1、摘要：控制CO2排放一直是航運界關注的焦點，國際海事組織（IMO）海洋環境保護委員會第62次會議以MARPOL公約附則VI 修正案的方式通過了具有強制實施效力的全球溫室氣體減排規定。對船舶能效設計指數（EEDI）和能效營運指數（EEOI）進行分析和研究，并對可采取的減少CO2排放措施進行探討。關鍵詞：船舶，CO2排放，能效設計指數，能效營運指數現代工業發展對人類生存環境的影響日益嚴重，其中很嚴重的問題之一就是化石燃料的廣泛使用產生了大量的CO2。目前，CO2被認為是最主要的人為溫室氣體。溫室氣體在大氣層中聚集從而形成了很嚴重的溫室效應，給人類的生存環境造成了巨大的威脅。為了全人類的共

2、同利益，必須在全球范圍內對CO2排放進行控制。一、CO2排放和溫室效應近年來，溫室氣體排放問題引起世界范圍的廣泛關注。溫室氣體是指大氣中能夠吸收熱和反射紅外線的一類氣體。地球上溫室氣體很多，諸如水蒸氣、  CO2、甲烷、氮氧化物、臭氧以及氟氯化碳等都屬于 溫室氣體，并且很難界定各種溫室氣體對于熱輻射的吸收和反射作用。為什么目前科學界確認的溫室氣體只有CO2，并將全球變暖的主要原因歸咎于CO2呢？碳是形成生命的最重要的元素。千萬年來，地球表面上的山川、海洋、大氣、生物的各種運動不斷產生和吸收著CO2，并且以它自己的方式在山川、海洋、大氣、生物中進行循環，碳的總量基本上是平衡的

3、。人類進入工業社會以來，由于大量使用化石燃 料，如煤炭、石油等，將原來固定在地殼深處的碳挖 掘出來，通過燃燒使得大量CO2排放到大氣中，而目前生態環境的破壞導致植被減少，使植物吸收CO2的能力也大為減弱，地表的碳平衡被嚴重破壞。大氣中CO2含量的增加導致了嚴重的溫室效應，使氣候變暖，冰川融化，海平面上升，給全球經濟造 成巨大的損失。事實上，更嚴重的問題是由于全球氣候變暖導致冰川融化，會將原來被冰川吸收的另外一種溫室氣體甲烷也釋放出來，形成一種無法控制 的正反饋效應，將會給整個人類造成滅頂之災，這才 是目前在全世界范圍內努力控制CO2排放的真正原因。2009年12月在哥本哈根舉行的聯合國氣候變化

4、大 會認為，氣候變化是我們這一時代面臨的巨大挑戰，必須在全球范圍內大幅度削減CO2排放，控制全球溫 度升高，并確定了在本世紀內全球溫度升高不超過 2的指標。海運是能源效率最高的運輸方式，各種不同運輸方式的CO2排放量相對值如圖1所示川。作為最主要的船舶推進機械，低速柴油機的CO2排放量在熱機中是 最低的。但由于在世界范圍內船舶數量眾多，船舶柴油機的功率巨大，因此其所消耗的能源和產生的排放數量也是非常可觀的。據IMO2009年發表的第二次溫 室氣體研究報告，2007年國際船舶運輸業的CO2排放 量為8.70億，占全球CO2總排放量的2.7%。由于其總量巨大，并且隨著國際貿易的迅速增長，

5、國際海運 CO2排放被廣為關注。IMO對于船舶運輸引起的溫室氣體排放的控制方式主要是制定各種規則，如IMO在2009年的第59次海洋環境保護委員會（MEPC）會議上通過了新船能 效設計指數（EEDI）計算方法的臨時指南新船能效設計指數自愿驗證臨時導則以及自愿使用船舶 能效營運指數（EEOI）的指南。2011年7月，在IMO 召開的MEPC第62次會議上，具有強制性的國際航行船舶溫室氣體（GHGs）減排措施，以國際防止船 舶造成污染公約（MARPOL公約）附則VI修正案的形式，由締約國一致通過。這標志著世界首部行業性的具有強制實施效力的全球溫室氣體減排規定就此 誕生。MARP

6、OL公約附則VI為“防止船舶造成空氣污染 規則”，其修正案在附則VI中新增了第4章，對有關船舶能源效率方面作出了規定。該規定適用于400總 噸及以上的船舶，并預計將在2013年1月1日正式生效。 二、船舶能效設計指數船舶能效設計指數，簡稱EEDI（Energy Efficiency  Design Index），是在船舶設計階段，對于每單位船舶運輸量（貨運量）所產生的CO2排放的一個估算。 EEDI只是一個設計指標，其考慮船舶在設計工況下產生CO2排放的主要因素和可能的改進手段，并鼓勵船 舶設計單位、造船廠、設備制造廠采取各種措施來改進船舶能效，促進技術

7、進步和革新，而與船舶的運營情況無關。采用船舶能效設計指數，就是要在船舶設 計階段提高船舶運輸量并通過各種手段降低CO2的排放量。根據IMO新船能效設計指數（EEDI）計算方法 的臨時指南，EEDI可表示為 （1）式中，分子部分為航運產生的CO2的排放量，分母部 分表示設計航速下的總貨運量。為了更好地理解式（1），可參考IMO新船能效 設計指數（EEDI）計算方法的臨時指南提供的典型推進系統圖（圖2），圖2中包括主機、副機、鍋爐、 軸帶發電機以及廢熱回收裝置。主機主要用于船舶推進，并通過軸帶發電機提供動力，此外還可以通過廢熱回收裝置回收能量，用于發電。副機提供電力至配 電板，主要用于船

8、舶輔助設備的供電，也可以通過軸 馬達推進。在設計指數里未考慮鍋爐的排放。分子部分第1項 為主機產生的CO2總排放量，其中PME為扣除軸帶發電 機功率的主機功率，SFCME為主機的燃油消耗率， CFME為單位油耗產生的CO2排放量。如果有多臺主機需進行求和，最前面為功率修正系數。第2項（PAE·CFAE·SFCAE）為副機產生的CO2總排放量，PAE為副機功率，CFAE為副機單位油耗產生的  CO2排放量，SFCAE為副機的燃油消耗率，如果使用軸 帶發電機則用SFCME代替SFCAE。第3項 是對推進功率產生的CO2排放量的修

9、正，如采用電力推進，則推進電功率增加PPTI，如采用創新的能效 技術如廢熱回收裝置發電，則可減少推進電功率  PAEeff。第4項 是指采用創新的電力能效技術降低船舶輔助設備的耗電量，使副機的 供電量減少，以降低副機的CO2排放量。因此，第3項 和第4項是采用了創新的能效技術后使CO2排放量降 低，對在推進和供電方面（第1項和第2項）CO2排放量進行修正。分母部分是船舶設計裝載量（Capacity）、船速 （Vref）的乘積，對于干散貨船、液貨船、氣體運輸船、集裝箱船、滾裝貨船和普通貨船，以載重噸計算；對于客船和滾裝客船，按總噸計算；對于集裝箱船，根據載重噸的65

10、%計算。fi和fw為修正系數。 三、船舶能效營運指數船舶能效營運指數，簡稱EEOI（Energy Efficiency  Operational Indicator），根據IMO自愿使用船舶能效 營運指數（EEOI）的指南，EEOI可表示為（2）式中，分子部分表示船舶某航次，CO2排放量。Fc表示船舶航行中消耗的燃油量，CF為燃燒單位質量燃料 的CO2質量排放量，也稱之為CO2排放因子，這兩項和 乘積表示燃用某種燃料產生的CO2排放量。在能效運營指數中，考慮主機、副機、鍋爐等所有設備產生的CO2排放量，由于各種設備使用的燃油可能不同，因 此要進行求和，表示各種不同

11、的燃料。分母部分為船 舶的總運輸量，用載貨量（mcargo）和船舶航行的里程D的乘積表示，mcargo的單位視情況而定，可以是載重量（t）、TEU或者人（對于客船）。船舶能效營運指數實際上就是運輸每噸海里貨物所產生的CO2排放量。根據EEOI的定義，EEOI值越 小，表明船舶的能效越高。降低船舶能效營運指數，可通過降低船舶每海里油耗、提高船舶載重量，或使 用低CO2排放因子的燃料實現。船舶能效營運指數一般是根據一個航次或者多個航次的數據進行統計得出的。需要對船舶航行及在港停泊期間船舶主機、副機、鍋爐等所消耗的所有燃料 油量進行統計，因此必須建立起一個有效的船舶能效 管理系統。在信息高度發達的今

12、天，借助于海事衛星和計算機網絡可以實現船公司對于船舶航行情況、船舶載貨量、船舶日耗燃油量、船存燃料等信息的實時 監控和管理。四、關于CO2排放因子的討論船舶使用不同的燃油，產生的CO2量不同。因 此，自愿使用船舶能效營運指數（EEOI）的指南和新船能效設計指數（EEDI）計算方法的臨時指 南都提供了不同燃料的CO2排放無量綱轉換系數表，也稱之為CO2排放因子（見表1）。這里主要討論兩個問題：1換用不同燃料可改變EEDI和EEOI從式（1）、（2）中可以看出，EEDI和EEOI的計 算都與CO2排放因子CF有關。對于相同的船舶和設 備，換用不同燃料可以改變船舶的EEDI和EEOI。如 將目前以燃

13、油為主要燃料的船舶改為以液化天然氣為 燃料，由于液化天然氣的主要成分是甲烷，含碳量較 低，熱值較高，其CO2排放可比使用燃料油低25%一 30%2。2對表1中有關數據的疑問和探討燃料的含碳量與其分子結構和密度有關，若其含碳量較低，則其密度較低，質量較好。隨著含碳量的增加，大分子和芳烴成分增加，燃油密度增加，質量變差。如天然氣的主要成分是甲烷CH4，密度很低，為氣態，含碳量為1216=0.75，丙烷為C3H8，含碳量為3644=0.818。根據ISO8217（2005），DM級油為蒸餾燃油，質量最好，其中DMX級為輕柴油，密度很低，在標準上不做要求。DMA、DMB、DMC級油在

14、0;15時的密度分別為0.890、0.900、0.920 kgL.RMA30、RMB30和RMD80為輕燃料油，在15時的 密度分別為0.960、0.975和0.980 kgL，RME至RMK級為重燃料油，RME180至RMH380級燃油的密度為 0.991 kgL，RMK380至RMK700級燃油的密度為 1.010kgL。在幾種燃油中，應當是柴油輕柴油的含碳量最低，船用輕燃料油（LFO）的含碳量次之，船用重燃料油（HFO）的含量最高。以正十六烷的含碳 量進行計算，其分子式為C16H34，小含碳量為（16× 12）（16×1234）192226：0.85。因此，筆者認為IMO的自愿使用船舶能效運營指數（EEOI）導則和新船能效設計指數（EEDI）計算方法的臨時 指南提供的不同燃料的CO2排放無量綱轉換系數表存在印刷錯誤，應進行調整。五、降低船舶CO2的途徑IMO提出的EEDI和EEOI指標實際上是從船舶設計 和運營兩個方面降低船舶溫室氣體排放，