船舶能效设计指数与我国船舶的关系
时间：2020-12-21 16:03:19 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】 为推动国内航运业开展节能减排,概述船舶能效设计指数(EEDI)出台的背景、介绍EEDI的计算及基线确定方法,计算我国干散货船舶的EEDI值并确定基线。
【关键词】 航运业;船舶能效设计指数(EEDI);节能减排;有害气体排放;船舶制造
国际海事组织(IMO)2009年的温室气体研究结果表明,2007年全球航运业CO2排放量约为10.46亿t,占全球排放总量的3.3%,其中,国际航运排放量为,占全球总量的2.7%。为保证到2100年,将全球平均气温相对于工业革命之前的上升幅度控制在2℃以内,需要将未来每年全球范围内允许CO2排放量控制在一定范围内。否则,到2050年航运业年CO2排放量将增加150%～250%,占届时全球范围内允许CO2排放量的12%～18%。全球航运业需要为控制CO2排放作出贡献。目前,为促进全球航运业的节能减排,IMO正在推动针对新造船的应用能效设计指数(EEDI)。
1 EEDI出台背景
1997年,在《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL)缔约国大会上,IMO通过与《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)合作研究船舶CO2排放问题的决议。在其后的逾10年中,在船舶CO2减排的技术性、操作性和市场性措施方面,IMO没有取得实质性的进展。
2007年7月,在IMO海上环境保护委员会(MEPC)第56次会议上,通过设立专家组评估船舶气体减排各项提案的动议,随后成立由23名成员组成的专家组开展相关工作。2008年3月,在MEPC第57次会议上通过MARPOL附则Ⅵ修正案。会上讨论强制性新船CO2设计指数、船舶温室气体排放指标自愿临时试用导则以及征收全球船用燃油税等问题,应船舶所有人组织的要求,决定制定强制性新造船CO2设计指数技术标准,将设计标准与操作性措施和市场机制措施分离考虑,并增加CO2排放指数机制会间工作组会议研究相关问题。2008年10月,MEPC第58次会议考虑到CO2设计指数强调的是温室气体(GHG)减排要求,而从提高船舶能效水平角度对新造船的设计和建造提出标准更符合IMO的角色定位要求,为此将新造船CO2设计指数改为EEDI,并形成“新造船EEDI计算方法临时导则草案”。2009年3月,第2次会间工作组会议对EEDI计算方法进行调整。2009年7月,MEPC第59次会议对“新造船EEDI计算方法临时导则”进行修改,以通函方式散发“EEDI计算方法临时导则”及“EEDI自愿核证临时导则”,其目的在于激励船舶所有人和船舶设计人员通过技术改进和使用节能技术,使新造船的设计和建造尽可能达到较高的能效标准。目前这一导则处于自愿试用阶段,未来将根据业界试用获得的经验进行修订,形成强制性要求并在全球实施。
2 船舶EEDI计算及标准基线确定
EEDI计算和标准基线确定方法,与EEDI能否有效反映船舶能源利用特点以及EEDI能否顺利得到推广密切相关。
2.1 船舶EEDI计算方法
EEDI是衡量新造船舶能效的指数,与船舶的燃料消耗率、主机功率、船舶航速和载重量等4个因素相关。图1中虚线框中的功率为EEDI涉及船舶功率。
图1 EEDI涉及的船舶功率
船舶EEDI值IEEDI的计算公式如下:
IEEDI=
其中:AME=()()
AAE=
AIO=(
ANI=
式中:
AME,AAE,AIO和ANI分别表示船舶在最大设计装载工况(Cap)、由所定义的轴功率推进,在无风无浪的平静海况下正常航行时,单位时间船舶主机、副机排放的CO2质量以及由于采用柴电推进装置或轴带电机和采用节能技术导致的单位时间船舶排放CO2质量的变化量。
Cap为船舶动力,对于干货船、液货船、气体运输船、集装箱船、滚装货船和杂货船等,选择载重吨;对于客船和滚装船,选择按《1969国际吨位丈量公约》计算的总吨位;对于集装箱船,以65%载重吨计(载重吨指船舶在相对密度1.025 kg/m3水中最大满载吃水时的排水量与空载排水量的差值。该参数与Vref和P的取值条件相对应)。
Vref为在最大设计装载工况下,由所定义的轴功率推进的情况下,在无风无浪的平静海况下的航速。该最大设计装载工况指正常运营状况下,通过相应纵倾下的最大吃水来进行计算,此工况可在主管机关批准的稳性计算书中获取。该参数与Cap和P的取值条件相对应。
PME,PAE分别表示主机和副机功率。i是指nME台主机中的各台主机。PME(i)指第i台主机最大持续功率(MCR)与轴带发电机(S)功率差的75%;PPTO(i)为轴带电机功率除以相应轴带电机的效率所得结果的75%;PPTI(i)为柴电推进马达额定消耗功率除以发电机平均效率结果的75%;在海船的常规操作方式中如果柴电驱动和轴带电机混合使用,则需要确定选用哪一个功率进行能效设计指数计算;Peff(i)是指由于采用机械能效技术创新而减少的主机功率的75%,机械回收的功率如果直接用于推进,则不再计入;PAEeff(i)是指当船舶在PME(i)状态下由于采用电力能效技术创新而减少的副机功率;PAE指海上最大负荷工况所要求提供的副机功率,指服务于推进装置或系统以及居住处所所必需的功率,包括主机泵、操作系统和设备以及在船上的生活消耗的功率,但是不包括侧向推进、货物泵、装卸货设备、压载泵、维护设备、货物冷藏和通风需要的功率,也就是在船舶设计装载状态Cap条件下,船舶航速为Vref时所需功率。为便于计算,对于主机功率不小于1万kW的货船,PAE=0.025×+250;对于主机功率小于1万kW的船舶,PAE=0.05×。
对于按上述公式计算PAE与船舶实际航行所用总功率相差较大的船型,PAE的值可根据船舶按照电功率表以Vref航行时所消耗的电功率除以发电机加权平均效率进行估算。该参数与Vref和Cap的取值条件相对应。
CF为碳转换系数,即单位燃料消耗量和单位CO2排放量之间的无量纲转换因子,其下标ME(i)和AE(i)分别代表主机和副机。柴油、轻燃料油、重燃料油、液态丙烷石油气、液态丁烷石油气和天然气的CF值分别取,,,,和。
SFC为证书列明的燃油消耗率,下标ME(i)和AE(i)分别指主机和副机的燃油消耗率。对于按照《2008年氮氧化物(NOx)技术规则》E2或E3工作循环发证的柴油机,SFCME(i)取“柴油机国际防止空气污染证书”(EIAPP)上所列75%MCR时的燃油消耗率值;对于按照《2008年氮氧化物(NOx)技术规则》D2或C1工作循环发证的柴油机,SFCME(i)取EIAPP证书上所列50%MCR时的燃油消耗率值;对于按简化公式计算PAE与船舶实际航行所用总功率相差较大的船型,副机的燃油消耗率SFCAE取EIAPP证书上所列75%MCR时的燃油消耗率率值;SFCAE为各副机燃油消耗率SFCAE(i)的加权平均值。对于功率小于130 kW,没有EIAPP证书的柴油机,可使用制造商提供并经过相关权威部门认证过的资料中的燃油消耗率。
fj为考虑船舶特有设计要求的无量纲修正系数,对于冰区船舶,可根据船型(油船、干货船、杂货船)、冰区级别和船舶的垂线间长Lpp(m)取值,以避免对冰区加强船舶的不利影响。对于非冰区船舶,取值1.0。
