船舶能效设计指数和能效营运指数介绍及分析.doc

摘要：控制CO2排放一直是航运界关注的焦点，国际海事组织（IMO）海洋环境保护委员会第62次会议以MARPOL公约附则VI修正案的方式通过了具有强制实施效力的全球温室气体减排规定。对船舶能效设计指数（EEDI）和能效营运指数（EEOI）进行分析和研究，并对可采取的减少CO2排放措施进行探讨。
关键词：船舶，CO2排放，能效设计指数，能效营运指数
现代工业发展对人类生存环境的影响日益严重，其中很严重的问题之一就是化石燃料的广泛使用产生了大量的CO2。目前，CO2被认为是最主要的人为温室气体。温室气体在大气层中聚集从而形成了很严重的温室效应，给人类的生存环境造成了巨大的威胁。为了全人类的共同利益，必须在全球范围内对CO2排放进行控制。
一、CO2排放和温室效应
近年来，温室气体排放问题引起世界范围的广泛关注。温室气体是指大气中能够吸收热和反射红外线的一类气体。地球上温室气体很多，诸如水蒸气、CO2、甲烷、氮氧化物、臭氧以及氟氯化碳等都属于温室气体，并且很难界定各种温室气体对于热辐射的吸收和反射作用。为什么目前科学界确认的温室气体只有CO2，并将全球变暖的主要原因归咎于CO2呢？
碳是形成生命的最重要的元素。千万年来，地球表面上的山川、海洋、大气、生物的各种运动不断产生和吸收着CO2，并且以它自己的方式在山川、海洋、大气、生物中进行循环，碳的总量基本上是平衡的。人类进入工业社会以来，由于大量使用化石燃料，如煤炭、石油等，将原来固定在地壳深处的碳挖掘出来，通过燃烧使得大量CO2排放到大气中，而目前生态环境的破坏导致植被减少，使植物吸收CO2的能力也大为减弱，地表的碳平衡被严重破坏。
大气中CO2含量的增加导致了严重的温室效应，使气候变暖，冰川融化，海平面上升，给全球经济造成巨大的损失。事实上，更严重的问题是由于全球气候变暖导致冰川融化，会将原来被冰川吸收的另外一种温室气体——甲烷也释放出来，形成一种无法控制的正反馈效应，将会给整个人类造成灭顶之灾，这才是目前在全世界范围内努力控制CO2排放的真正原因。2009年12月在哥本哈根举行的联合国气候变化大会认为，气候变化是我们这一时代面临的巨大挑战，必须在全球范围内大幅度削减CO2排放，控制全球温度升高，并确定了在本世纪内全球温度升高不超过2℃的指标。
海运是能源效率最高的运输方式，各种不同运输方式的CO2排放量相对值如图1所示川。作为最主要的船舶推进机械，低速柴油机的CO2排放量在热机中是最低的。但由于在世界范围内船舶数量众多，船舶柴油机的功率巨大，因此其所消耗的能源和产生的排放数量也是非常可观的。据IMO2009年发表的第二次温室气体研究报告，2007年国际船舶运输业的CO2排放量为8.70亿，占全球CO2总排放量的2.7%。由于其总量巨大，并且随着国际贸易的迅速增长，国际海运CO2排放被广为关注。
IMO对于船舶运输引起的温室气体排放的控制方式主要是制定各种规则，如IMO在2009年的第59次海洋环境保护委员会（MEPC）会议上通过了《新船能效设计指数（EEDI）计算方法的临时指南》《新船能效设计指数自愿验证临时导则》以及《自愿使用船舶能效营运指数（EEOI）的指南》。2011年7月，在IMO召开的MEPC第62次会议上，具有强制性的国际航行船舶温室气体（GHGs）减排措施，以《国际防止船舶造成污染公约》（MARPOL公约）附则VI修正案的形式，由缔约国一致通过。这标志着世界首部行业性的具有强制实施效力的全球温室气体减排规定就此诞生。
MARPOL公约附则VI为“防止船舶造成空气污染规则”，其修正案在附则VI中新增了第4章，对有关船舶能源效率方面作出了规定。该规定适用于400总吨及以上的船舶，并预计将在2013年1月1日正式生效。

二、船舶能效设计指数
船舶能效设计指数，简称EEDI（EnergyEfficiencyDesignIndex），是在船舶设计阶段，对于每单位船舶运输量（货运量）所产生的CO2排放的一个估算。EEDI只是一个设计指标，其考虑船舶在设计工况下产生CO2排放的主要因素和可能的改进手段，并鼓励船舶设计单位、造船厂、设备制造厂采取各种措施来改进船舶能效，促进技术进步和革新，而与船舶的运营情况无关。采用船舶能效设计指数，就是要在船舶设计阶段提高船舶运输量并通过各种手段降低CO2的排放量。
根据IMO《新船能效设计指数（EEDI）计算方法的临时指南》，EEDI可表示为（1）式中，分子部分为航运产生的CO2的排放量，分母部分表示设计航速下的总货运量。
为了更好地理解式（1），可参考IMO《新船能效设计指数（EEDI）计算方法的临时指南》提供的典型推进系统图（图2），图2中包括主机、副机、锅炉、轴带发电机以及废热回收装置。主机主要用于船舶推进，并通过轴带发电机提供动力，此