论文部分内容阅读
摘 要：为了应对航运业大量排放温室气体CO2这一现状 ，欧盟通过了EU MRV法规，旨在对相关船舶温室气体排放进行及时有效的“监控、报告、验证”。船舶在营运过程中，大多通过降低航速达到减少排放的目的。此外，列举说明影响EEOI的主要因素，提出合理化建议，提高船舶能效。
关键词：EU MRV 法规 EEOI 降速减排 船舶能效
0 前 言
随着世界经济的迅速发展与经济全球化的进一步加深，航运事业得到了长足发展。由此带来的环境问题也就愈发显著。近年来，航运业CO2排放量占世界CO2排放总量的比例逐年升高，因此船舶温室气体的排放问题已经引发世界各国的关注。
2013年6月，欧盟委员会（EC）提出了航运船舶温室气体排放“监控、报告、验证”法规草案，简称“EU MRV法规”[1]。该法规已于2015年7月1日生效，并定于2018年1月1日开始首个报告周期。目前该法规还处于起步阶段，未来则可能确定具体的减排目标，制定减排基线。
我们知道，船舶CO2排放量与船速密切相关。在MRV法规已经生效并趋于完善的背景下，降速航行成为船舶减排的主要方式之一。笔者针对这一现状查阅相关资料，分析CO2排放量及EEOI与航速的关系，并说明影响EEOI指数的其他主要因素，提出合理化建议。
1 EU MRV法规适用范围
EUMRV法规涉及所有欧盟成员国以及欧洲自由贸易联盟（挪威与冰岛）港口 ，从上一停靠港到成员国管辖下港口、从成员国管辖下港口到下一停靠港，以及成员国港口之间的航行及停泊时进行CO2排放的5 000总吨及以上的船舶。同时，该法规仅针对于CO2这一类温室气体，不包括其他温室气体及大气污染物。
其次，法规要求船东和运营商每年对本公司内符合上述要求船舶的CO2排放进行监控、报告、验证。相关数据来自于自2018年1月1日起该船舶在上述港口之间的每一次航行。上报的CO2排放量以及其他相关参数（燃油消耗，载货量，船舶能效设计指数等）都将由经过欧盟认证的第三方机构（如船级社）验证并由该第三方机构将相关数据递送至由欧盟委员会管理的数据库中，并最终于2019年6月30日公布相关数据。
2 EU MRV法规重要时间点[2]
在MRV法规即将开始第一个报告周期的背景下，船东及运营商首先应该为该法规涉及的每一条船舶制定监测计划，评估自己已有的报告系统是否满足MRV法规的要求，并最晚于2017年8月31日前向经过欧盟委员会认证的第三方机构提交监测计划，经验证可行后上交欧盟主管机构。在报告周期中，船东及运营商应收集船舶在航期间所有法规所需数据，如燃油消耗，载重等。但值得说明的是，法规仅仅适用于商业目的或商业活动（装卸货物以及装乘旅客）的船舶，其他如航行途中遇险被迫要到欧盟港口避险，船舶中途加装燃油以及在欧盟港口更换船员或物料配件等情况不受该法规监管。法规所列船舶类型中也不包括军舰、海军辅助船、非机动船、捕鱼船、鱼品加工船、政府公用非商业用途船舶等。
该法规重要时间点见表2-1：
3 EU MRV法规对船舶能效的验证
同样值得说明的是，法规要求船公司提交的报告中，并不包括EEOI这一项指标参数，而船舶的能效是通过EEDI、运输功及CO2排放量反映。但是在实际营运过程中，通常由EEOI指数反映一条船的实际能效状况，而且EEOI的计算过程较EEDI简单，实用性更强。因此文章重点分析EEOI指数与船速的关系，提出合理提高船舶能效的方法。
4 CO2排放量及EEOI与船速的关系
为航程i中燃油j的消耗量/吨；为燃油j的燃油量与CO2量转换系数；Mcargo为货物运输量/吨；D为货物运输距离/海里。从EEOI指数的计算公式可以看出，在一定压载状态下且航程固定时，燃油消耗量会直接影响EEOI计算值的高低，而航速的变化对燃油消耗量和船舶能效的影响十分敏感，降低船舶的航速是提高船舶能效的最直接有效的方法。
通过研究发现，EEOI指数与船舶航速并非正比關系[3]，关系图如图2-1所示：
图2-1中，随着航速以相同的速度增加或减小，EEOI值的变化比例并不均匀，而是先减后增，故存在一个最优航速Vm使得EEOI值达到最低，即此时船舶能耗达到最低，CO2排放量达到最低。但是如果航速过分降低会导致主机燃烧性能急剧恶化，因此在大多数情况下，为了维持主机的正常运转，航速不可能无限制降低。同时在船舶营运过程中，航速的设定与船期的安排有很大关系，过分降低航速会使得货物运输时间变长，导致船舶总的能效反而降低，因此不能一味要求船速降低到Vm而不考虑客观情况。故在保证主机燃烧性能良好与航运周期允许的情况下，应使船速尽可能接近于最优速度，在合理范围内控制EEOI。
5 船舶能效营运指数的影响因素
在船舶的实际营运过程中，除航速对EEOI值影响较大之外，还有诸多因素会对船舶实际能效产生影响，在实际操作中应引起足够注意：
5.1 船舶首尾吃水差对船舶能效的影响
经实验证明，船舶的首尾吃水差能够影响船舶周围水的流动[4]。船舶尾倾比首倾能够更好地调整船舶姿态，增强舵效从而达到降低能耗的目的。在货物配载时适当调整船舶纵倾有利于提高实际能效。实际上根据干舷高度（或吃水深度）和船速，对于每一艘特定的船舶而言都存在一个或多个最佳首尾吃水差[5]。在实际航行中，可以通过多次试验找到船舶的最佳吃水差或者通过一些最佳吃水差计算软件，根据船舶相关参数计算出该船的最佳吃水差，从而达到提高船舶营运能效的目的。
5.2 油耗测量精度对船舶能效的影响
在船舶能效营运指数的计算过程中，船舶油耗是十分重要的参数之一。提高油耗测量精度可以更加准确地计算EEOI。在EU MRV法规中规定了经欧盟和IMO认可的四种油耗测量方法，分别是港口燃油供应单（BND）、燃油舱油位监测、流量计监测和烟道中CO2排放仪。但是在实际操作中，上述方法都存在精度上的误差，相比较而言通过流量计监测燃油消耗是当前采用较为广泛且误差相对较小的方式。在使用流量计时，应当定期拆检、清洁、矫正流量计部件以提高燃油监测精度。同时保证相关数据的透明度与准确性都有助于提高船舶的实际能效。 5.3 提高燃油燃烧效率
我们知道，燃油如果充分燃烧会全部转化为CO2。在当前大多数营运船舶计算EEOI值时，都会按照燃油全部转化为CO2计算，这确实是一个理想化的状态。但是在实际燃烧过程中由于温度、供氧量等因素的影响会造成燃油燃烧不充分，总会产生部分CO和积碳，而且在多数情况下无法计算出CO2与其他生成物的实际质量，会导致EEOI值计算不够准确。因此应采取适当的方式提高燃油的燃烧效率，例如增大燃烧室供氧量或者加入燃油添加剂等，从而提高船舶能效。
5.4 船体结构和清洁程度对能效的影响
船舶在海上的航行过程中，船体、螺旋桨和舵会长期受到海水的腐蚀，导致生锈；同时，在航行过程中船底通常会附着很多水生物。这些都会造成船体的清洁程度降低，航行时阻力增大，降低能效。船东应对船舶进行定期坞修，清除附着物并及时更新船体涂层等。此外，可通过优化船体结构设计提高船舶能效，例如缩小球鼻艏以减小航行中的兴波阻力等。
5.5对于货物单位的讨论
在EEOI指数的应用中，一个重要的问题就是货物单位的选取[6]。在一次研究中发现，从宁波通往安特卫普与从安特卫普通往洋山的两次航程和航速基本相同的营运过程中，集装箱船以吨和TEU为货物单位分别计算EEOI，能效计算结果会有很大不同[6-7]。表明货物单位对EEOI的影响程度较大。在《船舶EEOI自愿使用指南》中详细说明了不同类型货物单位的选取原则与转换方法，在实际营运过程中应针对不同货物选取适当的货物计量单位，提高EEOI计算精度。
6 结语
EU MRV法规的施行对我国中小型航运企业的影响非常大。不仅“监测、报告、验证”过程中大量工作需要委托第三方机构来完成，船上还需引进与法规或者第三方机构相协调的系统设备。刚刚结束不久的IMO第70次环保会上，IMO通过了DCS（Data Collection System for fuel oil consumption）决议，并将于2019年开始第一个报告周期。届时，这种碳排放数据搜集机制将不再是地方性法规，对航运业的影响也将进一步加大。因此运营商及船东应充分考虑到航速对船舶能效的影响，在船期與主机性能允许的情况下，合理降低船速提高能效。同时在实际营运过程中要考虑到诸多因素对EEOI的影响，采用适当方法，提高相关数据的准确度，达到提高船舶实际营运能效的目的。
参考文献：
[1]中国船级社，http：//www.ccs.org.cn/.
[2] EU MRV Rgulation DNV·GL https：//www.dnvgl.com/maritime/eu-mrv-regulation/faq.html.
[3]王海，张超.船舶减排效益动态分析[J].中国海事.2013（12）：43-44.
[4]杨剑文.航行船舶在浅水中的纵倾变化研究[J].中国水运（下半月）.2011，11（12）：1-4.
[5]方佳琦，曾向明.船舶EEOI影响因素及节能技术新发展[J].世界海运2014（1）：37-40.
[6]倪俊凯.船舶能效营运指数研究[D].上海：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，2010.
[7]盛振邦，刘应中. 船舶原理[M]. 上海：上海交通大学出版社.2003，9.
关键词：EU MRV 法规 EEOI 降速减排 船舶能效
0 前 言
随着世界经济的迅速发展与经济全球化的进一步加深，航运事业得到了长足发展。由此带来的环境问题也就愈发显著。近年来，航运业CO2排放量占世界CO2排放总量的比例逐年升高，因此船舶温室气体的排放问题已经引发世界各国的关注。
2013年6月，欧盟委员会（EC）提出了航运船舶温室气体排放“监控、报告、验证”法规草案，简称“EU MRV法规”[1]。该法规已于2015年7月1日生效，并定于2018年1月1日开始首个报告周期。目前该法规还处于起步阶段，未来则可能确定具体的减排目标，制定减排基线。
我们知道，船舶CO2排放量与船速密切相关。在MRV法规已经生效并趋于完善的背景下，降速航行成为船舶减排的主要方式之一。笔者针对这一现状查阅相关资料，分析CO2排放量及EEOI与航速的关系，并说明影响EEOI指数的其他主要因素，提出合理化建议。
1 EU MRV法规适用范围
EUMRV法规涉及所有欧盟成员国以及欧洲自由贸易联盟（挪威与冰岛）港口 ，从上一停靠港到成员国管辖下港口、从成员国管辖下港口到下一停靠港，以及成员国港口之间的航行及停泊时进行CO2排放的5 000总吨及以上的船舶。同时，该法规仅针对于CO2这一类温室气体，不包括其他温室气体及大气污染物。
其次，法规要求船东和运营商每年对本公司内符合上述要求船舶的CO2排放进行监控、报告、验证。相关数据来自于自2018年1月1日起该船舶在上述港口之间的每一次航行。上报的CO2排放量以及其他相关参数（燃油消耗，载货量，船舶能效设计指数等）都将由经过欧盟认证的第三方机构（如船级社）验证并由该第三方机构将相关数据递送至由欧盟委员会管理的数据库中，并最终于2019年6月30日公布相关数据。
2 EU MRV法规重要时间点[2]
在MRV法规即将开始第一个报告周期的背景下，船东及运营商首先应该为该法规涉及的每一条船舶制定监测计划，评估自己已有的报告系统是否满足MRV法规的要求，并最晚于2017年8月31日前向经过欧盟委员会认证的第三方机构提交监测计划，经验证可行后上交欧盟主管机构。在报告周期中，船东及运营商应收集船舶在航期间所有法规所需数据，如燃油消耗，载重等。但值得说明的是，法规仅仅适用于商业目的或商业活动（装卸货物以及装乘旅客）的船舶，其他如航行途中遇险被迫要到欧盟港口避险，船舶中途加装燃油以及在欧盟港口更换船员或物料配件等情况不受该法规监管。法规所列船舶类型中也不包括军舰、海军辅助船、非机动船、捕鱼船、鱼品加工船、政府公用非商业用途船舶等。
该法规重要时间点见表2-1：
3 EU MRV法规对船舶能效的验证
同样值得说明的是，法规要求船公司提交的报告中，并不包括EEOI这一项指标参数，而船舶的能效是通过EEDI、运输功及CO2排放量反映。但是在实际营运过程中，通常由EEOI指数反映一条船的实际能效状况，而且EEOI的计算过程较EEDI简单，实用性更强。因此文章重点分析EEOI指数与船速的关系，提出合理提高船舶能效的方法。
4 CO2排放量及EEOI与船速的关系
为航程i中燃油j的消耗量/吨；为燃油j的燃油量与CO2量转换系数；Mcargo为货物运输量/吨；D为货物运输距离/海里。从EEOI指数的计算公式可以看出，在一定压载状态下且航程固定时，燃油消耗量会直接影响EEOI计算值的高低，而航速的变化对燃油消耗量和船舶能效的影响十分敏感，降低船舶的航速是提高船舶能效的最直接有效的方法。
通过研究发现，EEOI指数与船舶航速并非正比關系[3]，关系图如图2-1所示：
图2-1中，随着航速以相同的速度增加或减小，EEOI值的变化比例并不均匀，而是先减后增，故存在一个最优航速Vm使得EEOI值达到最低，即此时船舶能耗达到最低，CO2排放量达到最低。但是如果航速过分降低会导致主机燃烧性能急剧恶化，因此在大多数情况下，为了维持主机的正常运转，航速不可能无限制降低。同时在船舶营运过程中，航速的设定与船期的安排有很大关系，过分降低航速会使得货物运输时间变长，导致船舶总的能效反而降低，因此不能一味要求船速降低到Vm而不考虑客观情况。故在保证主机燃烧性能良好与航运周期允许的情况下，应使船速尽可能接近于最优速度，在合理范围内控制EEOI。
5 船舶能效营运指数的影响因素
在船舶的实际营运过程中，除航速对EEOI值影响较大之外，还有诸多因素会对船舶实际能效产生影响，在实际操作中应引起足够注意：
5.1 船舶首尾吃水差对船舶能效的影响
经实验证明，船舶的首尾吃水差能够影响船舶周围水的流动[4]。船舶尾倾比首倾能够更好地调整船舶姿态，增强舵效从而达到降低能耗的目的。在货物配载时适当调整船舶纵倾有利于提高实际能效。实际上根据干舷高度（或吃水深度）和船速，对于每一艘特定的船舶而言都存在一个或多个最佳首尾吃水差[5]。在实际航行中，可以通过多次试验找到船舶的最佳吃水差或者通过一些最佳吃水差计算软件，根据船舶相关参数计算出该船的最佳吃水差，从而达到提高船舶营运能效的目的。
5.2 油耗测量精度对船舶能效的影响
在船舶能效营运指数的计算过程中，船舶油耗是十分重要的参数之一。提高油耗测量精度可以更加准确地计算EEOI。在EU MRV法规中规定了经欧盟和IMO认可的四种油耗测量方法，分别是港口燃油供应单（BND）、燃油舱油位监测、流量计监测和烟道中CO2排放仪。但是在实际操作中，上述方法都存在精度上的误差，相比较而言通过流量计监测燃油消耗是当前采用较为广泛且误差相对较小的方式。在使用流量计时，应当定期拆检、清洁、矫正流量计部件以提高燃油监测精度。同时保证相关数据的透明度与准确性都有助于提高船舶的实际能效。 5.3 提高燃油燃烧效率
我们知道，燃油如果充分燃烧会全部转化为CO2。在当前大多数营运船舶计算EEOI值时，都会按照燃油全部转化为CO2计算，这确实是一个理想化的状态。但是在实际燃烧过程中由于温度、供氧量等因素的影响会造成燃油燃烧不充分，总会产生部分CO和积碳，而且在多数情况下无法计算出CO2与其他生成物的实际质量，会导致EEOI值计算不够准确。因此应采取适当的方式提高燃油的燃烧效率，例如增大燃烧室供氧量或者加入燃油添加剂等，从而提高船舶能效。
5.4 船体结构和清洁程度对能效的影响
船舶在海上的航行过程中，船体、螺旋桨和舵会长期受到海水的腐蚀，导致生锈；同时，在航行过程中船底通常会附着很多水生物。这些都会造成船体的清洁程度降低，航行时阻力增大，降低能效。船东应对船舶进行定期坞修，清除附着物并及时更新船体涂层等。此外，可通过优化船体结构设计提高船舶能效，例如缩小球鼻艏以减小航行中的兴波阻力等。
5.5对于货物单位的讨论
在EEOI指数的应用中，一个重要的问题就是货物单位的选取[6]。在一次研究中发现，从宁波通往安特卫普与从安特卫普通往洋山的两次航程和航速基本相同的营运过程中，集装箱船以吨和TEU为货物单位分别计算EEOI，能效计算结果会有很大不同[6-7]。表明货物单位对EEOI的影响程度较大。在《船舶EEOI自愿使用指南》中详细说明了不同类型货物单位的选取原则与转换方法，在实际营运过程中应针对不同货物选取适当的货物计量单位，提高EEOI计算精度。
6 结语
EU MRV法规的施行对我国中小型航运企业的影响非常大。不仅“监测、报告、验证”过程中大量工作需要委托第三方机构来完成，船上还需引进与法规或者第三方机构相协调的系统设备。刚刚结束不久的IMO第70次环保会上，IMO通过了DCS（Data Collection System for fuel oil consumption）决议，并将于2019年开始第一个报告周期。届时，这种碳排放数据搜集机制将不再是地方性法规，对航运业的影响也将进一步加大。因此运营商及船东应充分考虑到航速对船舶能效的影响，在船期與主机性能允许的情况下，合理降低船速提高能效。同时在实际营运过程中要考虑到诸多因素对EEOI的影响，采用适当方法，提高相关数据的准确度，达到提高船舶实际营运能效的目的。
参考文献：
[1]中国船级社，http：//www.ccs.org.cn/.
[2] EU MRV Rgulation DNV·GL https：//www.dnvgl.com/maritime/eu-mrv-regulation/faq.html.
[3]王海，张超.船舶减排效益动态分析[J].中国海事.2013（12）：43-44.
[4]杨剑文.航行船舶在浅水中的纵倾变化研究[J].中国水运（下半月）.2011，11（12）：1-4.
[5]方佳琦，曾向明.船舶EEOI影响因素及节能技术新发展[J].世界海运2014（1）：37-40.
[6]倪俊凯.船舶能效营运指数研究[D].上海：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，2010.
[7]盛振邦，刘应中. 船舶原理[M]. 上海：上海交通大学出版社.2003，9.