船舶營運碳強度指標計算方法的不足及其修正

仉大志 孫德平

2018年4月，國際海事組織（IMO）制定了船舶溫室氣體減排初步戰略（以下簡稱“初步戰略”），提出了在本世紀內停止溫室氣體排放的愿景，并在船舶設計能效、海運碳強度和溫室氣體排放總量三個方面提出了階段性量化目標。2021年6月，IMO在MEPC76次大會上通過的船舶技術能效指數（EEXI）和營運碳強度指標（CII）評級機制，即是落實國際海運碳強度目標的強制性一攬子短期措施。

在營運機制方面，船舶將實施強制性CII評級，通過計算營運船舶基于數據收集機制的碳強度表現，將船舶實際的CII值與同船型要求的CII值相比較，獲得船舶該年度的CII評級結果。CII評級機制將激勵船舶采取有效營運措施取得優良評級結果以獲得營運競爭優勢，對評級表現不佳的船舶提出改進優化能效管理水平的要求，并進一步通過實施年度碳強度折減系數，逐漸提升船舶CII評級標準，推動海運船隊整體實現碳強度逐步降低的目標。

營運碳強度指標及計算是船舶能效評級機制的基礎和核心。船舶營運碳強度是每單位運輸功的二氧化碳排放量，由于受到數據和時間的限制，IMO定義營運碳強度指標時使用了名義運輸功，即船舶總載重噸或總噸與航行總距離的乘積。將船舶單位名義運輸功的二氧化碳排放量作為碳強度指標，有一定的局限性，不能反映某些船舶由于非技術或管理措施導致的能耗，例如冰區航行船舶由于航行阻力增加必然增加能耗，載運高能耗貨物的船舶如裝運冷箱的集裝箱船、貨物需要加熱的液貨船等也會增加能耗。因此在船舶營運碳強度指標及評級機制制定階段，就對碳強度指標計算方法提出了不同的修正方案。考慮到船舶營運碳強度指標修正的復雜性，MPEC76最終采納了未帶修正方案的船舶營運碳強度指標和計算方法導則（G1導則），同時決定成立通信組，進一步考慮特定航次或貨物相關操作產生的高能耗，從而制定《考慮航次調整和修正系數的船舶營運碳強度指標計算導則》（G5導則）。通信組將在MPEC第78次會議上提交最終報告，供大會決議。

二、船舶年度營運碳強度指標的局限性

船舶營運能效不僅取決于船舶本身的技術特性和營運技術管理，還與船型、營運特征及航線等密切相關。船舶碳強度指標（Carbon Intensity Index，CII）的選取是船舶營運碳強度條款中的核心內容，需要全面充分地反映這些影響船舶能效的實際因素，才能為船舶的評級建立一個公平合理的基礎。

實際上，CII指標的選取僅考慮12種類型的船舶，沒有考慮到一些特定類型船舶，其計算公式也沒有考慮船舶不同營運特征所造成的能效差異。例如，冰級船舶在冰區航行、船舶裝載率高、載運需要加熱的油化貨物、長時間停泊等因素均會使船舶能耗增加，CII值增大。這些船舶即使從技術特性上來說是低能耗的，營運管理措施也很優良，但相比其他非同類或營運特征不同的船舶，其能效或者碳強度指數等級也會表現很差。

船舶由于類型或營運特征所導致的營運碳強度評級偏差，會使其在競爭中處于不利地位，但這并不是由于船舶本身的技術能效差或管理不到位所致，而是由于船舶營運碳指標評級機制考慮不全面。同時CII評級生效后，一些船舶可能會為提高CII評級而減少真正高能效的航行操作，反而增加能效低但CII評級結果好的航行操作，這顯然違背正常的經濟貿易運行規律，會顯著損害相應國家或地區的航海貿易，尤其是一些嚴重依賴航海貿易的小島國，整體來看不利于世界航運業及經濟的發展。

IMO注意到目前采用的CII指標和評級機制的先天缺陷及其局限性，所以決定對CII計算方法進行修正，制定考慮航次調整和修正系數的船舶營運碳強度指標計算導則來克服這些缺陷及局限性，以減少給船舶、公司、國家和地區貿易等帶來的不利影響。

三、船舶營運碳強度指標的修正

目前，G5導則正在制定過程中，其計算公式來源于船舶年度碳強度指標計算公式，未對其進行顛覆性改變，只是對公式中分子碳排放量和分母船舶載貨能力及船舶航行里程結合一些特殊情況加以修正。時至今日，IMO通信組進行了多輪征求意見，根據反饋修正但仍未最終確定的船舶年度營運碳強度計算公式如下：

其中：[∑j（FCvoyage，j·CFj）]為燃料消耗航次調整項，免除滿足調整條件相應航次時間段內船舶所用全部燃料所產生的碳排放。這里的航次不是通常意義上的船舶從某港離港后到離開下一港口的時間段，而是指滿足免除條件所對應的時間段；[∑j（FCelectrical，j+FCboiler，j+FCothers，j）·CFj]為修正系數項，修正與貨物操作相關燃油消耗的排放， 包括電能、鍋爐以及其他項的消耗；（[0.75]- [0.03yi]）為折減系數，是對修正系數項減免燃料消耗的激勵系數，2023年減免75%，以后隨年遞減，2024年后yi每年增加數1；（Dt-Dx）為航行里程扣除項，航次免除過程中，要免除船舶對應航次段內全部的燃料消耗，同時也要在年度總航程中扣除相對應的航行里程；CFPT為豪華游輪在港時間的修正系數；fi·fm為冰區船舶裝載能力修正系數，是冰區航行船舶DWT的修正系數；fc為船舶GT修正系數。

（一）航次調整

經過多輪征求意見與討論，目前G5導則草案中包含以下4種航次調整的情況，分別介紹如下:

1.MARPOL附則Ⅵ中3.1條款所規定的免除情況

指在特殊情況下，船舶為了安全或海上人命救助所采取的操作，該調整項目是已經確定的條款，無須進行討論。

2.冰級船舶在冰區的航行

冰級船舶在冰區航行時由于船舶阻力增大，相比于開闊海域，航速會顯著降低，相同航程條件下燃料消耗更高。對待冰級船舶除了在冰區航行的修正項外，還考慮了對總載重噸位進行修正，即計算公式中的fi、fm載運能力修正項。對于冰級船舶而言，由于船體結構要進行加強導致空船重量更大，相比同運載能力的船舶排水量更大，航行阻力更大，燃料消耗更多。因此要對其載運能力進行修正。

3.穿梭油輪動力定位及船對船貨物作業

穿梭油輪不同于同噸位的油輪，它屬于近海石油開采平臺系統的一部分，往返于海上油田和岸上終端之間，多配備動態動力定位系統。穿梭油輪的年度AER（Annual Efficiency Ratio，年度能效比，單位：g/(DWT·n mile））值是同噸位常規油輪的2～2.5倍，這是因為該種油輪在海上裝貨時使用的動力定位系統產生大量的燃料消耗，占總燃料消耗量的13%左右。此外，在個別航次進行船對船貨物操作也要產生大量燃料消耗。因此，對于穿梭油輪僅特別考慮免除動力定位操作產生的燃料消耗，以及在船對船貨物操作產生的燃料消耗。

4.豪華郵輪在港時間的修正系數CFPT

對于豪華郵輪，一年內如在港時間超過20%，則采用系數CFPT=（1.8-HoursUnderway/8 760）進行修正，碳強度計算公式為CIICruise=MassCO2/[GT×（Dt-Dx）×CFPT]。豪華郵輪在港燃料消耗量比其他船舶類型大，且在港時間長，估計能有25%～30%時間，在港期間燃料消耗量占全年的15%左右。豪華郵輪在港時間越長，對能效評級越不利。如果選擇航行則能夠降低碳強度，獲得更好的等級，但這樣會違背豪華郵輪的正常經營規律，產生更多的碳排放，影響其正常經營，對于航運業的總量排放控制是不利的。為此提出豪華郵輪在港時間的修正，對于每年在港時間超過20%也就是航行時間少于7 008 h的船舶，通過修正系數適當降低碳強度值，避免法規生效后對豪華郵輪產生不合適的激勵，即避免為提高能效等級進行更長時間的航行從而產生更多的二氧化碳排放。

（二）燃料消耗修正系數

G5導則草案修正系數項規定了對三類燃料消耗修正，同時為激勵船舶采取節能措施，考慮了這些修正項的折減系數。三類修正項包括電能、鍋爐及其他不能記入以上兩項的其他燃料消耗。

1.電能的燃料消耗FCelectrical，j

（1）冷藏箱的電能消耗

目前航運市場越來越多的冷藏貨物使用冷藏集裝箱運輸。由于冷藏箱需要消耗大量電能用于制冷，營運過程會額外消耗更多的燃料，因此，載運冷藏箱船舶的年度碳強度值大，能效等級低。為保持和同噸位集裝箱船的競爭地位，需要對冷藏箱的電能消耗進行修正。

用于冷藏箱制冷所消耗的電量應轉換為燃料消耗量統計，不同情況可按照如下方法分別進行計算：對于能夠監控冷藏箱電量消耗的船舶，其用于冷藏箱制冷所消耗燃料量依據冷藏箱專用電量表及發電柴油機油耗率進行計算。對于不能監控冷藏箱電量消耗的船舶，冷藏箱電能消耗平均值按照2.75 kW保守估計，根據冷藏箱數量和載運天數計算所耗電能，再將電能乘以發電柴油機油耗率獲得燃油消耗量。

（2）貨物維護或操作相關的電能消耗

此項燃料消耗修正包括但不限于貨物加熱/冷卻系統、氮氣/惰氣發生器和貨物操作裝置，如克令吊、挖掘機等。其中，對于安裝克令吊的散貨船，如經常航經要求自裝自卸的港口航線，勢必會由于裝卸貨產生更多的燃料消耗，從而對船舶能效評級不利。如果船舶減少這樣的航行，又會進一步危害相關的港口貿易。

用于貨物維護或操作所消耗的電量應轉換為燃料消耗量統計，不同情況可按照如下方法分別進行計算：對于能夠監控具體系統或設備電量消耗的船舶，根據監測的電量消耗乘以發電柴油機燃油消耗率計算燃料消耗。對于不能監控具體系統或設備電量消耗的船舶，裝置電量消耗按照60%的額定功率、運行時間和發電柴油機燃油消耗率進行計算。

2.鍋爐的燃料消耗FCboiler，j

此項免除貨物維護和操作所產生的鍋爐燃料消耗，包括但不限于加熱貨物、加熱洗艙水、貨物操作、生產惰氣等。許多油輪和化學品船運輸的貨物需要在航行途中加溫，例如成品油、瀝青、植物油、動物油脂等。許多液貨船需要清洗貨艙，尤其是化學品船在裝運不同的貨物時需要頻繁洗艙，鍋爐需要消耗大量燃料來產生蒸汽加熱貨物和洗艙水。以4萬t油化船為例，環境溫度和貨物維持溫度為2.5 ℃，鍋爐燃油燃料消耗為每噸貨物0.5 kg，蒸汽壓力10 bar，流量16 t/h。鍋爐效率為87%，每天燃油消耗為20 t，相當于主機每天的燃油消耗量。

油輪在卸貨期間使用蒸汽驅動的貨油泵，鍋爐需要消耗大量的燃油，尤其是頻繁靠港的油輪。我國的一項研究分析了77艘油輪的AER值隨卸貨次數的變化關系，其中對4.2萬～5.2萬DWT油輪的分析如圖1所示。隨著卸貨次數的增加，船舶AER值明顯升高，船舶能效等級變差，甚至有可能進入E級。

圖1 4.2萬～5.2萬DWT油輪AER值隨卸貨次數變化關系

貨物維護和操作所產生的鍋爐燃料消耗量，可以通過鍋爐的流量計進行統計。由于拋錨或在港期間輔鍋爐除了產生蒸汽用于貨物操作外，還能夠代替組合鍋爐產生蒸汽加熱船舶燃油艙柜及生活使用，因此在使用輔鍋爐期間將這部分消耗扣除，這部分的燃料消耗以組合鍋爐85%額定功率燃油消耗確定。

四、G5導則的相關討論和進展

考慮到船舶營運碳強度修正的復雜性，MPEC第76次會議沒有在G1導則中納入初步討論的修正項，決定成立通信組進一步考慮碳強度修正問題，并要求在MPEC第78次會議提交最終報告供大會決議。

G5導則草案目前正在制定過程中，最終哪些項目需要進行修正及如何修正還有待于進一步討論和決議。對于目前修正的內容，還有一些反對的意見，如修正會導致負面的激勵、數據記錄和審核的困難、修正后的船舶碳強度偏離原先數據所計算的基線等。如免除航次調整的燃料消耗，則不會激勵船舶采取有效措施提高相應的能效。修正項目不論對于船方還是管理當局都增加了記錄和審核的困難。即便是存在各種反對意見，但考慮到對于特定船型、特定營運特征船舶的競爭公平性，還是應該對船舶年度獲得碳強度值進行修正。

G5導則草案的制定還有不同的建議方案，如為考慮船舶的特殊性，建議對12種類型船舶進一步細分子類型船舶，比如將穿梭油輪列為單獨一類船舶進行碳強度計算與評級，但考慮到導則要盡量簡單，所以沒有采納這樣的建議。還有方案建議不去修正獲得碳強度值，而考慮對碳強度基線進行修正，這樣船舶的排放量就都會被考慮進去，但限于目前IMO數據收集機制的有限性，也暫不考慮這樣的方案。在目前的修正內容中，還沒有考慮到裝載率不同導致的碳強度差異，但已經有基于船舶裝載率考慮進行修正的提案。

總之，由于船舶碳強度指標除了受本身的技術特性及營運管理影響，還受到多種船舶營運因素的影響，因此要進行修正以準確反映船舶的營運能效情況。IMO在最近的會間會已明確表示，船舶年度營運碳強度評級將根據修正后的碳強度值進行。