèi)沿海貨運(yùn)船舶運(yùn)力情況分析報(bào)告》[9]及Clarksons數(shù)據(jù)庫(kù)2014年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可知我國(guó)沿海運(yùn)輸船舶及國(guó)際海船三大主力船型的運(yùn)力情況(見(jiàn)表4)。

表4 我國(guó)及國(guó)際三大主力船型運(yùn)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(jì)算各階段CO2排放限值，并進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1第一階段排放限值對(duì)比(我國(guó)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(duì)比

第一階段國(guó)內(nèi)外干散貨船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖1。

圖1 第一階段國(guó)內(nèi)外干散貨船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比

2.1.2油船CO2排放限值對(duì)比

第一階段國(guó)內(nèi)外油船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖2。

圖2 第一階段國(guó)內(nèi)外油船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比

2.1.3集裝箱船CO2排放限值對(duì)比

第一階段國(guó)內(nèi)外集裝箱船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖3。

圖3 第一階段國(guó)內(nèi)外集裝箱船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比

由第一階段船舶CO2排放限值計(jì)算，可得出以下5點(diǎn)結(jié)論：

(1)不同類(lèi)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(duì)于干散貨船， EEDI排放限值高于我國(guó)沿海船舶；

(3)對(duì)于油船，EEDI排放限值高于我國(guó)沿海船舶；

(4)對(duì)于集裝箱船， EEDI排放限值高于我國(guó)沿海船舶，且差距較大；

(5)在第一階段排放限值對(duì)比中，EEDI排放限值總體上要高于我國(guó)沿海船舶的CO2排放限值，說(shuō)明我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)船舶CO2排放的要求較國(guó)際要求嚴(yán)格。

2.2第二階段排放限值對(duì)比(我國(guó)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(duì)比

第二階段國(guó)內(nèi)外干散貨船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 第二階段國(guó)內(nèi)外干散貨船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2.2油船CO2排放限值對(duì)比

第二階段國(guó)內(nèi)外油船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖5。

圖5 第二階段國(guó)內(nèi)外油船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2.3集裝箱船CO2排放限值對(duì)比

第二階段國(guó)內(nèi)外集裝箱船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖6。

圖6 第二階段國(guó)內(nèi)外集裝箱船CO2排放限值數(shù)據(jù)對(duì)比

由第二階段船舶CO2排放限值計(jì)算，可得出以下5點(diǎn)結(jié)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?。?/p>

(2) 對(duì)于干散貨船， EEDI排放限值均高于我國(guó)沿海船舶；

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

(4) 對(duì)于集裝箱船，限值均高于我國(guó)沿海船舶， 且差距較大；

(5) 在第二階段排放限值對(duì)比中，EEDI排放限值總體上要高于我國(guó)沿海船舶的CO2排放限值，說(shuō)明下一階段中我國(guó)對(duì)船舶CO2排放的要求較國(guó)際要求嚴(yán)格。

3 結(jié)束語(yǔ)

1)無(wú)論是第一階段還是第二階段，我國(guó)對(duì)船舶CO2排放的限值要求總體上均較國(guó)際要求更為嚴(yán)格。

2)船舶CO2排放基線是通過(guò)計(jì)算樣本船CO2排放指標(biāo)并對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行回歸擬合得到的，因此由我國(guó)對(duì)船舶CO2排放限值的要求較為嚴(yán)格的結(jié)論可知近些年我國(guó)政府對(duì)船舶節(jié)能減排所采取的各項(xiàng)法規(guī)政策、標(biāo)準(zhǔn)起到了一定的作用，使我國(guó)沿海船舶(尤其是船齡較短的新船)在建造或營(yíng)運(yùn)期間加強(qiáng)了對(duì)船舶CO2排放的控制。

3)雖然我國(guó)對(duì)船舶CO2排放的要求來(lái)自于《營(yíng)運(yùn)船舶CO2排放限值及驗(yàn)證方法》，但該標(biāo)準(zhǔn)目前屬于推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有強(qiáng)制實(shí)施，建議政府及相關(guān)部門(mén)盡快出臺(tái)法律保障措施，促進(jìn)該標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性實(shí)施，以真正對(duì)我國(guó)船舶CO2排放起到控制作用。

4)與EEDI相比，我國(guó)對(duì)CO2排放有限制要求的船型過(guò)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(guān)部門(mén)增加適用船型，以進(jìn)一步全面覆蓋我國(guó)運(yùn)輸船舶，提高我國(guó)船舶節(jié)能減排控制水平。

5)EEDI的排放限值規(guī)定了4個(gè)階段的排放要求，而我國(guó)目前只規(guī)定了2個(gè)階段的排放要求，這不利于我國(guó)船舶節(jié)能減排的長(zhǎng)效發(fā)展。建議政府及相關(guān)部門(mén)延長(zhǎng)我國(guó)船舶CO2排放限值的階段時(shí)效，以使航運(yùn)及船舶企業(yè)能提前采取相關(guān)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(yùn)輸部.營(yíng)運(yùn)船舶CO2排放限值及驗(yàn)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(guó)營(yíng)運(yùn)船舶市場(chǎng)準(zhǔn)入燃料消耗限值標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)施方法[J].水運(yùn)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(yùn)輸部.國(guó)內(nèi)沿海貨運(yùn)船舶運(yùn)力情況分析報(bào)告[R]. 交通運(yùn)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?yàn)榇肮?jié)能減排、內(nèi)河船型標(biāo)準(zhǔn)化及其技術(shù)。 E-mail：yuqiaochan@wti.ac.cn

1000-4653(2016)03-0099-05