某28 000DWT散货船EEDI分析研究

谢春梅

（1.上海交通大学 船舶与海洋工程学院，上海 200240；2.南通职业大学 技师学院，江苏 南通 226006）

0 引言

在全球各国对节能减排要求日益提升的背景下，低碳经济已成为全世界共同的要求。EEDI是船舶消耗的能量换算成CO2排量和船舶有效能量换算成CO2排量的比例指数，其是全球温室气体排放量急剧倍增的背景下提出的新概念，是在航运业，造船业对全球气候变暖越来越严重的情况下提出并实施的一个指标。EEDI从一开始提出到正式通过，在15年中联合国气候变化框架公约机构、国际海事组织、国际民航组织、IACS、其他国际组织和会员国都参与了相关工作。无论是欧洲和美国、日本和韩国等传统的造船大国，还是中国、印度等新造船大国，都在积极为航运业减排工作的顺利实施作出贡献。[1]本文围绕28 000DWT散货船的船型尺度、主要性能、基本布置以及内部结构等，提出了散货船EEDI这一概念，并结合EEDI的定义、计算以及参考线等提出一系列的改进措施提高散货船EEDI。

1 散货船主要参数

本文研究的对象为某28 000DWT散货船，其设计为一艘近海航区航行，单螺旋桨、单柴油机驱动，单甲板、单壳散货船的设计。该船适用于运输煤、矿砂、盐、谷物、钢板、袋装水泥、木板等散装货物，甲板及舱盖上不装载货物。总长176.00m，水线长169.75m，垂线间长166.00m，型宽24.80m，型深14.10m，设计吃水9.90m，在比重为1.025t的海水中，设计吃水下的载重量约为28 000t。

本船主机在90%额定功率输出（3 996kW）时，船舶在设计吃水状态下，考虑15%的海上裕度时，服务航速约10.5节。主机在CSR（90%MCR，3 996kW）且加5%余量时，理论油耗为178g/kW·h，日耗油量约为17.9吨。本船续航力约为3 500海里。主机数量1台，型号6S35MC，二冲程、单作用、直流扫气、可逆转、带有废气涡轮增压器的十字头式低速船用柴油机。最大持续运转：4 440kW×173r/min，正常持续运转：3 996kW×166.8r/min。根据ISO要求，保证在台架试验条件和燃油低热值42 707kJ/kg时燃油油耗为MCR+5%。NOx排放需满足IMO要求。

2 散货船EEDI计算

散货船EEDI是衡量该类型船舶CO2排放能效的一个重要指标，是散货船设计时每单位装载散货创造的社会效益而产生的环境成本（CO2的排放量指标）。散货船的EEDI应进行如下设计：由于散货船设有主机推进系统，故优先考虑对应的主机部分；同时要考虑实际船的载重量或是总吨位；船在9.9m的吃水下，应达到10.5Kn航速。[2]考虑最大装载工况下的节能减排，可得出EEDI公式，如式（1）所示。

式中，CF为燃油的碳转换系数，燃油类型不同值也不同；P为主机柴油机的计算功率；Capacity为该船的载重量；Vref为船舶的航速；SFC为柴油机燃油消耗量；fi为Capacity的修正系数；fj为冰区加强修正系数；fw为其他因素影响船舶航速降低的修正因数；feff为能效创新系数。

因此得出该EEDI公式中的分子部分表示散货船在实际作业过程中消耗燃油所转换成CO2的排放量；而分母部分表示为散货船的最大载重量（Capacit）)和航速（V）的乘积，并考虑了Capacity的修正系数以及航行过程中受到地质和水域风浪等作用影响的修正系数。[3]

根据散货船的基本资料及主要技术参数，可得出：CF=3.114；P=3 330 KW；Capacity约为28 000 t；Vref=10.5 kn；SFC=178 g/kWh；fi=1；feff=1。

结合以上参数，可得到散货船的EEDI，如式（2）所示。

在此计算得到的EEDI值，目前仅仅对散货船的能效提供一个比较直观的数据计算，从整体上有一个评价的计算标准，然而这种判断能效指标的还不能作为国内此类船舶的评价指标。主要是因为散货船的资料有限，无法结合大量的统计资料进行一个参考线公式，所以只能进行简单计算，但是对后续的散货船的能效指标可以提供借鉴作用。

3 EEDI参考线

由于本文只是研究散货船，因此结合国外的散货船样本的参考线进行回归分析，以便于计算出28 000DWT散货船的参考值，如图1所示。[4]通过该图可以发现20 000DWT散货船的EEDI得到数据分布相对集中，可以得到比较精确的参考线，如式（3）所示。

图1 散货船EEDI计算结果（DWT>20 000t）

其中R2=0.851 6。国内散货船的样本船型不同，我国的散货船EEDI参考线公式与国际通过的参考线公式相比，系数也比较相近，而相关度更高。这样这个结果可以为28 000DWT散货船参考值计算，如式（4）所示。

28 000DWT散货船EEDI实际计算值小于参考值，发现该船能效指标满足要求。然而为了更好地控制能效指标，可以对该船的载重量、主机功率、航速等方面进行分析。

4 改进措施

4.1 增加载重量

要研究28 000DWT散货船的载重量与EEDI之间的关系，首先需进行以下说明：主机6S35MC型（1台）的功率：最大持续运转为4 440kW×173r/min；正常持续运转为3 996kW×166.8r/min，且保持不变；Capcity进行均匀递增；通过海军系数法对航速进行换算。由此可得出V1，如式（5）所示。

计算不同载重量与EEDI的之间关系，对载货量进行每500t均匀递减。装重量与EEDI的关系如表1所示。

表1 装重量与EEDI的关系

从表1可知：随载重量的增加，排水量相应增加，航速有较小范围的降低，但航速增加引起的EEDI值变化大于因载重量降低而引起的EEDI变化。所以，载重量增加反而降低EEDI的数值。载重量增加，EEDI（要求值）曲线将呈小幅度降低趋势，同时EEDI的衡准指标为：EEDI（计算值）

4.2 降低主机功率

要研究28 000DWT散货船的主机功率与EEDI之间的关系，首先需进行以下说明：载重量维持原来；主机功率以100 kW均匀降低；航速可通过以下公式来计算，由此可得出V1，如式（6）所示。

计算不同主机功率与EEDI的之间关系，对主机功率进行每500均匀递减。主机功率与EEDI的关系如表2所示。

表2 主机功率与EEDI的关系

从表2可知：随主机功率的降低，航速有较小范围的下降，进而引起EEDI变化。所以，EEDI随着主机功率降低而减小。由EEDI（要求值）曲线可知，EEDI（要求值）数值保持不变，同时满足EEDI的衡准指标为：EEDI（计算值）

4.3 降低航速

要研究28 000DWT散货船的航速与EEDI之间的关系，首先需进行以下说明：载重量保持不变；航速以0.25kn均匀降低。主机功率P1的计算如式（7）所示。

航速与EEDI的关系如表3所示。

表3 航速与EEDI的关系

从表3可知：随航速的降低，功率相应下降，而引起的EEDI也随着下降。由EEDI（要求值）曲线可知，航速减小，EEDI（要求值）曲线保持不变。同时满足EEDI的衡准指标要求：EEDI（计算值）

4.4 同时增加载重量和减小主机额定功率

要研究28 000DWT散货船的载重量和主机功率的变化与EEDI之间的关系，首先需进行以下说明：主机功率以1 000 kW均匀降低；Capcity进行均匀递增；通过海军系数法对航速进行换算。主机功率V1的计算如式（8）所示。

计算同时提高载重量和降低主机功率与EEDI的之间关系，如表4所示。

表4 同时增加载重量和减小主机额定功率时对EEDI计算值的影响

表4可知：随着载重量的增加与主机功率降低，排水量上升，航速也下降。所以，载重量的增加同时主机功率降低可以增加EEDI。EEDI的衡准指标为：EEDI（计算值）

5 结束语

本文主要围绕28 000DWT散货船的船型尺度、主要性能、基本布置以及内部结构，提出了散货船EEDI这一概念，进而提出一系列的改进措施提高散货船EEDI。计算结果显示，28 000DWT散货船EEDI数值小于参考值，满足能效指标。本文从载重量、主机功率、航速等角度得出了其不同改进措施对EEDI都有不同程度地提高，而载重量和主机功率两者同时改进产生的效果最明显，这为今后更好控制散货船CO2排放量奠定理论基础。

[1]李彦庆,王传荣,王晶,等.降低 EEDI任重道远[N].中国船舶报，2010-01-15(5).

[2]张丽瑛.船舶能效设计指数及其未来对船舶业的影响[J].中国水运,2011(1):1-3.

[3]彭传圣,李庆祥.船舶能效设计指数及其影响[J].航海技术,2010(5):46-48.

[4]李百齐,程红蓉.关于EEDI衡准基线的研究[J].中国造船,2010(4):51-57.