（轮机工程专业论文）风帆助航船舶典型航线能效营运指数研究.pdf

中十 啵 i 气 t h es t u d yo ne e o io fw i n d - a s s i s tv e s s e li nt y p i c a lc o u r s e at h e s i ss u b m i t t e dt o d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y s h i z h a n g u o ( m a r i n ee n g i n e e r i n g ) t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r h u a n gl i a n z h o n g p r o f e s s o rs u np e i t i n g m a y 2 0 1 1 缈 j w， k f 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写 成博硕士学位论文凰虹助题筮盟典型题线篚教萱运指数婴塞。除论文中已经注明 引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未 公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全 文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发 行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密( 请在以上方框内打“ ) 敝作者签名：灿团导师签名：营镑 日期：2 0 1 1 年6 月 j ”；严， k ， i _ 中文摘要 摘要 进入2 0 世纪中期以后，从事人类活动所排放的温室气体加快了全球气候变 暖的步伐。所以，应对全球气候变化是当今社会最主要的任务，i m o 在2 0 0 9 年 7 月召开的海上环境保护委员会第5 9 次会议( m e p c5 9 ) 上通过了“能效营运 指数( e e o i ) 自愿应用导则 通函。能效营运指数( e e o i ) 最简单的定义是产 生的c 0 2 量吨海里，它适用于所有承担运输工作的船舶，包括：干散货、油 船、集装箱、滚装船、散货船、客船( 客滚船) 和气体船。该指数也有望成为海 运界的又一国际标准。究竟多高的指数和指标的取值才是可以接受的尚无定论 这也正是i m o 下一步将要做的重要工作。在上述形势下，作为辅助动力的风帆 助航系统也越来越倍受关注，而由大连海事大学关于风帆助航船舶的研究也取得 了初步成果。根据前人在典型航线上的风帆受力分析，本文针对“文竹海 风帆 助航船舶，利用f l u e n t 软件对风帆进行数值模拟计算，分析风帆在青岛至吉达典 型航线下各个航段提供的推力，进而进行此航线的e e o i 指数研究，最终为风帆 助航船舶能效营运管理的节能减排提供重要的理论基础并建立能效营运管理系 统。 由于风帆助航船舶是在固定航速下行驶，而在青岛至吉达航线中风力是不同 的，我们按照风力情况分为九个航段，这样在每一个航段中由于船舶受到的风力 是不同的，船舶能耗也是不同的。所以在每个航段中船舶主机、副机和锅炉的工 作状态就要发生变化。我们要计算出在各个航段时它们的功率变化情况和给出它 们的耗油量，并分别给出在满载和空载情况下用帆和无帆的航次e e o i 指数。 研究“文竹海 在以固定航速行驶下无帆和使用风帆的e e o i 指数之后，本 文对整个航段进行优化，优化方案是在船舶保持航行速度不变的基础上，本着经 济、环保和安全的要求，对于在某个航段中主机功率较低的时候采用降帆运行， 这样计算出来的e e o i 指数和原来的进行对比分析，最终确定航次e e o i 指数并 给出在这个航线下的运行管理方案。 关键词：风帆助航：典型航线；e e o i 指数；航行方案 i 0 ； 1 l ， i _ 英文摘要 a b s t r a c t f r o mt h em i d d l eo ft h e2 0 t hc e n t u r y , t h eg r e e n h o u s eg a se m i s s i o n so fh u m a n a c t i v i t i e sh a v ea c c e l e r a t e dt h eg l o b a lw a r m i n g s ot h eg l o b a lw a r m i n gi s s u eh a v e b e c o m et h eu p p e r m o s tm i s s i o n i nt h e5 9 t hm e e t i n go fm a r i n ee n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n c o m m i t t e e ( m e p c ) ，i m oh a dp a s s e dt h ec i r c u l a ro f “e e o iv o l u n t a r ya p p l i c a t i o n p r i n c i p l e t h es i m p l e s td e f i n i t i o no fe e o ii st h ec a r b o nd i o x i d ec o n s u m p t i o np e r k n o tp e rt o n , w h i c ha p p l i e sf o ra 1 1t h ev e s s e l sc h a r g e dw i t ht r a n s p o r t a t i o ni n c l u d i n g c a r g os h i p ，t a n k e r , c o n t a i n e rs h i p ，r o - r o ，p a s s e n g e rs h i pa n dg a s t a n k e r t h e i n d i c a t o ri sl i k e l yt ob e c o m et h eu n i q u es t a n d a r do ft h eo c e a ns h i p p i n gi n d u s t r y u p t i l ln o wt h e r ei sn oe x a c ti n d i c a t o rt ob ea c c e p t e d i nt h en e x ts t e p ，i m os h o u l dt a k e g r e a tr e s p o n s i b i l i t yt od ot h i st a s k b a s e do nt h ea b o v ed i s c u s s i o n , w i n d a s s i s ts y s t e m ， a san e wa u x i l i a r ys y s t e m ，i san e wa v e n u et o w a r d se n e r g ys a v i n ga n de n v i r o n m e n t a l s e c u r i n g t h er e s e a r c ho fw i n d a s s i s ts h i pf r o md m u h a dm a d ep r i m a r yp r o g r e s s b a s e do nf o r m e rs a i la n a l y s i so nt y p i c a lc o u r s e s ，t h i sp a p e r so b j e c t i v ei st oa n a l y z e t h es c a l eo ft h r u s ta n dt h e nd ot h er e s e a r c ho fe e o ib yf l u e n tt os i m u l a t ea n d c a l c u l a t et h et y p i c a lc o u r s e so nt h ew i n d - a s s i s ts h i p w e nz h u h a i ”f i n a l l y , t h i sp a p e r p r o v i d e se s s e n t i a lt h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ee n e r g yc o n s e r v a t i o na n de m i s s i o nr e d u c i n g o nt h ew i n d a s s i s ts h i p se n e r g ye f f i c i e n c yo p e r a t i o na n de s t a b l i s h e s t h ee n e r g y e f f i c i e n c yo p e r a t i o ns y s t e m t h ew i n d a s s i s ts h i pn a v i g a t e sa tac o n s t a n ts p e e d ，b u tf r o mq i n g d a o _ 一j i d a ，t h e w i n ds c a l ei sd i f f e r e n t ，s od o e st h ec o n s u m p t i o n t h e nw ed i v i d et h ec o u r s ei n t on i n e p a r t s i nt h i ss i t u a t i o n , t h ew o r k i n g c o n d i t i o no fm a i ne n g i n e ，a u x i l i a r ye n g i n ea n dt h e b o i l e rd i f f e r si nt h en i n ed i f f e r e n tc o u r s e s o u rt a s ki st om a k et h ec a l c u l a t i o no ft h e i r p o w e rd i v e r s i f i c a t i o na n dt h eo i lc o n s u m p t i o n ，t h e nt h er e s u l ti n d i c a t e st h ee e o i i n t h ec o n d i t i o no ff u l l yl o a d e do re m p t y , u s i n gs a i l so rn o t a f t e rr e s e a r c h i n gt h ee e o io ns h i p w e nz h u h a i i nc o n s t a n ts p e e dw i t hs a i l so r n o t , w eo p t i m i z et h ew h o l ec o u r s e t h eb l u ep r i n ts h o u l db eo nt h eb a s i so fk e e p i n g 吨；：扣 英文摘要 t h es h i pi nc o n s t a n ts p e e d ，m e e t i n gt h en e e d so fe c o n o m i c a l ，e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a n ds a f e t y a n di ns o m ec o u r s ew h e nt h em a i ne n g i n ep o w e ri sl o w e r ，r e d u c i n gt h e s a i l so p e r a t i o ns h o u l db em a d e a f t e rc o m p a r i n gt h i se e 0 1w i t ht h ef o r m e ro n e , w e c o n c l u d et h ee e o ia n dt h em a n a g e m e n ts c h e m ei nt h es p e c i f i cc o b r s e k e yw o r d s ：w i n d - a s s i s t ；t y p i c a lc o u r s e ；e e o i ；n a v i g a t i o ns c h e m e p 目录 目录 第l 章绪论1 1 1 论文背景及意义1 1 2 论文主要研究工作3 1 3 论文结构4 第2 章能效营运指数( e e o i ) 综合分析5 2 1e e o i 发展历程5 2 2e e o i 概j 苤一7 2 3e e o i 浅析1 4 2 4 本章小结1 5 第3 章风帆助航船舶主机能量系统分析1 6 3 1 风帆受力情况介绍16 3 2 风帆助航船舶能量传递研究18 3 3 主机转速和功率的计算2 l 3 3 1 满载工况时主机转速和输出功率的计算2 2 3 3 2 压载工况主机转速和功率的计算2 7 3 45 s 6 0 m c 柴油机功率和转速稳定性探讨3 0 3 5 主机耗油率的确定3 4 3 6 本章小结3 7 第4 章风帆助航船舶电站及锅炉能量系统分析3 8 4 1 风帆助航船电站负载变化研究3 8 4 2 船舶电站耗油量的计算4 0 4 3 风帆助航船锅炉工作状态研究4 2 4 4 锅炉耗油量的计算4 5 4 5 本章小结4 5 第5 章航次能效营运管理方案研究4 6 5 1 营运船舶管理方案研究4 6 5 2 典型航线下固定航速e e o i 指数的确定4 7 5 2 1 无帆航行航次e e o i 指数4 7 5 2 2 风帆助航船航次e e o i 指数4 8 5 3 “文竹海”轮运营管理优化方法5l 5 4 优化结果分析5 2 目录 5 5 本章小结5 3 第6 章结论与展望5 4 6 1 结论5 4 6 2 展望5 4 参考文献5 6 附录符号和缩略词说明6 0 致 射6 1 风帆助航船舶典型航线能效营运指数研究 第1 章绪论 1 1 论文背景及意义 进入2 0 世纪中期以后，从事人类活动所排放的温室气体加快了全球气候变 暖的步伐。其造成的极地冰山融化、海平面上升，已经成为当今社会非常严重的 环境问题。根据研究结果表明，人类大量排放的温室气体是全球气候变暖的主要 原因【l 】。目前，温室气体在大气中的含量约为4 3 0 p p m 二氧化碳当量，而在工业 革命之前，这个数据仅为2 8 0 p p m t 2 1 。政府间气候变化问题小组根据气候模型预 测，若不再采取任何积极的减排措施，到2 1 0 0 年，全球气温估计将比2 0 0 0 年上 升大约为1 4 5 8 摄氏度【3 1 。前世界银行首席经济师尼古拉斯斯恩特在其撰写的 斯恩特报告中指出，如果不采取措施，气候变化将会造成相当于全球 g d p 5 2 0 的损失。根据2 0 0 9 年国际海事组织( i m o ) 发布的第二次温室气 体研究报告，2 0 0 7 年整个海运业排放的c a 达1o 4 亿吨，占这一年全球c o ，排 放总量的3 3 ；其中国际海运的排放总量已经达到8 7 亿吨，占全球排放总量的 2 7 。报告预测，伴随着海运贸易的不断增长，到2 0 5 0 年，温室气体的排放量 将会比2 0 0 7 年增加1 5 0 2 5 0 ；如果能提高船舶能源效率，采取有效的控制措 施，那么能够实现排放量减少2 5 7 5 【4 卅。 应对全球气候变化是当今社会最主要的任务，i m o 也表现得格外关注，2 0 0 9 年世界海事日的主题“气候变化：也是对i m o 的挑战 【j 7 1 。充分体现了i m o 希望通过采取实际的行动和措施实现国际海运温室气体减排的决心。i m o 在 2 0 0 9 年8 月召开的海上环境保护委员会第5 9 次会议( m e p c5 9 ) 上取得了阶段 性的成果，并通过了“新船能效设计指数( e e d i ) 计算方法临时导则 ( m e p c 1 c i r c 6 8 1 ) 【8 】、“能效设计指数自愿验证临时导则( m e p c 1 c i r c 6 8 2 ) 【9 】、“船舶能效管理计划( s e e m p ) 制定导则( m e p c 1 c i r c 6 8 3 ) ” 1 0 】和“能效 营运指标( e e o i ) 自愿应用导则( m e p c 1 c i r c 6 8 4 ) 【1 1 1 等四个通函【12 1 。上述 四项导则是在充分论证并经过几年试运行的基础上推出的，得到了各方的共识。 能效营运指数( e e o i ) 最简单的定义是产生的c d ，量吨海里，它适用于所有 第1 章绪论 承担运输工作的船舶，包括：干散货、油船、集装箱、滚装船、散货船、客船( 客 滚船) 和气体船。该指数也有望成为海运界的又一国际标准。究竟多高的指数和 指标的取值才是可以接受的尚无定论一这也正是i m o 下一步将要做的重要工 作，相信在不久以后就会实施。 另外，随着世界经济的发展，人们对石油的需求量也会不断增加，自从1 9 7 3 年石油危机以来，燃油价格一路攀升，燃料费用在船舶营运开支中的比重不断上 升。燃料费用给营运利润带来越来越繁重的压力，许多航运公司已经采取了相应 的节油措施，在增加燃油利用效率方面基本已经发挥出了最大潜能并且投资也很 大。鉴于经济和环保的要求，使得人们对于新型能源的追求越来越强烈 1 3 q 4 l 。根 据海上特定的条件，目前可利用的新能源主要有太阳能、风力、原子能等。原子 能由于其相应的危险性以及特殊的技术为许多商业化船舶所望尘莫及，而发展传 统的利用风能助推的船舶越来越被更多的国家所青睐。现代大型商船考虑将风能 作为辅助推动力，从而减少主推进柴油机的油耗，最终达到节能减排的效果。而 在早期的航海中，风能是提供船舶航行的唯一动力。所以如果风帆助航船能在航 运界普遍使用，那在保护环境、节约能源方面是非常可观“1 5 j6 1 。日本在发展现 代风帆船方面一直处于领先地位【1 7 】，1 9 8 0 年日本建成了世界上第一艘现在风帆 油轮1 6 0 0 载重吨的“新爱德丸”号，本船试验结果表明，它可以节约燃油5 0 以上，到目前为止日本又制造了1 0 艘沿海现代风帆船和1 艘远洋现代风帆船， 其中最大的为2 6 0 0 0 载重吨【1 8 】。图1 1 为日本“新爱德丸”风帆助航船。 图1 1 日本制造的风帆助航油轮 f i g 1 1s a i l - a s s i s t e ds h i po ft a n km a d eb yj a p a n 2 风帆助航船舶典型航线能效营运指数研究 中国也在积极追寻新型能源在航海方面的应用，由中国远洋运输( 集团) 总 公司和大连海事大学合作研究的“风帆太阳能技术在大型远洋船舶上的应用 也取得了初步成果。在古纯清做的风帆助航改装船主推进装置性能研究和杨 烨“文竹海”轮风帆助航时船机桨帆配合操纵分析【1 9 】的论文中也对风帆助航 船舶的实际应用奠定了理论基础。由此可见，风帆助航船舶在未来航海领域里面 能有着非常重要的作用。风帆助航船的研究和应用日益成熟，加上全球典型航线 风力资源时空分布特征分析报告的逐步完善，我们有必要研究典型航线中船舶在 满载和压载的情况下风帆助航船的航次e e o i 指数。并且本着安全、环保、经济 的目的，对整个航线在船期不变的情况下，给出航行优化方案，使得航次e e o i 指数降低，达到节能的目的，为风帆助航船舶能效营运管理的节能减排提供重要 的理论基础并建立能效营运管理系统。因此，本文的研究有着非常重要的意义。 1 2 论文主要研究工作 本文的主要研究工作是以e e o i 指数为参考，选出最佳的节能航行方案。 e e o i 最简单的定义是每载重吨海里所产生的二氧化碳量。所以研究e e o i 公 式需要首先研究燃油、航程和载重量。本文选定“文竹海轮为目标船，船舶的 载重量一般无法精确取得，本文是以压载和最大载重量( 满载) 为标准，在固定 航线( 青岛吉达) 下，结合给定的风力图谱和风帆受力情况下，研究船舶在满 载和压载时船舶能量系统消耗情况。由于风帆助航船舶是在固定航速下行驶，而 在青岛至吉达航线中风力是不同的，我们按照风力情况分为九个航段，这样在每 一个航段中由于船舶受到的风力是不同的，所以船舶能耗也是不同的。所以在每 个航段中船舶主机、副机和锅炉的工作状态就要发生变化。我们要计算出在各个 航段时它们的功率变化情况和给出它们的耗油量，并分别给出在满载和空载情况 下用帆和无帆的航次e e o i 指数。 研究“文竹海 在以固定航速行驶下无帆和使用风帆的e e o i 指数之后，我 们对整个航段进行优化，优化方案是在船舶保持航行速度不变的基础上，本着经 济、环保和安全的要求，对于在某个航段中主机功率较低的时候采用降帆运行， 第1 章绪论 这样计算出来的e e o i 指数和原来的进行对比分析，并最终给出在这个航线下的 运行管理方案。 1 3 论文结构 本文共分为五章，除了本章之外，其余各章如下安排： 第二章能效营运指数综合分析 本章主要介绍了e e o i 的发展历程，全面系统地阐述了e e o i ，提出了风帆 助航船在典型航线下e e o i 指数所要研究的内容。 第三章风帆助航船舶主机能量系统分析 对于主机而言，由于有了风帆，达到同样的航速，主机实际发出的功率将比 原来小，所以要研究在固定的风场中主机的实际转速和功率，研究实际情况下主 机运转的稳定性，并计算出主机在满载和空载情况下的实际油耗量。 第四章风帆助航船舶电站和锅炉系统能量分析 对于船舶电站而言，研究加装风帆之后，电站功率的变化情况，机舱用电装 置与没有风帆前的负荷变化，进而计算发电柴油机油耗的变化。对于锅炉而言， 因为加装风帆之后，在同样的航速下，主机负荷会比以前小，所以废气锅炉所产 生的蒸汽量也会随之变小，在此情况下研究是否需要使用燃油锅炉，如果需要， 计算出它的耗油情况。 第五章航次能效营运管理方案研究 研究风帆助航船e e o i 指数，并与优化后的e e o i 指数进行比较，选出最佳 航行方案。 第六章结论与展望 根据上述分析得出论文结论，并提出今后的进一步研究的方向。 风帆助航船舶典型航线能效营运指数研究 第2 章能效营运指数( e e 0i ) 综合分析 2 1e e 0i 发展历程 1 9 7 2 年举办的联合国科学会议即第一次地球问题首脑会议在瑞典斯德哥尔 摩召开，此次大会通过了一份宣言，首次提出了气候变化问题，警示各国政府注 意可能影响并导致气候变化的活动，权衡评估导致气候变化效应的可能性和规模 【2 0 】 o 在1 9 7 9 年第一次世界气候大会上，气候变化作为一个引起国际社会高度关 注的问题被提上议事日程；从1 9 8 0 年代中期开始，i m o 下的海洋环境保护委员 会( m e p c ) 就一直在探讨燃油质量问题以及大气污染问题。随着国际社会对于 温室气体排放问题关注度的不断提高，由于船舶航行消耗油料，会向大气中排放 大量的c 0 2 。因此，i m o 对于温室气体排放的议题也日益成为焦点。 1 9 9 2 年，1 5 4 个国家共同签署了联合国气候变化框架公约( u n f c c c ) ， 为国际社会在应对全球气候变化问题上进行国际合作建立了基本框架 2 1 1 。 1 9 9 7 年9 月1 5 日2 6 日，在海事环境保护委员会( m e p c ) 召开的第四十次 会议上，就7 3 7 8 防止船舶污染的国际公约，通过了关于船舶c d ，排放的8 号大 会决议。该决议要求：i m o 秘书长与u n f c c c 执行秘书长在温室气体排放信息 交换方面开展合作；请i m o 对船舶温室气体排放进行研究；确定由m e p c 审议 可行的温室气体减排战略2 2 。2 4 1 。 1 9 9 8 年m e p c 的第4 2 次会议上有两项重要决议：一是研究c 以排放问题， 采纳美国提出的认真研究船舶c 0 2 排放问题的建议，成立“项目指导委员会 ， 由挪威负责承担该项研究；二是确定i m o 责任和制定政策性文件，认定i m o 有 责任解决船舶温室气体排放问题，并应制定关于船舶温室气体减排的政策性文件 【2 5 】 o 2 0 0 3 年1 1 月，i m o 大会在伦敦召开，会上通过了关于船舶温室气体减排的 政策和实施的a 9 6 3 ( 2 3 ) 号大会决议，成为i m o 解决船舶温室气体排放问题的纲 第2 章能效营运指数( e e o i ) 综合分析 领性文件。该决议督促m e p c 确定并建立为达到限制或减少国际海运温室气体 排放所需的机制。包括：制定方法体系，以船舶温室气体排放指数表示温室气体 效率；优先建立温室气体排放基线；评估技术、营运、基于市场的解决方案；制 定导则，以指导温室气体排放指数系统在实践中的应用等。并提出，在制定温室 气体排放指数方法体系时，应将c a 作为主要的温室气体【2 6 - 2 8 1 。 2 0 0 4 年1 0 月，m e p c 的第5 2 次会议上在建立c d ，排放指标体系草案方面取 得进展，并且督促各成员采取行动实施该体系，并在下一次会议上报告。 2 0 0 5 年7 月，m e p c 第5 3 次会议上，通过了自愿临时试用的船舶c d ，排放 指数( i n t e r i mg u i d e l i n e sf o rv o l u n t a r ys h i pc 0 2e m i s s i o ni n d e x i n g ) 及“船舶c 0 2 排放指数自愿试用临时导则”。该指数是e e o i 的前身。同时，m e p c 认为i m o 关于温室气体排放导则中应该包括京都议定书中所有的六种气体 2 9 , 3 0 。 2 0 0 6 年1 0 月，m e p c 的第5 5 次会议上，考虑到由于燃烧石油放出温室气体 所导致的气候变化呈上升趋势，m e p c 同意建立一个具有时间表的工作计划，以 确认并建立一个实现限制c d ，排放所必须的机制【3 1 1 。 2 0 0 7 年7 月，m e p c 的第5 6 次会议上，时任i m o 秘书长m i t r o p o u l o s 提出 设立专家组评估船舶气体减排提案的动议得以通过。专家组将收集与商船队、燃 料消耗、燃料类型、气体排放等相关的数据，并评估其对健康和环境的影响。随 后，再仔细考虑各项减少船舶气体排放的提案，以及对航运业、石油业和燃料业 带来的影响【3 2 。4 1 。 2 0 0 8 年4 月，m e p c 的第5 7 次会议上，各缔约国经过讨论，基本就船舶温 室气体减排法规框架达成以下原则性共识：( 1 ) 强制性、平等适用于所有船旗 国；( 2 ) 能有效促进全球温室气体总量减排；( 3 ) 能够限制或至少可以使竞争 扭曲最小化；( 4 ) 符合成本利益；( 5 ) 采用基于目标的方法，而不是仅规定某 种方法；( 6 ) 基于环境的可持续性发展，不对全球贸易和发展造成不良影响； ( 7 ) 考虑能源效率领域的先进技术；( 8 ) 可以有助于提升和促进全航运业的技 术创新和研发；( 9 ) 实际、透明、无欺诈，并易于监督【3 5 0 7 1 。 风帆助航船舶典型航线能效营运指数研究 2 0 0 8 年1 0 月，m e p c 的第5 8 次会议上，审议了船舶温室气体减排的技术和 营运措施，包括新船能源效率设计指数( e e d i ) ，能源效率营运指数( e e o i ) 以及相关导则3 8 3 9 1 。 2 0 0 9 年7 月，m e p c 的第5 9 次会议上，通过了“e e d i 计算方法临时导则”、 “船舶e e d i 自愿验证临时导则”、“船舶能效管理计划制定导则( s e e m p ) ” 以及“船舶e e o i 自愿使用导则 。 2 2e e 0i 概述 1 9 9 7 年国际海事组织( n v l 0 ) 通过了关于船舶c d ，排放的8 号决议。关于 减少船舶温室气体排放方面，i m o 组织进一步通过了a 9 6 3 ( 2 3 ) 决议来要求m e p c 去建立一种船舶温室气体排放指数，并为这个指数的使用建立相关指导方 针。船舶e e o i 使用的指导方针的目的是： 1 ) i m oc 0 2 排放指示的目标是什么； 2 ) 船舶c o ，排放应该被怎样来测量； 3 ) 为了去减少船舶在全球气候变化方面的影响，e e o i 怎样使用才能对船 舶低排放起到帮助。 ( 1 )目标 这些指导方针的目标是在建立减少营运船舶温室气体排放机制的过程中，为 使用者提供帮助。这些指导方针为在营运中船舶能效指示提供了一个概念：在效 率的表述中，通过【吨( c 0 2 ) 吨海里】的形式来表达。指导方针目的在 提供一个可以被用作客观的、基于性能途径的计算方法的示例，以监控船舶运行 的效率。这些准则事实上是被推荐的，而且提出一种可行的作为运行指示的使用。 然而，在他们环保的管理系统中，船东，船舶操作者和相关当事人被邀请来执行 这些准则或者等效的办法；鉴于当改进船舶运行监控方案时，应该考虑法则条例 的采纳。 ( 2 ) 定义 1 ) 指数定义 第2 章能效营运指数( e e o i ) 综合分析 e e o i 最简单的定义是产生的c 0 2 量吨海里 2 ) 燃油消耗 燃油消耗( f c ) ：定义为在航行或是港口、一个航次或一段时期所有的燃 油消耗。例如，一天内，主机、付机、锅炉和焚烧炉的燃油消耗。 3 ) 航行距离 航行距离是指在一个航次或者一段时间内实际航行的距离( 航海记录簿中 的数据) 。 4 ) 船舶和货物类型 指导方针适用于所有承担运输工作的船舶。见下图2 1 ： 图2 1 船舶类型 f i g2 1s h i pt y p e s 货物：货物包括但不局限于以下：所有气体，液体和固体散货，普通货 物，集装箱装的货物( 包括空箱的回运) ，零担件货，超重货物，冷冻和速冻货 物，肋材及木材产品，装载在滚装船( 客船及客滚船) 上的运货车、轿车内的货 物。 5 ) 最大载重量及装载量 通常来说，最大载重量及装载量表达如下： 对于干散货船、液货船、气体船、滚装船和散货船来说，应该使用【吨 ( t ) 】作为计量单位； 风帆助航船舶典型航线能效营运指数研究 对于集装箱船来说，应该用标准箱的数量或者货物和集装箱的总吨来计 量； 对于集装箱一散货两用船来说，每个标准箱记为1 0 吨，空箱记为2 吨； 对于客船来说( 包括客滚船) ，应该用乘客数量或者船舶总吨来计量； 在一些特殊情况下，装载量应该有如下表达： 对于汽车轮渡来说，以汽车数量或者巷米来计量； 对于集装箱船舶来说，以标准箱( 满箱或者空箱) 来计量； 对于火车轮渡和滚装船来说，以铁路车辆和货运装置的数量、或者巷米 来计量。 对于船舶，例如可以混装车内有乘客的汽车，普通乘客和货物的滚装船来说， 船舶操作者希望考虑一些基于对他们的特定服务或者其他一些可能的参数或指 示的相关行业重要性的加权平均值形式。 6 ) 航次 航次通常定义是从一个港口离开到下一个港口离开的时期。相似的航次定义 也可以被接受。 ( 3 ) e e o i 的建立 e e o i 应该在一段时间内是船舶运转效率的代表值，这代表着所有的船舶贸 易格局。总称的e e o i 中关于基本计算过程的指导参见附则。 为了建立e e o i ，以下几个主要的步骤是需要的： 确定计算e e o i 的周期； 确定数据收集的来源； 收集数据； 把数据转化成适当的格式； 计算e e o i 。 注：没有运输货物的压载航行或是其他航行，也应该包括在内。为了船舶 安全或者在海上营救生命的航行不包括在内。 ( 4 ) 常规数据记录和记录程序 第2 章能效营运指数( e e o i ) 综合分析 理想情况下，使用的数据记录应该是统一的，这样能使信息比较容易核对和 分析来找到需要的信息。从船上收集来的数据应该包括航行距离、燃油的质量和 类型，还有所有影响c 0 2 排放量的燃油信息。例如：由加油单提供的燃油信息应 该满足m a r p o l 公约附则v i 的要求。如果在附则中使用给定的公式，那么航 行距离和燃油重量的单位应该用海里和吨来表达。 对于做出一个完整的评估来说，能够收集到关于船舶燃油类型和种类、航 行距离、货物品种的足够信息是至关重要的。航行距离是实际的航行距离，以航 海日志为准。燃油数量和燃油种类( 根据加油清单) 和航行距离( 根据航海日志) 能够通过附则或类似的公司手册上的描述记录。 ( 5 ) 监管和核实 1 ) 通则 基于常规基础的备有证明文件的程序应该被改进和保持。当建立监管程序时 应该考虑的要素包括一些几点： 鉴定影响性能的操作或作业； 鉴定有效的数据来源、测量方式及格式的技术规格： 鉴定频率和人员表现的衡量； 核实程序中的质量控制程序的保持。 这种形式的自我评估将会被重审，用于系统成功和稳定性的指示器，同时也 用于鉴别这些需要改正动作或者提高的领域 这些已建立的数据的来源应该适当的记录下来，这些数据建立的基础是将一 些困难或者难以分辨数据的计算和决定。这将为在这领域的提高提供帮助，对以 后的任何分析都会有帮助。 为减少船上工作人员的行政上的负担，推荐对于e e o i 的监控应该由岸基工 作人员利用甲板及轮机日志和油类记录簿等要求存在的记录上的数据来完成。必 要的数据可以由在i s m 法则下的内部核算及管理人员的日常检查来获得。 2 ) 移动平均数指示器 风帆助航船舶典型航线能效营运指数研究 作为船舶能量管理工具，移动平均数指示器，当使用时，应该适当地利用一 种数据性相关的、凭借最小时期或者一定数量的航次的方法论来计算。“数据性 相关”意味着对于每一条船设定标准的一段时期应该保持恒定，而且应该足够宽， 所以积累的数据块在选定的时期反映出一个对于所述的船舶操作的合理的平均 值。 ( 6 ) 准则的使用 方法论和e e o i 的使用在这些准则中有所描述，而且提供了一个关于二氧化 碳排放的船舶g h g 效率评估的一个透明、公认的方法的这样一个例子。这些准 则被认为是公司环保管理体系的实现是合适的。 在已经建立的环保管理体系中e e o i 的实现应该与其他任何选定的指示器的 实现相一致，而且应该遵循公认标准中的要素( 计划、实现和操作、检查和纠正 行为、管理重审) 当使用e e o i 作为性能指示器时，随着时间的推移，指示器应该提供一个关 于实时性能和趋势的考虑的基础。 一种方式可以基于e e o i 数据来设定内部性能准则和目标。 ( 7 )附则 1 )通则 附则的目标是为了在船舶管理中提供一个指南关于e e o i 在数据上的计算。 2 ) 数据来源 原始数据来源应该是船舶记录簿( 航海日志、轮机日志、修船记录簿和其他 官方记录) 。 3 ) 燃油质量到c 优质量的转换因素( c f ) c f 是在碳含量基础上燃油消耗( 以吨来计算) 和c o ，释放( 以吨来计算) 的一个无量纲的转化因数。c f 值如下： 第2 章能效营运指数( e e o i ) 综合分析 表2 1 燃油质量到c 0 2 质量的转换因素 t a b2 1f u e lm a s st o c 0 2m a s sc o n v e r s i o nf a c t o r s 燃油类型r e f e r e n c e 碳含量 c f ( 吨c 0 2 吨燃油) 1 柴油汽油i s 08 2 1 7g r a d e s0 8 7 53 2 0 6 0 0 0 d m xt h r o u g hd m c 2 轻油( l f o ) i s 08 2 1 7g r a d e so 8 63 1 5 1 0 4 0 r m at h r o u g hr i n d 3 重油( h f o ) i s 08 2 1 7g r a d e so 8 53 1 1 4 4 0 0 r m et h r o u g hp , m k 4 液化石油气 p r o p a n e o 8 1 93 0 0 0 0 0 0 ( l p g )b u t a n e0 8 2 73 0 3 0 0 0 0 5 液化天然气 0 7 52 7 5 0 0 0 0 ( l n g ) 4 ) e e o i 计算 对于一个航次来说，e e o i 基本的表达被定义为： 彤x c 毋 e e o i = 一 ( 2 1 ) m c a r g 。d 一个时期或者许多个航次的平均指数被计算为： 矿) 砒懈皿张专忘j 可 q 2 标注： j 是燃油类型； - i 是航段数； f c i j 是在航段i 中消耗的j 种燃油的质量； 风帆助航船舶典型航线能效营运指数研究 c f j 是j 种燃油的燃油数量到c 0 2 数量的转换因数； m c a r g o 是货船的载重量( 吨) 或者是工作量( 乘客或者t e u 的数量) 或者客船的总吨位； d 是营运船舶航行的距离( 以海里为单位) 。 e e o i 的单位取决于船舶载货量的计算方法，例如：吨c 0 2 ( 吨海里) ， c 0 2 ( t e u 海里) ，c 0 2 ( 人海里) 等等。 应该注明的是在公式2 2 中没有给出对于在一个航段i 中的e e o i 平均指数 的例子。 5 ) 滚动平均数 滚动平均数可以用于计算一段合适的时间( 1 年，接近一个航次和时间) 或 者几个航次( 6 1 0 个航次) 。在统计学上接近最开始的平均时间。这样，在一段 时间或几个航次的滚动平均e e o i 值将由下面的公式2 2 计算。 6 )数据 对于一个航次或一段时间，在连续的航行条件下，燃油消耗、货物数量、航 行距离要在下面的表格中记录。 表2 2 c 0 2 指数报告表 t a b2 2 c 0 2i n d i c a t o rr e p o r t i n gs h e e t 船舶类型和名字 航段或者航行和靠港的燃油消耗( 以吨为单位)航行或时间数据 天数( i ) 距离燃油类型燃油类型 燃油类型货物 ( )( )( )( 吨或其( 海里) 他) 1 2 3 第2 章能效营运指数( e e o i ) 综合分析 注意：如果载货量为0 ，仍然要记录消耗的燃油。 7 ) 克吨海里转换为克吨千米 二氧化碳指示器将会把克吨海里转换为克吨千米，乘以系数o 5 4 。 8 ) 举例： 下面有一个压载航次的数据，这个例子根据报告单中的数据来说明如何运用