長江船舶污染能耗水平評價體系構建

李博文，鄧健，王麗錚，沈慧

(1.長江海事局，武漢 430016；2.武漢理工大學 a.交通學院； b.航運學院；c.內河航運技術湖北省重點實驗室，武漢 430063)

隨著內河航運事業的快速發展，船舶所排放的有害物質對水體及空氣造成的污染也日益凸顯，成為引起環境污染所不可忽視的重要部分，這也使得對長江高能耗高污染船舶采取一定的控制措施成為保護內河水域生態環境的一項重要工作。

隨著國際上對船舶污染問題重視程度的不斷提升，不少國家和國際組織針對于船舶能耗和環保水平均制定了相關的評價體系，并采取了一系列技術和經濟手段鼓勵船舶向低耗綠色方向發展[1]。目前我國內河船舶規范法規對新建船舶已有一套完整的環保要求，且環保指標也與我國國情及技術現狀基本相適應，但由于缺乏對現有內河船的能耗及污染現狀的統計分析[2]，故難以在滿足市場需求的情況下落實規范法規的環保要求。本文對我國現有內河船舶能耗和污染水平進行梳理[3]，系統提出長江船舶能耗水平、污染水平評價指標及鑒定技術方法[4-5]，構建長江船舶能耗及污染水平評價體系[6]，制定長江船舶能耗及污染水平等級標準[7]，從而能夠有針對性地提出高能耗高污染船舶的控制措施。

1 長江船舶能耗和污染水平現狀分析

1.1 長江水系船舶現狀

目前我國長江水域航行船舶包括幾乎所有船舶類型：干散貨船、液貨船(包括載運油類、化學品、液化氣等液體貨物的運輸船舶)、駁船、集裝箱船、客滾船、滾裝貨船、普通客船、多用途船舶、自卸砂船等。

1.1.1 運力規模

根據長江標準船型管理系統統計，長江水系現有船舶總艘數為91 206艘，總噸位5 144.4萬，總載重量為8 227萬t，表1為長江水系船舶船型分布和運力規模的統計結果。

表1 長江水系現有船舶運力規模

由表1可知，長江水系以船型中主要以貨物運輸船為主，其中3大主力船型(干散貨船/多用途船、集裝箱船、液貨船)的總艘數為77 831，占比85.5%，總載重量為7 486萬t，占比91.0%，總噸位為4 573.9萬，占比88.9%，是長江水系的主要船舶類型。

1.1.2 船齡結構

長江水系3大主力船型的船齡分布情況見表2。

表2 長江水系現有船舶船齡分布

長江水系大部分船舶船齡較高，船齡10年以上的船舶有54 815艘，占比60.2%，占船舶總數的一半以上。

綜上所述，長江上3大主力船型(干散貨船/多用途船、集裝箱船、液貨船)無論從數量、總噸位還是載重量上占有絕對優勢，其在能耗方面和對污染方面較其他船型更為顯著，考慮到長江上總噸位400及以下航行船舶數量及能耗、防污參數不易統計獲取，因此，綜合考慮選取總噸位400以上的在長江干線航行的內河船舶貨運船舶作為研究對象。

1.2 長江水域船舶能耗現狀

根據長江標準船型數據庫，對數據庫中所有的總噸位400以上的3大主力船型的能效達標率進行了統計，并考慮J級航段的船舶由于急流的影響需要較大的儲備功率，對J級航段的干散貨船的能效達標率也進行了單獨統計。同時由于多用途船需要同時滿足干散貨船和集裝箱船的能效基線要求，而在同等載重噸下集裝箱船的能效基線值更大，故將多用途船納入干散貨船的統計范圍，結果見表3。

表3 長江主要船型的能效達標率統計

船舶效能指數(EEDI)作為衡量船舶能耗水平的重要指標之一，分別計算了不同船型不同噸級內包含船舶的EEDI的平均值及不同船齡下的船舶EEDI的平均值，結果見表4、5。

表4 不同噸級船舶EEDI平均值統計載重噸

表5 不同船齡船舶EEDI平均值統計

通過以上分析，可見隨船舶載重噸的增大，EEDI平均值降低，而船舶的EEDI平均值隨船齡變化并沒有線性變化趨勢。

1.3 長江水域船舶污染現狀

1.3.1 船舶污染物接收單位情況

內河船舶污染物可分為船舶污水、船舶廢氣、船舶噪聲、船舶固體廢物4類，船舶污水可分為生活污水、含油污水和有毒液體物質，船舶廢氣包括船舶燃油廢氣和船舶貨物粉塵，船舶垃圾則包括船舶生活垃圾及危險廢物等。大部分船舶污染物嚴禁直接排入內河水域，通過船上設施處置、船上收集、岸上處置等方式方法進行處理，少部分污染物可通過船舶上專用設備處理后達標排放。

目前，長江干線共有船舶污染物接收單位個體有60家共126條排污作業船舶對船舶污染物進行分類接收，其中能夠接收油污水的船舶占總數的68.3%，能夠接收油污水的單位和個體占總數的78.3%，而能夠接收生活污水的船舶、單位和個體僅占總數的3.2%、3.3%，可見長江干線船舶污染物接收處理能力存在總體水平不高且分布不均的情況，船舶垃圾和油污水的接收處理情況相對較好，相應的配套收集能力較強，且由于油污水轉岸再循環利用具備一定的經濟價值，因此，船舶交付和收集單位接收處理的積極性較高，垃圾和油污水入江等違法違規行為較易發現，執法部門打擊力度較大。但生活污水的處理情況較為嚴峻，其轉岸處理的接收、轉運能力不高，配套設施建設滯后，在一定程度上造成了船舶污染日益嚴重的局面。

1.3.2 船舶污染物接收數據情況

從2016年開始，長江干線的涉污作業開始采用電子申報，這使得船舶污染物排放監管水平大為提高。根據“長江船舶涉污作業申報系統”中涉污作業數據統計，2017年長江干線船舶污染物接收情況見圖1。

圖1 2017年長江干線船舶污染物接收情況

由圖1可見，船舶污染物接收中，占比前三的分別為油污水、船舶垃圾及廢油，分別為47.02%，44.25%，3.63%，化學品廢棄物接受水平相對較低。近年來，長江上化學品運輸總量呈逐年大幅增漲趨勢，散化品種也由幾十種增加到上百種，而從2017年船舶污染物接收情況來看，實際化學品廢棄物(包括化學品殘液、化學品洗艙水等)的接收水平遠遠低于預期情況，可見化學品廢棄物被直接排放的可能性非常大。

2 長江船舶能耗及污染水平評價體系

長江船舶能耗和污染水平評價內容多，涉及面廣，評價指標選取要考慮的因素也多，如果隨意選取指標，無法保證所選指標是否反映了決策者需要的全面信息。本研究主要采用了目標層次分類展開法進行評價指標層次的展開[8]。

2.1 長江船舶能耗水平評價指標和鑒定技術方法

船舶能耗水平評價指標選取強制性指標船舶能效指數(EEDI)和引導性指標船舶能效營運指數(EEOI)進行評價。通過將實際船舶的EEDI與基準線相比較，確定其與綠色船舶等級之間的對應關系，從而識別高能耗船舶。

2.1.1EEDI

根據《營運船舶CO2排放限值及驗證方法》中的有關規定，營運船舶CO2排放限值按式(1)計算。

Limit CO2=a×DWT-c

(1)

式中:Limit CO2為CO2排放限值，g/(t·n·mile)；DWT為船舶載重量，t；a、c為常數，與船舶船型和航區有關。

由于費用和時間的限制，對長江現有船舶的能耗指標的計算驗證不可能采用上述驗證方法中推薦的水池試驗和實船測試的方法。因此，對于EEDI采取使用長江標準船型管理系統中開發的航速預報方法，用來評估現有船舶的能耗水平。為了進一步驗證該航速預報方法的有效性，隨機選取35艘船舶的航速進行預測，將預測結果與實船航速(船模試驗預報的航速)進行對比，將預報航速與設計航速的絕對誤差ε進行統計，其中ε<3%的占比60%， 3%<ε≤5%的占比23%，5%<ε≤7.5%的占比17%，屬于誤差可接受范圍內。因此，船舶能耗評估可采用長江標準船型管理系統進行船舶能效指數(EEDI)的計算。

2.1.2EEOI

道家的仙人圖也是賽努奇人物畫收藏中的重要題材之一。賽努奇博物館藏有明代畫家吳小仙的《仙人圖》、明代畫家高濲的《人物圖》軸（圖3）等神仙題材作品。《仙人圖》以水墨表現兩個仙人形象：一為女性形象，披毛皮，持吊有斗笠或籃子的木棍，符合“藍采和”的圖像學特征；另一人是男性形象，吹奏笛子，應是八仙中“呂洞賓”之形象。作品構圖飽滿，人物表情凝重，衣紋寬博粗獷，線條肯定瀟灑。衣服的毛領用橫筆直掃，灑脫自然，講究書寫性，具有“吳帶當風”的效果，同時局部線條也有用得細致處，粗細結合，造型結實。

依據國際海事組織(IMO)《船舶能效營運指數(EEOI)自愿使用指南》中的有關規定，其中一個航次的EEOI基本表達式為

(2)

某段時間或多個航段的EEOI平均值計算公式為

(3)

式中：j為燃油類型；i為航程數；FCij為在航程i中燃油j的消耗量；CFj為燃油j的燃油量與CO2排放量的轉換系數；M為載貨量(以載重噸表示)；D為對應于所載貨物的距離，n mile。

國際上公認的獲得營運船舶和/或船隊能效數值的監測方法是國際海事組織(IMO)制定的EEOI及其測量、計算方法，其要求收集燃油類型和數量、航行距離和貨物類型及數量等相關的信息。目前中國旗主管機關推薦使用的是營運船舶能源強度指標和營運船舶CO2排放指標及其測量和計算方法，同時制定船舶能效管理計劃(SEEMP)，建立營運船舶能效管理監控體系，利用能效管理系統，安裝流量計等硬件監控設備，實現SEEMP的信息化管理，實時保存運行SEEMP過程中產生的能效數據記錄及相關活動記錄并完成EEOI指標的自動記錄與計算。EEOI監測系統在海船上廣泛使用，內河船普及率不高。

2.2 長江船舶污染水平評價指標和鑒定技術方法

結合國內外研究現狀，確定船舶污染評價指標分為排放性指標、營運性指標和引導性指標，其中排放性指標包括船舶大氣污染物排放指標、固體廢物排放指標、廢水排放指標、有毒有害物質排放指標，具體包括油類污染、生活污水、餐飲污水、船舶垃圾、散裝有毒液體物質、運輸包裝有害物質、防污底系統、發動機排氣、制冷劑、滅火劑、固態粉塵、有害物質禁用和限用12項強制性指標內容；營運性指標包括船舶防污染文書情況、船舶防污染設備情況、船舶污染事故險情情況及船舶運營管理狀況等4項內容，引導性指標包括船舶使用岸電、尾氣清洗系統安裝和船舶使用LNG等清潔燃料3項。

對于船舶污染評價指標的鑒定方法上，船舶污染排放性指標可主要通過船檢部門的船舶技術檢查進行鑒定，具體根據《內河船舶法定檢驗規則》、《內河綠色船舶規范》等進行評估，以《內河綠色船舶規范》中綠色船舶為基線，對不同指標進行累計加分；船舶污染營運性指標可主要通過海事主管機關的船舶安檢情況進行評價，具體可通過現場證據查閱的方式對船舶文書、防污染設備等方面存在的缺失項實行減分制進行評判。

長江船舶污染指標計算公式為，船舶污染指數=排放性指標(得分)-營運性指標(扣分)+引導性指標(加分)：

2)對于營運性指標，減分制，無分值限制，根據實際減分項目扣除。

3)對于引導性指標，采用加分制，總分為30分，通過額外加分來實現。

具體的評價方法上，通過對專家調查法確定每一項指標的權重，從而確定排放性指標的得分見表6，根據被評估船舶的實際情況，對每一項指標的符合情況進行相應的打分和扣分后得到總分，與標準分值范圍進行比較從而能夠識別出高污染船舶。

表6 長江船舶污染水平評價指標

2.3 長江船舶能耗水平等級劃分

目前現有能效指標體系中的限值制定方式是先設定一個通過率(如干散貨船為50%、集裝箱船和油船為70%)，再對計算樣本進行回歸計算得到一條限值線，使得在該限值線下的樣本船舶的通過率滿足設定值。故對于高能耗船舶的能耗等級判定限值可采用類似的方式制定，利用設定系列通過率(如70%、75%、80%、85%、90%、95%)，計算得到對應的限值線，從而確定船舶的能耗等級。

同時考慮到船齡對不同的船舶給定不同的權重系數，船齡“20年以上”為1.1，“>15～20年”為1.05，“>10～15年”為1.0，“5～10年”為0.95，“5年以內”為0.9。將計算的船舶EEDI值乘以各自的權重系數得到用于等級劃分的EEDI值，得到的不同的通過率限值線進行等級劃分，見表7。

表7 船舶能耗指標限值線與綠色船舶的對應關系

2.4 長江船舶污染水平等級劃分

根據船舶污染水平評價指標對船舶每一項指標的符合情況進行相應的打分和扣分后，所得分值分等級對應不同的綠色船舶等級，見表8。

表8 船舶污染指標得分與綠色船舶的對應關系

3 典型船舶能耗及污染評價實例計算分析

隨機選取長江標準船型管理系統中的10艘總噸位400以上的貨船，根據上述能耗及污染評價鑒定方法進行評價打分，選取的10艘計算船的基本情況見表9。

表9 實例計算對象船舶的基本情況

根據2.1中長江船舶能耗水平評價指標和鑒定技術方法可以算得10艘計算船的能耗情況，根據2.2中長江船舶污染水平評價指標和鑒定技術方法可以算得10艘計算船的污染排放性指標的得分情況，匯總后見表10。

表10 實例計算對象能耗和污染水平的評價情況

根據表10可知，能效等級基本上均能達到綠色I級，其中能夠達到綠色II級的有2艘船，占計算樣本的20%；污染等級能夠達到綠色I級的有5艘船，占計算樣本的50%，能夠達到綠色II級有1艘船，占計算樣本的10%，綠色等級不達標的有4艘船，占計算樣本的40%。

4 結論

針對長江水系高能耗高污染船舶的鑒定和評價問題，通過對長江現有船舶現狀的分析與相關法規的梳理，構建了長江船舶能耗及污染水平評價體系，能夠較為方便的識別高能耗高污染船舶，同時后期可考慮將各指標的計算過程信息化和智能化，連通各海事管理機構的信息管理系統數據，做到有效溝通快速識別，為相關行業管理者提供有益的參考，同時也為貨主提供一種可供使用的數據庫來評估托運人的環保表現，從而推動長江水系船舶朝高效綠色的方向發展。