7.5萬噸油輪EEOI實船計算與分析

李 哲

本文以某7.5萬噸油輪作為研究對象，利用船公司積累的相關營運數據對船舶能效營運指數進行統計分析，其結果雖不能以點帶面，但相信對航運公司的船舶營運和管理具有一定的參考意義。

一、相關定義和計算公式

1.能效營運指數（EEOI）平均值的計算

如要獲得某段時間或多個航段的船舶能效營運指數平均值，則計算公式為：

2.航行里程、載航里程、載航比

（1）航行里程——記錄在航海日志上的實際航行距離（見《船舶EEOI自愿應用導則》）。

（2）載航里程——載貨航行的里程。

（3）載航比——載貨航行里程與航行里程的比值。

二、7.5萬噸油輪多航次EEOI的計算與分析

1. 7.5萬噸油輪EEOI的計算

本文通過對某7.5萬噸油輪在2014年、2015年、2016上半年共計70個航次的實際營運情況進行統計、計算，得到該輪船舶能效營運指數，并針對影響船舶營運指數的相關參數進行單獨分析。

該7.5萬噸油輪的停靠地為國內外各個港口，以國內港口為主，且在每個港口都裝卸貨；每個航次燃油消耗量主要為船舶主機、副機、鍋爐，CO2排放因子為3.114 4。如果將上一個航次的貨物卸載完成時間作為本航次的開始時間，將航次貨物的全部卸載完成時間作為本航次的結束時間，那么通過統計燃料油的加裝和消耗情況確定本航次的燃油消耗量，就要把在港裝卸貨期間燃油的消耗量計算在內。該輪在各個港口活動頻繁，為獲取更加準確的數據，需要對其每個航次分別計算：先通過對70個航次的載貨量、航行距離以及船舶耗油量等綜合計算，得到各航次船舶的EEOI值，再經過處理，將70個航次的EEOI整理為柱狀圖（如圖1所示）。

圖1 各航次EEOI計算柱狀圖

2.航線對EEOI的影響

從EEOI計算柱狀圖中可以看出，EEOI的取值范圍大致分為3段。根據航線和時間的不同，把這70個航次分為三組進行分析：第一組是第1到23個航次的EEOI值，波動幅度較大，船舶航線為國際航線；第二組是第24到46航次的EEOI值，波動較為平緩，船舶往返于固定的兩港之間；第三組是第47到70個航次的EEOI值，波動劇烈，船舶往返于國內多個主要港口（因航線較為混亂，載貨量和載貨里程變化較大，并時有貨油加溫）。

通過對三組航次EEOI值的統計，得到每組EEOI的平均值、最大值、最小值和方差（如圖2所示）。第一組的EEOI平均值為39.8，低于第二組和第三組，說明在國際航線運送貨物過程中EEOI值最小，船舶的有效利用率較高，CO2的排放量較低，經濟性較好；第二組的EEOI平均值為65.3，處于中間水平，說明在國內固定航線航行的油輪經濟性低于在國際航線航行的船舶；第三組的EEOI平均值最大，說明在國內航線不固定的情況下單位每海里CO2排放量最大，經濟效益最低。方差是數據與平均數之差的平方和，是衡量一組隨機變量或一組數據離散程度的度量。方差越大，這組數據的離散程度越大。根據方差大小確定，EEOI在組內的波動由小到大的排列順序為第二組、第一組、第三組。

通過上述分析可知，油輪航行的航線對EEOI值的影響巨大。7.5萬噸油輪在國際航線航行時，EEOI低于國內航線，國內固定航線的EEOI低于不固定航線。

圖2 三組EEOI統計

3.主機、副機及鍋爐對EEOI的貢獻率

為探究船舶主機、副機、鍋爐在航行和停靠港過程對船舶EEOI的影響，需要分別對比船舶的主要耗油設備在航行和停靠港時的耗油量對EEOI的貢獻率（如圖3～5所示）。

圖3 第一組主機、副機、鍋爐對EEOI的貢獻率

圖4 第二組主機、副機、鍋爐對EEOI的貢獻率

油輪的耗油設備主要為主機、副機和鍋爐，將三者對EEOI的貢獻率進行對比分析，可為降低油船EEOI提供一定的參考依據。

圖5 第三組主機、副機、鍋爐對EEOI的貢獻率

對于以柴油機作為動力的船舶而言，主機為船舶航行提供前進的動力。副機作為發電機的原動機，為整船提供足夠的電力。鍋爐在油輪中的用途多于其他類型的船舶：油輪鍋爐所產生的蒸汽，除常規用途外，還被用于貨油加熱；為保證貨物裝卸順利進行，大多油輪在貨油操作之前都要把貨油加熱至指定溫度；另外，油輪在進行壓載水及裝卸貨油等操作時往往也需要有大量的蒸汽作為動力。

對比三組主機、副機、鍋爐對EEOI的貢獻率會發現，第一組國際航線的各航次主機和鍋爐耗油比率變化較為劇烈；第二組國內固定航線的各航次主機、副機和鍋爐對EEOI的貢獻率都維持在相對穩定的狀態；第三組雖在國內航行，但是港口不固定使主機與鍋爐對EEOI的貢獻率出現此消彼長的態勢，船舶用電則保持在較為穩定的水平，副機對EEOI的貢獻率也基本維持穩定。

通過對比可知，7.5萬噸小型油輪的航線變化，使主機、鍋爐對EEOI的貢獻率影響較大。為更加直觀地表現主機、副機和鍋爐在三個組中的比例大小，可對EEOI的貢獻率求平均值（如圖6所示）。

圖6 主機、副機、鍋爐對EEOI的貢獻率平均值

在第一組國際航線中，主機對EEOI的平均貢獻率高于鍋爐對EEOI的平均貢獻率的主要原因是國際港口之間的航行距離相對較大，在海上航行的過程中較少對貨油進行加熱，往往只是在進卸貨港前將貨油加熱至指定溫度。在國際航線中，用于船舶推進的燃油多于國內航線，但是鍋爐所消耗的燃油量（基本與主機持平）同樣不容小覷。第二組和第三組同為國內航線，各港口間的距離短于國際航線，主機油耗相對較少，并且為保證貨油在裝卸過程中所需要的溫度，在航行中常對貨油加熱，從而使得用于鍋爐的燃油超過用于提供船舶航行動力的燃油。這就說明，在國內港口間航行的油輪鍋爐對EEOI的平均貢獻率高于主機。對EEOI的平均貢獻率第二組和第三組雖然同為國內航線，但是第二組是往返于固定兩港之間的，船舶航行距離約為320海里（距離短），而且貨物裝載量也是相對固定的（貨油操作活動頻繁），所以鍋爐燃油消耗遠多于用于船舶航行的主機燃油消耗量。第三組主要停靠大連、連云港、惠州、東營等港，港口間距離長短不一，所以相對于第二組，用于船舶航行的燃油略有增加。

通過以上分析得出，7.5萬噸級油輪的鍋爐對EEOI的貢獻率高于其他耗油設備，且受航線的影響較大，國際航線航行的船舶低于國內航線航行的船舶；而副機對EEOI的貢獻率則基本維持在較為穩定的水平上，不隨航線的變化而變化；船舶主機對EEOI的貢獻率受航線的影響較大：航行距離越長，主機的貢獻率越大，國際航線航行主機對EEOI的貢獻率高于國內航線航行主機對EEOI的貢獻率。

4.航行和在港對EEOI的影響

船舶在貨物運輸過程中的狀態，主要有航行狀態和在港狀態（在錨地拋錨歸類到在港狀態）。在航行過程中，船舶的主要燃油消耗設備是主機、副機、鍋爐；在拋錨或靠港過程中，船舶的主要耗油設備為副機、鍋爐。在任何時候，船舶的電力供應都必須有保證。在港期間，鍋爐除了給機艙內的燃油等提供熱源外，還需要對貨油進行加熱，以滿足其裝卸貨物的流動性要求；同時需要驅動貨油泵、掃艙泵、壓載泵等設備，完成貨物的裝卸工作。

同樣將70個航次按照航線的不同分為三組：第一組為國際航線，第二組為國內固定航線，第三組為國內不確定航線，通過對在港和航行過程中船舶燃油消耗量統計，也會得到三組各航次對EEOI的貢獻率（如圖7～9所示）。第一組國際航線，在港和航行中的EEOI貢獻率參差不齊，沒有一定的規律可循；第二組國內固定航線，在港和航行中的EEOI貢獻率基本處于相對穩定水平（靠港過程中的EEOI貢獻率基本處在75%~80%），說明第二組各航次船舶的大部分燃油消耗于在港停靠期間（需要有大量的蒸汽對貨油進行加熱，以及驅動其他的裝卸貨機械設備等），也印證了第二組各航次船舶鍋爐的EEOI貢獻率高于主機的EEOI貢獻率；第三組國內不確定航線的24航次航行過程中，絕大多數情況下是在港的EEOI貢獻率高于航行過程中的EEOI貢獻率（也無明顯的規律可循）。對每組內的EEOI貢獻率進行平均，就能得到三組EEOI貢獻率的平均值（如圖10所示）。

圖7 第一組各航次在港和航行EEOI貢獻率

圖8 第二組各航次在港和航行EEOI貢獻率

圖9 第三組各航次在港和航行EEOI貢獻率

圖10 在港和航行EEOI貢獻率平均值

從三組EEOI柱狀圖中可以看出，在港的EEOI平均貢獻率均高于航行值，體現出了7.5萬噸級油輪的特殊性；國際航線航行的EEOI貢獻率與靠港的EEOI貢獻率相近；國內航線在港的EEOI貢獻率則占據主要部分，第二組國內固定航線就說明，航線越短、越明確，航行期間所消耗的燃油量越少；第三組國內不確定航線（停靠港口不確定），在港的EEOI貢獻率為航行的EEOI貢獻率的2倍，體現了國內不確定航線航行的一個特點。

通過以上分析可知，7.5萬噸級油輪在國內航線航行的過程中燃油主要消耗于在港口停靠期間；國際航線港口之間的里程相對較大，航行的EEOI貢獻率高于國內航線。

5.載貨量對EEOI的影響

本文中的船舶載貨量，是指船舶單個航次裝載貨物的總噸數。目標油輪的最大載重噸為7.5萬噸，但就統計數據來看，船舶很少能夠滿載運營。同樣將其分為3組，可得到載貨量與EEOI之間關系（如圖11所示）。第一組為國際航線航次，因船舶經停多個港口，所以會出現載貨量超過載重噸的情況；第二組為國內定航線航行，因目的港僅有一個，所以載貨量在5萬～6萬噸；第三組航次在國內港口間航行，因單航次中目的港不是只有一個，所以也出現了載貨量超過船舶設計載重噸的情況。

圖11 載貨量與EEOI之間的關系

從載貨量與EEOI之間的關系中發現，載貨量與EEOI存在一定的反比例關系，趨勢為載貨量越大EEOI值越小，較大的EEOI值出現在載貨量為2萬～4萬噸的載貨量區間內。所以，營運過程中船舶載貨量的多少將對船舶營運的經濟性和CO2的排放量產生直接影響。第一組國際航線，船舶載貨量存在較大的變化范圍，EEOI最小，其波動幅度沒有第三組大。這表明在國內不定航線航行的油輪總體上EEOI值分布較為分散，沒有明顯的規律可言。第二組國內固定航線，船舶載貨量一直維持在5萬噸左右，EEOI值較穩定。這樣既能對7.5萬噸油輪的EEOI進行預估，又能掌握船舶耗油量，從而為船舶營運提供一定的參考。

6.載航比對EEOI的影響

在船舶營運過程中不可避免會存在一定的空載，特別是運輸原油的油輪，在出發港口和目的港口之間往返，常出現單程載貨的情況。

本文中的航行里程，是指船舶單個航次中航行的總里程，包括載貨和壓載航行兩部分。這里分別對船舶航行里程、載貨航行里程以及載航比進行統計。同樣是將7.5萬噸油輪70個航次分為3組，對比分析三者對船舶的EEOI影響（如圖12～15所示）。

（1）航行里程對EEOI的影響（如圖12所示）。航行里程與EEOI之間的關系大致是：隨著航行里程的增長，EEOI降低，但這種趨勢不明顯；EEOI值高的航次航行里程都相對較小，尤其是EEOI最大值所對應的航行里程最小，而航行里程較大的航次EEOI值則處于全部航次的中下游水平；在營運過程中，國際航線的船舶在節能減排方面具有一定的優勢。

圖12 航行里程與EEOI之間的關系

（2）載貨里程對EEOI的影響（如圖13所示）。載貨里程與EEOI之間存在反比例函數關系，其中以載貨里程為自變量，EEOI為因變量。對70個航次進行函數擬合，可得到二者的反比例函數Y=1 161X-0.6672，擬合優度R2=0.785，說明載貨里程與EEOI之間的反比例關系顯著，在預估船舶EEOI貢獻率時，這應作為一個非常重要的因素予以考慮：載貨里程越短EEOI值越高，載貨里程越長EEOI值越小。

圖13 載貨里程與EEOI之間的關系

（3）載航比對EEOI的影響（如圖14～15所示）。船舶航行里程包括載貨航行里程和壓載航行里程。載貨航行里程占總航行里程的百分比是創造收益的關鍵因素，但卻不能避免壓載航行，特別是針對運輸原油這類特殊貨物。

圖14 各航次的載航比

70個航次的平均載航比為0.53，體現了油輪的特殊性。在貨油運輸過程中，載貨航行僅占航行總數的一半左右，另一半為壓載航行。對比三組載航比的均值可以看到，國內固定航線載貨航行和壓載航行的比例接近1：1；第一組和第三組為不固定航線，平均載航比略高于第二組。航線不固定時可以根據船舶位置設計最佳航線，這樣有利于載航比的提高。雖然第二組的載航比低于其他兩組的載航比，但由于其航線的特殊性，各航次間的載航比波動幅度較小，而第一組和第三組的載航比波動幅度較為劇烈。所以，在航線制訂中應將提高載航比作為重要的考慮因素。

7.5 萬噸的油輪載航比與EEOI也存在一定的關聯（如圖15所示）。對其進行函數擬合，可得到二者之間的關系式Y=41.4X-0.443，擬合優度R2=0.21。就函數擬合而言，載貨里程與EEOI聯系的緊密性較之載航比更加強烈。但在進行EEOI估算時，應把載航比作為一個重要的考慮因素。

圖15 載航比與EEOI之間的關系

7.每海里耗油量對EEOI的影響

在船舶營運成本中，很大的部分是燃油費。為明確每海里燃油消耗量與EEOI之間的關系，可把燃油消耗率定義為單位海里消耗的燃油質量（單位為噸/海里）。

通過對燃油消耗量進行統計可以看到，各航次間的耗油量都出現不同程度的波動，這說明受載貨量、航線和海況等因素的影響較大（如圖16～17所示）。

圖16 各航次每海里耗油量

圖17 每海里耗油量與EEOI之間的關系

對70個航次整體分組分別求取平均值，得到的每海里耗油量平均值為0.123噸/海里，而船舶設計的每海里耗油量為0.142噸/海里。對比各組的平均值可以看出，在營運過程中每海里的油耗量低于設計值；國際航線平均每海里耗油量低于國內航線平均每海里耗油量，國內不固定航線每海里耗油量低于固定航線每海里耗油量。前文已指出，7.5萬噸油輪裝載加溫油時鍋爐的耗油量占到整體耗油量的一半，國內航線則占到四分之三；國際航線的船舶較少對貨油進行加熱，國內航線特別是第二組固定航線較短，船舶為保持貨油的流動性，需要一直加熱，而第三組國內不固定航線的兩個港口間距較遠，中途可以對貨油停止加熱。這就是國際航線航行每海里耗油量低而國內固定短程航線每海里耗油量高的原因。

盡管7.5萬噸的油輪每海里耗油量與EEOI并無明顯關聯（如圖17所示），但在EEOI計算時應把每海里耗油量的影響作為一個重要的考慮因素。

三、結論

對于7.5萬噸油輪而言，航線對EEOI值的影響非常明顯：國際航線營運能效的經濟性優于國內航線，國內固定航線營運效能的經濟性優于隨機航線。無論什么航線，副機的EEOI貢獻率（一般占整體的20%左右）都基本維持穩定，而主機和鍋爐的EEOI貢獻率則是一種此消彼長的關系：在國際航線中二者基本持平，在國內航線中鍋爐的EEOI貢獻率處于絕對優勢，尤其在國內固定航線中鍋爐的EEOI貢獻率比例更大些；國際航線中航行和在港的EEOI貢獻率基本一致，在國內航線中則大部分燃油消耗于港口貨物作業過程中。

根據以上分析，對7.5萬噸油輪的能效營運管理（以EEOI為標準）提出幾點建議：（1）合理規劃航線，以減少空載率和空載距離。（2）航運公司應根據船舶類型和航線的不同在相關參數考評中區別對待；通過定期對EEOI進行計算和分析，可為公司燃油消耗統計等提供一定的參考依據，便于船舶營運管理。（3）在有關排放的法律法規的制定上，應充分考慮航線和船舶類型對EEOI的影響，避免按照統一標準進行衡量。