淺析海事巡邏船舶實行船舶能效管理的方法和應用措施

郭東杰

（天津海事局 天津 300211）

近年來，海上船舶溫室氣體排放已成為全球關注的熱點，全球海上船舶目前每年消耗約20億桶燃油，二氧化碳排放量要超過20億噸左右。同時，隨著全球經濟的快速發(fā)展，我國已成為能源消耗大國，節(jié)能減排工作引起了黨和政府的高度重視。在2009年哥本哈根全球氣候大會上，中國曾向世界承諾，到2020年中國單位國內生產總值二氧化碳排放量將比2005年下降40%—45%。交通運輸部也出臺了交通運輸行業(yè)“十二五”期間節(jié)能減排約束性指標。我海事巡邏船舶積極開展船舶能效管理和節(jié)能減排工作，充分發(fā)揮水上交通運輸主管機關的模范表率作用，引導水上交通運輸企業(yè)走資源節(jié)約型道路，已是當務之急，為實現水路交通運輸節(jié)能減排目標貢獻自身力量責無旁貸。

1 國內外在船舶能效管理方面的動向和天津海事巡邏船舶的現狀

2010年10月1日結束的國際海事組織海上環(huán)境保護委員會第61屆會議（MEPC61），對船舶能效管理提出了系統(tǒng)性的要求，規(guī)定了船舶和有船單位的責任，將能效設計指數（EEDI）和船舶能效管理計劃（SEEMP）納入了《1973年國際防止船舶造成污染公約》 （MARPOL公約）附則Ⅵ框架內容，將對船舶能效管理提出強制要求，同時要求有船單位和船舶要獲得能效管理認證。2011年7月15日，國際海事組織海上環(huán)境保護委員會第62屆會議（MEPC62），通過了《1973年國際防止船舶造成污染公約》 （MARPOL公約）附則Ⅵ修正案，該修正案已于2013年1月1日生效，該修正案確定了“新船設計能效指數”（EEDI） 和“船舶能效管理計劃”（SEEMP） 2項船舶能效標準，這兩項能效標準將于2015年起施行。這是國際海事組織（IMO）歷史上首次通過適用于所有國家船舶的與減少溫室氣體排放相關的強制性能效標準，也是人類歷史上第一個專門針對國際海運的溫室氣體減排的法律文件。從2013年1月1日起，我國國際航行海船要強制性實施船舶能效管理。但截至目前，我國國內公務船舶尚未要求實施船舶能效管理。

天津海事局轄區(qū)目前配備9艘巡邏船舶，主要負責轄區(qū)內通航環(huán)境、通航秩序的維護工作、水上人命搜救及應急反應等工作。該9艘船舶大部分為老舊船舶和玻璃鋼船，船舶能源利用效率相對低下；隨著天津港口建設的高速建設發(fā)展，其轄區(qū)水域通航環(huán)境日趨繁忙，面臨的水上交通事故風險不斷增大，巡航和人命救助任務日益繁重，導致能源消耗和溫室氣體排放不斷增加，所以實行船舶能效管理迫在眉睫。

2 海事巡邏船舶實行能效管理的具體途徑

為降低船舶能耗、提高能源利用效率、減少CO2排放，天津海事局將積極發(fā)揮表率作用，履行社會責任，保護自然環(huán)境，按照相關國際公約、法律法規(guī)、標準及其他行業(yè)組織的要求，通過跟蹤和分析船舶的能量消耗，建立提高船舶營運能效的機制，用系統(tǒng)的方法對船舶能效進行有效管理，以提高船舶能效水平。

2.1 建立考核辦法和指標

引入EEOI計算模型，EEOI的計算以國際航海協會（IMO） 海上環(huán)境保護委員會（MEPC） 發(fā)布的關于船舶排放的臨時導則作為依據，利用船舶發(fā)回的燃油日耗數據作為原始統(tǒng)計數據，先計算船舶任一時間、航次、航線的EEOI值，據此對船舶、航次、航線以各種方式進行分析、類比、選優(yōu)，并保存優(yōu)選的EEOI值作為該航線計算碳排放的EEOI標準。按照IMO制定的指南（MEPC.1/circ.684），海事巡邏船舶使用船舶能效營運指數（EEOI） 作為計算手段，使用平均EEOI作為監(jiān)測船舶某段時間或多個巡航單元的能源利用效率。

船舶能效營運指數（EEOI）計算公式如下：

1） 其中一個巡航單元的EEOI基本表達式為：

2） 某段時間或多個巡航單元的EEOI平均值計算公式為：

式中：j為燃油類型；i為巡航單元數；FCij為在巡航單元i中燃油j的消耗量；CFJ為燃油j的燃油量與CO2排放量轉換系數；D為對應于航行距離（海里）。

CFJ值如下：

CFJ（t-CO2/t-燃油）1.柴油/汽油 ISO8217 DMC至DMX級 0.875 3.206000 2.輕燃油（LFO） ISO8217 RMA至RMD級 0.86 3.151040 3.重燃油（HFO） ISO8217 RME至RMK級 0.85 3.114400 4.液化石油氣（LPG） 丙烷 0.819 3.000000丁烷 0.827 3.030000 5.液化天然氣 （LNG） 0.75 2.750000燃油類型 參照 碳含量

2.2 采用的具體措施

2.2.1 廣泛宣傳和培訓

船舶能效管理是否有效，船舶節(jié)能降耗措施能否落到實處，關鍵在于船員。因此，做好船舶能效管理宣傳教育，提高船員的節(jié)能意識，使船舶節(jié)能工作成為船員的自覺行動和習慣行為，加強船舶能效的考核，制定船舶能效的指標，是實現船舶能效管理目標的重要基礎。

船舶要及時貫徹落實國家、地區(qū)等有關節(jié)能工作的法律、法規(guī)及政策要求，定期開展節(jié)能專題教育工作，讓船員全方位了解節(jié)能方面的知識、技能和好的經驗做法，熟悉船舶節(jié)能工作的具體措施和辦法，培養(yǎng)船員注重細節(jié)，從點滴做起的良好節(jié)能習慣。加強對船員節(jié)能經濟效益和社會責任的宣傳教育，在船員日常生活中營造提倡節(jié)約、反對浪費的輿論氛圍，養(yǎng)成節(jié)約用電、用水的良好習慣。

2.2.2 合理的航線設計、科學的巡航安排

航線設計的原則是安全、經濟。在確保船舶安全順利抵達目的地、順利完成工作任務的前提下，兼顧經濟效益和社會效益。為提高船舶調配水平、降低船舶能源消耗，在航次規(guī)劃時應綜合考慮船型、航程、氣象、潮流、航行限制、航次時間、航次油水及生活必需品補充、船舶維修、水文氣象等因素并遵循以下原則：

1）巡航水域原則。根據巡航水域合理調配船舶，對于錨地及油田水域要安排大型巡邏船；對于主航道、各港區(qū)水域盡量派遣就近值守船舶，減少航行里程。

2）任務合并原則。根據任務情況盡可能把任務合并，對于一艘船舶能完成的任務，不再安排另一艘船舶動船。

3）氣象水文影響原則。綜合考慮潮汐、風向、流向、水深等客觀因素，在保障船舶安全和不影響巡航任務的前提下，船長應根據未來航區(qū)的海洋天氣預報，制定合理的氣象航線，盡可能達到最短航行時間、最小航行阻力、最小燃油消耗、最小船損等，從而降低成本，提高作業(yè)效率。

4）統(tǒng)籌安排原則。執(zhí)行任務之前，深入研究任務情況，根據任務輕重緩急合理安排動船時間，認真落實執(zhí)行任務的環(huán)節(jié)，做到有的放矢。做到統(tǒng)籌安排，科學調配，避免船舶多次往返、半途回航，或者因為準備不充分而造成的能源浪費。

2.2.3 合理壓載和控制吃水差

船舶吃水的多少決定了船舶航行阻力的大小，船舶吃水和縱傾都將直接影響船舶能效。但船舶輕載時螺旋槳的沉沒深度下降，影響推進效率，因此每條船舶開航前應通過壓載水調節(jié)優(yōu)化本船的吃水和合適縱傾，保證螺旋槳的完全浸沒以確保螺旋槳的效率。

執(zhí)行巡航任務時，船舶吃水差和壓載，要滿足船舶穩(wěn)性要求。航行時，船舶可以根據實際情況適當調整船舶吃水差和壓載，盡量減少長壓載航行。

船舶在執(zhí)行壓載水操作及壓載水管理過程中，應合理規(guī)劃，減少壓（排）水的隨意性導致的重復性操作；合理利用重力自壓方式，降低使用壓載泵的動力消耗，最大限度提高船舶能效；認真執(zhí)行壓載水艙沉積物管理計劃，定期沖洗控制沉積物積聚，減少不必要的能耗。

2.2.4 航速優(yōu)化管理

航速優(yōu)化能顯著地降低能耗。航速要實現優(yōu)化，應綜合考慮船舶執(zhí)行任務的性質、要求完成的時間、燃油價格、水文氣象條件、該航線及航路對船速的要求和限制、船舶狀況、燃油質量、船舶機器設備等因素，參照發(fā)動機制造商提供的功耗曲線和船的螺旋槳曲線的指標，采用相對應的主機轉速，控制對應航速，同時考慮到低速運行可能會增加振動和炭黑，并根據主機負荷和耗油情況對船舶航速和螺旋槳轉速作及時調整，做到真正意義上的航速優(yōu)化。

船舶航行時盡量使用經濟航速（主機額定功率的85%左右），避免盲目加速而增加能耗，但不應該超出必要的限度（通常情況下主機功率在70%-90%MCR范圍內）保證主機狀態(tài)正常，以能源消耗盡可能達到最低；船舶進港、抵達錨地的主機操縱，應適合早停車，充分利用船舶慣性沖程減少用車降低耗油，盡可能避免快車抵錨地高速倒車“急剎”的操作方法。

3 對比評價

表1 “海巡0203”輪和“海巡0204”輪2012年和2013年的能耗統(tǒng)計分析

從表1可以看出，2013年以來，兩艘巡邏船運行船舶能效管理，船員節(jié)能意識顯著提高，掌握了相關節(jié)能知識，在船舶航線設計、作業(yè)安排、合理壓載、航速優(yōu)化等方面做了大量工作，取得明顯的降耗效果。從上表平均船舶能效運營指數average EEOI值表明，2013年船舶能源利用效率得到了大大提高，完成同樣的工作任務的情況下，CO2排放值明顯低于2012年。

4 結語

面對全球航運業(yè)節(jié)能減排和低碳經濟的形勢，海事巡邏船舶作為公務船更應該積極承擔對人類環(huán)境保護的社會責任，示范引導水上交通運輸企業(yè)走資源節(jié)約型、環(huán)境保護型道路。而巡邏船舶能效管理工作除了技術的革新、裝備的升級以外，船員節(jié)能意識的提高和采用得當的節(jié)能措施，也是提高能效管理水平、降低CO2排放的有效途徑。

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