EEDI給中國造船業帶來的挑戰

丁海建，陶 俊

（中國船舶重工集團公司 第704研究所，上海 200031）

液壓技術術語（73）

EEDI給中國造船業帶來的挑戰

丁海建，陶 俊

（中國船舶重工集團公司 第704研究所，上海 200031）

基于國際海事組織（IMO）限制溫室氣體排放（GHG）條約，闡述了船舶能效設計指數（EEDI）的概念，其計算公式中各項參數的含義及降低EEDI值的途徑，重點指出EEDI的出現對我國造船業帶來的影響及挑戰。船舶采用經濟航速是最為有效的節能減排的方式，但對營運商不是最佳選擇，故而研發低碳燃油等優化技術成為當下最為重要的任務。船舶能效設計指數的強制實施在短期內對我國造船業造成了一定的沖擊，但是長遠看會進一步推進我國造船業進行深入的技術改造，從而提高中國船舶企業的綜合競爭實力。

能效設計指數；國際海事組織；節能減排

0 引言

近一百多年來，全球平均氣溫經歷了冷、暖、冷、暖四次波動，氣溫呈現上升趨勢。目前世界范圍內認為其主要原因很可能是因為由于溫室氣體（如CO2）排放過多造成。若不控制CO2的排放量，會使全球降水量重新分配、冰川和凍土消融、海平面上升等，這樣既危害自然生態系統的平衡，又威脅人類的食物供應和居住環境。波及范圍如此之大，所造成的損失也不亞于第二次世界大戰和 1992年經濟蕭條的總和。故而控制CO2的排放量已然成為人類最為棘手的任務。

據2008年歐盟研究報告估算，世界航運業所排放的CO2已經達到11.2億噸，這一數字占到全球主要溫室氣體排放量的4.5%，甚至超過了一直以追求高質量燃料的航空業。為此，在船舶領域控制CO2排放量是非常必要的。

我國雖是造船大國，但是在設計高技術附加值船舶的能力上略顯不足。隨著EEDI新規則的強制實施，勢必會導致我國加大對技術研究資金的投入。這樣會增加我國船舶的建造成本，使得我國船舶設計和建造工業面臨著極大的挑戰。

1 船舶能效設計指數（EEDI）

EEDI，即Energy Efficiency Design Index，船舶能效設計指數。2008年10月，MEPC第58次會議提出將新造船二氧化碳設計指數正式更名為“新船能效設計指數”。這一“新”概念將新造船二氧化碳設計指數采用的排放與效益之比改為節能、減排和效益之比，進一步強調了國際船舶的節能減排增效目標，從而在國際航運業迅速成為各方關注和爭論的焦點話題。

1.1 EEDI發展歷程

1972年，瑞典斯德哥爾摩召開的聯合國科學會議暨第一次地球問題首腦會議通過了一份宣言，首次提出了氣候變化問題；1997年，Kyoto Protocol提出了關于限制二氧化碳排放量的建議，但是由于二氧化碳減排的技術性、操作性和市場性等諸多因素，此建議仍然停留在討論上；2005年，海事環境保護委員會（MEPC）制定了MEPC/Circ.471；2008年，IMO分別從管理和營運兩個角度提出了計算二氧化碳排放量指數的概念；2009年，IMO散發自愿申請EEDI的指導性條約通函；2010年，EEDI正式被添加到MARPOL附則VI中，即EEDI的檢測系統和認證書首次問世；2011年7月，IMO海上環境保護委員會（MEPC）在第62次會議通過相關決議，船舶設計能效指數（EEDI）將于2013年1月1日正式生效。

1.2 IMO過渡條約

2009年8月17號，國際海事局發布了《新造船 EEDI設計指數計算方法臨時指南》[1]。臨時指南能充分運用船舶能效管理的最佳實踐和經驗，具有很強的船舶實際可操作性，順應了國際節能減排要求。在MEPC第57次會議上，IMO委員從市場管理和營運商兩個方向來實施二氧化碳的排放標準。

1.2.1 從管理角度出發

在管理方面，實行“環保管理”是一項投入少、作用大、效果好的環保造船技術[2]，是環保造船的重要組成部分。Ship Energy Efficiency Management Plan（SEEMP）在管理角度，分為四個循環步驟：設計—執行—監測—評估&提高，將能效目標分解到每個可能提高燃油效率的操作進行考慮。

環保管理的核心是，采取節能、節約資源以及環境保護措施，通過優化工序內容，謀求生產過程中的廢料最少化，壓縮無效作業時間，走社會化供能之路，優化生產組織，實施環保采購，避免不安全因素等，以達到提高效率、節約資源、減少產品生產過程中的污染物排放等目的。

1.2.2 從營運角度出發

EEOI[3]即 Energy Efficiency Operational Indicator。2005年，IMO提出了船舶二氧化碳的排放指數，在《船舶二氧化碳排放指數自愿試用臨時指南》中詳細說明了該指數的定義和統計方法。

在實際營運過程中，應推行經濟航速。航運企業應在不同船型放入船舶上進行降速運行試驗，對試驗船舶降速后主機的工況參數、運動部件磨損情況以及維護保養周期進行評估分析，確定合理的主機轉速范圍。根據船舶航行要求、里程、海況等合理安排航速，在保證船期的前提下降速航行，將錨泊時間減至最低。

1.3 EEDI的計算

EEDI公式的制定是基于船舶提高能效水平角度考慮的，IMO借此提出對新造船的設計和建造標準，將計算得出的“新造船能效設計指數”作為新造船能效的衡量標準。

EEDI的具體計算公式[5]如式（1）所示。簡單的說，EEDI公式分子主要表達的是二氧化碳的排放量，分母則是貨運能力。從公式上看出，對新造船能效設計指數起主要作用的參數為航速、船舶載重量或總噸位，為了達到該航速而需的安裝功率，這三者都是相互制約并保持協調一致的。

1.4 EEDI基線的確定

EEDI基線[6]是EEDI滿足與不滿足的分界線，即超過基線值的EEDI是不滿足的，低于基線值的EEDI是滿足的。EEDI基線的確定應具有合理性，代表目前船舶二氧化碳排放量的平均水平。

各類船型的EEDI的基線的生成方法如下：

1）大量收集各類船型的性能和營運資料，建立船型性能數據庫，并不斷更新補充，以此作為基線繪制的數據源。

2）將船型性能數據庫的所有船按功能用途來劃分類別，大致分為散貨船、油船、集裝箱船、LPG、LNG、滾裝船、客船、高性能船等。

3）根據每一類船的速度范圍，確定規格化速度系列的數值。將速度修正，使其化為對應的規格化的值，再求出相應的功率和EEDI的值，則可以得到基線的參考點，對這些參考點進行擬合或回歸分析就能得到該速度值的基線。

基線是以船舶載重量為橫坐標，EEDI指數為縱坐標的曲線。同時，基線[7]也是以Capacity為變量的冪函數。基線的確定是通過對大量現有船只的EEDI的值采用回歸分析方法獲得的，對新船實行強制性的EEDI標準將以目前的基線為標準，隨著技術優化，引入一個基線值的折減系數，使得船舶的EEDI的值逐漸降低，以符合未來船舶業的先進水平。

1.5 降低EEDI的措施

當前，實現節能減排[8]目標面臨的形勢十分嚴峻。在航運業，同樣可以采取一些措施來減少CO2的排放量，以達到節能減排的目的。

1）最為顯著的措施是將航運速度減少 10%，這樣一來在行駛過程中減少了船體所受的總阻力，提高推進效率。

2）采用低碳燃油，比如多運用生物燃料和天然液化氣，可以大大節約儲運空間和成本，而且其熱值大、性能高，能減少二氧化碳等溫室氣體的排放。

3）減少載貨量，從EEDI的計算公式中，就可以發現載貨量越小，與之相對應的EEDI的值減少。

4）運用太陽能、風能等新能源。比如在船體上安裝幾個可以旋轉的圓柱，借助風力使其旋轉，使船舶前進，幫助低消耗能源，達到節能減排的目的。

5）運用創新優化技術，船體線型優化，提高裝卸效率來減少船舶航行周期，實現節能減排的目的。

6）積極采用減少排量技術，通過化學變化、化學處理以及化學轉化等方式來實現減少二氧化碳等溫室氣體的排放量。

7）采用高性能舵。高性能舵具有良好的升阻比，其水動力性能也較好，減少船舶在航行中的阻力。

8）船殼涂層優化。采用低摩擦涂料，形成極微細坑槽凹痕，比傳統船用漆粗糙表面坑槽凹痕，摩擦阻力明顯降低，達到減阻力作用。

當然，船舶還可以通過其他方式來實現節能減排，比如采用堅硬的葉片輪，采用電力能效技術創新而減少的輔機消耗也能降低 EEDI的值。總的來說，由于受船舶營運市場的波動影響，船舶的航速、載重量的方案不能完全被船東接受。運用低碳燃油是個非常有效的減排措施，但是在柴油機減排上找替代能源和脫碳技術上存在困難。風能、太陽能、燃料電池等新能源是未來船舶動力的來源，若能有效運用，完全可以實現溫室氣體的零排放。此外，多研發創新優化技術，包括船體優化、推進器的選擇、高性能舵、發動機效率的提高等，都可以達到節能減排的目的。

2 我國航運業面臨的挑戰

2012年 7月，IMO海上環境保護委員會（MEPC）在第62次會議通過相關決議，船舶設計能效指數（EEDI）于2013年1月1日正式生效。我國作為《國際防止船舶造成環境污染公約》附則六的締約國，可在修正案生效后，自行決定推遲 4年執行。這樣，我國就有4年甚至6年（前兩年EEDI折減率為零）的寬限期。

但是，GHG問題對我國船舶工業的影響將是全面而又深刻的，減少溫室氣體排放是不可阻擋的潮流，而EEDI引發的是一場船舶行業的節能減排技術革命。因此應對EEDI是一個持續而艱巨的工程。

2.1 EEDI提出高技術要求

EEDI對船舶設計、生產工藝技術、配套設備、新能源技術應用等提出了更高要求。其強調更高的高技術附加值，對我國是一個不小沖擊。我國的現狀是具有高技術附加值船舶的設計水平以及大型船用配套設備和關鍵零部件的生產能力不足，強制EEDI的實施無疑會增加我國船舶的建造成本，使得我國船舶設計和建造工業要面臨更多挑戰，影響市場競爭地位。

我國現有船型設計已有 50%不能滿足，加上IMO在安全、環保領域的其他要求，如排放氮氧化物Tire II標準的要求、壓載水處理的要求、GBS的要求等可能通過/生效，上述要求的實施都將使新船的EEDI升高，所以必須對現有船型進行優化升級。

2.2 EEDI產生激勵作用

從造船業的角度來看，新規則表現出兩個作用：

1）溫室氣體減排與IMO出臺的有關安全和環保規則共同形成了可能引發造船業轉型的技術推動力。未來造船廠所建船舶，不僅要符合其他海事規則，而且要達到最低的減排要求，即使所建船舶滿足了EEDI指數，但船東在運營過程中還受到EEOI的制約，因此增加了船東對船舶的選擇力，即船廠推出的船型EEDI指數越低，越具有市場競爭力。

2）溫室氣體減排的EEDI將改變船舶設計與建造的理念與方法，造船設計將從原來考慮船舶性能和經濟性向船舶性能、船舶環保以及經濟性的均衡方面轉變。船舶建造也將由過去的進度、質量、安全和效率向進度、質量、安全、效率以及能效等方面轉變。

3 我國應對EEDI新規則的措施

我國在面對EEDI新規則時，應采取下列的措施：

1）加深各大船廠對EEDI新規則的認識，讓船廠企業多了解，多研究新規則給船舶制造業帶來的影響。讓船廠有充裕的時間來調整他們的設計制造模式和管理模式。

2）改變船廠的思維和行為定勢，即關心近期市場高于關心遠期市場。應將眼光放得長遠些，鼓勵創新思維，將被動變為主動，加大技術儲備，積極應對新規則。船廠應在技術上有所創新和突破，增強企業的競爭力。

3）采用聯合的方式開展工作研究和研發，從而解決資源共享、聯合研究以及工作重點等問題，避免了低水平重復下的各自為政。

4）要加強宣傳力度，鼓勵建立造船界和航運界的信息交流平臺，特別是要充分發揮中國船級社在規則制訂過程中的技術優勢與信息優勢，將IMO的活動以及規則的進展及時通報船舶業界。

4 結束語

綜合來看，國際社會發展“低碳經濟”的熱潮席卷航運業和造船業，IMO實施的船舶溫室氣體減排，勢必對我國航運業產生沖擊，但這是低碳經濟發展的必然趨勢。但是，IMO實施船舶CO2減排政策，將進一步推進我國船舶業進行深入、細致的技術改造和綜合管理水平的提高，提高中國企業的綜合競爭實力。

因此，短期可能會有一定的經濟成本，但長期有利于企業的競爭力，有利于社會的進步。作為一個海運大國，我國有責任也必須適應目前的船舶GHG減排形勢，因此應緊密結合IMO的發展動態，研究出臺相關行業管理政策和法規，結合國際新規則的要求，繼續強化海運業的能源節約和產業結構優化，堅持推進船舶節能減排措施，大力發展新能源、可再生能源技術和節能新技術，促進碳吸收技術和各種適應性技術的發展，在技術和管理上占有主動權，在世界造船行業中占有一席之地。

[1] 中國船級社. CCS通函[Z]. 2010-03-09.

[2] 劉亮. 船舶能效設計中若干耐波性影響因素研究[D].哈爾濱: 哈爾濱工程大學, 2010.

[3] 劉忠泰, 鄭士君. 船舶營運能效管理[J]. 水運管理, 2011(5):11-12.

[4] IMO. Report of the Marine Environment Protection Committee on its Fifty-ninth Session[R]. 2009.

[5] IMO. Interim Guidelines on the Method of Calculation of the Energy Efficiency Design Index for the New Ships. MEPC59/24/ADD.1.Marine Environment Protection Committee[R]. 2009.

[6] 李百齊, 程紅蓉. 關于 EEDI衡準基線的研究[J]. 中國造船, 2010(4): 51-57.

[7] 徐華. CO2設計指數變身EEDI[J]. 中國船檢, 2009(9): 46-48, 131.

[8] 張爽, 張碩慧. 國際海運溫室氣體減排趨勢及對我國的影響[J]. 中國海事, 2010(2): 39-42.

Challenges of Chinese Shipbuilding Industry from Energy Efficiency Design Index

Ding Hai-jian, Tao Jun

(Shanghai Marine Equipment Research Institute, Shanghai 200031, China)

Based on the International Maritime Organization ( IMO ) of the treaty to limit GHG emissions, this paper expounds the concept of Energy Efficiency Design Index ( EEDI ), the calculation formula of the meaning of the parameters and the way of realizing energy saving and emission reduction. This paper mainly points out the influence and challenge to China. Economic speed is the most effective way of energy saving and emission reduction, but for carriers it isn't the best choice. So optimization technology becomes the most important task, such as low carbon fuel oil. With the Energy Efficiency Design of Ship has been imposed, which causing some impact to shipbuilding industry of our country in the short term. But in the long term it will further advance in-depth technical renovation in our country, so as to enhance China's shipping enterprise comprehensive competitive power.

EEDI; IMO; emission reduction

U662.1

A

1005-7560 (2014) 06-0001-04

丁海建（1984-），男，助理工程師，主要從事甲板機械研究工作。