5 000 HP双燃料PSV绿色船舶规范适用性分析

吴文成

（中海油田服务股份有限公司，河北廊坊065201）

5 000 HP双燃料PSV绿色船舶规范适用性分析

吴文成

（中海油田服务股份有限公司，河北廊坊065201）

以5 000 HP双燃料平台供应船为研究对象，依据中国船级社（CCS）颁布的《绿色船舶规范》（2015）内容及要求，对以LNG/燃油双燃料电力推进PSV船型的规范适用性进行初步的分析讨论。研究工作对需要申请绿色船舶符号的PSV工程类船型，明确电力推进PSV的EEDI计算方法并提出了一个建设性的意见并有一定的参考意义。

平台供应船；LNG/燃油双燃料；电力推进；绿色船舶规范

Abstract:Taking a 5 000 HP dual fuel（DF） PSV as an example，this paper gave a preliminary analysis of the applicability of the rule and requirement from CCS Green Ship Rule （2015）to LNG/diesel oil DF electrical driven PSVs.The study could be used as reference for such engineering vessels as PSVs and OSVs applying for Green Ship notation.The calculation method of EEDI of electrical driven PSVs was determined and suggestions were presented accordingly.

Keywords:platform supply vessel（PSV）；LNG/diesel oil DF；electrical driven；rules for green ships

0 前言

5 000 HP双燃料平台供应船 （5 000 HP DF PSV）是一艘以 LNG/柴油为双燃料动力［1］，采用双全回转舵桨电力推进，按无限航区设计，服务于中国近海油田的船舶。该船完成了可行性研究，按拟取得Green Ship的船级符号设计。本文以该船为研究对象，依据中国船级社（CCS）颁布的《绿色船舶规范》（2015），展开规范适用性分析研究。CCS《绿色船舶规范》尚未指定电力推进PSV的EEDI计算方法，本文采用等效功率原则对PSV EEDI进行等效计算，对电力推进方式船舶的EEDI计算作初步探讨研究。

1 绿色船舶规范要求

CCS颁布的《绿色船舶规范》要求绿色船舶目标包括环境保护、能效和工作环境三个方面。

1）环境保护目标为：减少船舶对海洋、陆地、大气环境造成污染或破坏。

2）能效目标为：减少船舶营运所产生的二氧化碳排放量，提高船舶能效水平。

3）工作环境目标为：改善船员工作和居住条件、降低船员劳动强度。

1.1 实现环境保护目标的功能要求

1）船舶除应满足MARPOL公约所有适用要求外，还应在设备、布置、操作和维护上进一步减少油类、生活污水、灰水、垃圾排放和空气污染的风险；

2）船舶防污底系统不应含有生物杀灭剂；

3）船舶除应满足《国际船舶压载水及沉淀物控制和管理公约》所有适用要求外，还应在设备、布置和操作上进一步降低压载水有害水生物及病原体污染的风险；

4）船舶的设计、建造和维修采用对人类和海洋生态无害的材料。

1.2 实现能效目标的功能要求

1）结合设计措施和有效操作控制，使船舶在同等效益下降低能源消耗；

2）在船舶安全前提下，用于船舶推进、船上人员生活、辅助机械正常运作所需的能源应最大限度采用清洁能源；

3）对于新建船舶，能效按照能效设计指数（EEDI）评价，船舶EEDI应至少满足IMO EEDI基线要求；对营运船舶，能效的改进按照能效营运指数（如EEOI）评价，船舶上应备有船舶能效管理计划（SEEMP）。

1.3 实现工作环境目标的功能要求

1）船舶结构、舱室布置和设备的安装应使船舶产生的振动和噪声危及人员健康的风险降至最小；

2）采用自动化设备尽可能减少人员的劳动强度。

2 环境保护目标设计

Green Ship I/II/III附加标志中环境保护要素主要包括：

1）防止油类污染；

2）防止有毒液体物质污染；

3）防止海运包装形式有害物质污染；

4）防止生活污水及灰水污染；

5）防止垃圾污染；

6）防止空气污染；

7）防止压载水有害水生物及病原体转移污染；8）防止防污底系统污染；

9）防止船舶拆解造成的污染。

2.1 防止油类污染

该船防止油类污染设计满足Green Ship I/II相关技术要求，不满足本规范Green Ship III 3.4.2（1）和（2）规定，具体设计如下内容：

舱底水油水分离器：舱底水油水分离器容量取决于船舶总吨位，该船总吨位约2 100，则设1台舱底水油水分离器，容量为1 m3/h，其排放≤15×10-6，满足MEPC.107（49）决议。目前所选舱底水油水分离器可以达到Green Ship II的相关要求，尚不满足Green Ship III对机舱含油舱底水排出物含油量应不超过5×10-6的要求。

舱底水舱：在船舶正常运行时间内，机舱内所产生的舱底水均流入污水井，后由舱底泵抽出后排入舱底水舱。

舱底水舱的最小容量V可以按式（1）计算：

该船配有3台主发电机组1 314 kW，总功率P为3 942 kW。

则该船舱底水舱最小容量为3.46 m3，该船舱底水舱实际舱容6.5 m3，满足Green Ship II的设计要求。PSV单航次共航行220 n mile（往返）、用时为7.5 d。若舱底水全部留存船上并排至接收设施，则6.5 m3舱底水舱容不能满足Green Ship III的要求。

2.2 防止有毒液体物质污染

该船满足防止有毒液体物质污染的规范要求情况见表1所示。

2.3 防止海运包装形式有害物质污染

该船满足防止海运包装形式有害物质污染的规范要求情况见表2所示。

表1 防止有毒液体物质污染规范要求

表2 防止海运包装形式有害物质污染规范要求

2.4 防止生活污水及灰水污染

该船防止生活污水及灰水污染相关设计满足部分Green Ship I/II/III相关技术要求。

1）生活污水处理装置：该船设1台生活污水处理装置，处理量 30 P，满足 MEPC.159（55）决议，可以同时处理生活污水和灰水。

2）集污舱：该船设1只集污舱，用于储存黑水和灰水，舱容23.1 m3。灰水每天最大产量约6 m3，黑水每天最大产量约3 m3，所需舱容为9 m3。集污舱可以容纳短期临时靠港时所产生的生活污水和灰水。

2.5 防止垃圾污染

该船满足防止垃圾污染的规范要求情况见表3所示。

表3 防止垃圾污染规范要求

2.6 防止空气污染

该船设计满足部分Green Ship相关技术要求，但不满足本规范 Green Ship II，3.3.7 （2）3/4规定，如申请Green Ship II/III，制冷装置订货时需加配设备；该船未设置废气清洁系统；该船设有中央空调系统，制冷剂R404A，不属于消耗臭氧物质，满足Green Ship II/III的相关技术要求；该船消防系统主要包括水消防、CO2灭火系统以及干粉灭火器。

2.7 防止压载水有害水生物及病原体转移污染

该船设计满足《国际船舶压载水及沉淀物控制和管理公约》，在设备、布置和操作上进一步降低压载水有害水生物及病原体污染的风险，满足Green Ship I/II/III的相关技术要求。

2.8 防止防污底系统污染

从船舶建造和运营维护保养的源头不用含有有机锡化合物的防污底系统。该船满足国际控制船舶有害防污底系统公约，提供防止污底系统符合证明/证书，满足Green Ship I/II/III的相关要求。

2.9 防止船舶拆解造成的污染

从船舶建造和运营维护保养的源头做好有毒有害物质清单管理。该船满足《2009年香港国际安全与环境无害化拆船公约及其相关导则（简称拆船公约）》，满足Green Ship I/II/III相关技术要求。

3 能效目标设计

3.1 一般要求

船舶能效要素包括船舶设计能效和船舶营运能效。其相关附加标志如下：

1） 船舶设计能效附加标志：EEDI（I/II/III）。

2） 船舶营运能效附加标志：SEEMP（I/II/III）。

下列资料应提交批准：

1）船舶能效设计指数（EEDI）技术案卷和Attained EEDI计算程序及计算结果，或类似文件；

2）船舶能效管理计划（SEEMP）。

3.2 适用船型

绿色船舶规范附录1 Attained EEDI计算公式仅适用于规范2.2.1条中所定义的12种船舶类型。

具体为散货船、气体运输船、液货船、集装箱船、杂货船、冷藏货船、兼用船、客船、客滚船、滚装货船、车辆运输船、车辆运输船和近海供应船。

其中，近海供应船定义如下：

1）主要从事给近海平台运送物料、材料及设备的船舶；

2）设计为起居处所和驾驶室等上层建筑在船舶前部，用于海上装卸货物的露天载货甲板在后部的船舶。

绿色船舶规范规定12型船舶中具有柴油—电力推进、透平推进或混合式推进系统的船舶，由CCS船级社给予特别考虑，目前尚无明确规定。

5 000 HP DF PSV可以参照规范所规定的近海供应船要求。5 000 HP DF PSV采用电力推进方式，CCS尚未将电力推进船舶EEDI计算纳入绿色船舶规范，本文采用等效功率原则对PSV EEDI进行等效计算，对电力推进方式船舶的EEDI计算作初步的探讨研究。

3.3 PSV EEDI估算

EEDI计算首先要求确定PME，该船推进电机功率1 400 kW×2台，考虑到电力推进效率91%，相当于配置2台1 540 kW主机，采用常规推进方式。

3.3.1 Attained EEDI等效计算

依据绿色船舶规范附录1 Attained EEDI计算指南估算。

Attained EEDI是指船舶能效设计指数，是衡量船舶能效水平（以g/t·n mile计）的一种方法，其数学计算公式见式（2）。

式中：C——碳转换系数，取3.206（柴油），2.750（LNG）；

vref——航速，取12.5 kn；

DWT——载重吨，取1 800 t；

PPTO（i）——轴带发电机功率，取0 kW；

PPTI（i）——轴带发电机功率，取0 kW；

PME（i）——主机功率，取1 155 kW；

主机数量：2台；

PAE（i）——辅机功率，取154 kW；

Peff（i）——取0 kW；；

PAEeff（i）——取0 kW；

SFCME（i）——主机耗油率：

燃气模式取 7.9 g/kW·h（油）+188.3 g/kW·h（LNG）

燃油模式取204.9 g/kW·h

SFCAE（i）——辅机耗油率：

燃气模式取12.7g/kW·h（油）+212.63g/kW·h（LNG）

燃油模式取228.9 g/kW·h

fj——补偿船舶特殊设计因素的修正系数，取

1.0；

fi——对载重量的修正系数，取1.0；fc——舱容量修正系数，取1.0；

fw——代表性海况修正系数，取1.0；

feff——能效系数，取0

将上述参数带入式（2），分别对燃气模式和燃油模式进行EEDI计算：

燃气模式：Attained EEDI=60.04

燃油模式：Attained EEDI=72.47

由此可以发现：5 000 HP DF PSV燃气模式下EEDI要优于燃油模式。

3.3.2 Reference line value计算

船舶基准线值（Reference line value，RLV）由式（3）及相关参数确定：

近海供应船：a=9 992.2；b=1 800 t；c=0.619，代入式（3），可得：

船舶的Attained EEDI值应小于等于该类船舶的Required EEDI值，即：

Attained EEDI≤Required EEDI=（1-X/100）×RLV式中：RLV——指船舶基准线值；

X——指用于确定每一绿色船舶附加标志的Required EEDI要求的折减系数

船舶设计能效设计要求见表4。

表4 船舶设计能效设计要求

由表 4可以发现：5 000 HP DF PSV Attained EEDI可以满足Green Ship II的要求，其双燃料模式下EEDI可以达到Green Ship III的要求。

3.4 船舶能效管理要求

授予绿色船舶附加标志所对应的营运能效附加标志见表5。

表5 船舶营运能效要求

制定SEEMP和建立船舶营运能效管理体系是船级社针对船东、船舶营运人、航运公司所做的要求。目前，该船尚未安装诸如航线优化、船体生物污垢监测等实时监测的软件。

4 工作环境目标设计

4.1 机舱自动化等级

工作环境中的船舶机舱自动化等级要求见表6。

表6 机舱自动化等级要求

该船轮机入级符号为★CSM AUT-0 Natural Gas Fuel，机舱自动化等级满足Green ship III要求。

4.2 振动与噪声等级

工作环境中的振动与噪声等级要求见表7。该船噪声量级满足ISO 2923:1996的要求，振动量级满足ISO 6954:2000的要求，且该船振动量级和噪声量级满足Green Ship I/II/III的要求。

表7 振动与噪声等级等级要求

5 结语

针对5 000 HP DF PSV满足CCS《绿色船舶规范》（2015）的环境保护目标、能效目标、工作环境目标三方面功能要求，研究分析了该船所展开的相关设计。研究工作对需要申请绿色船舶符号的PSV工程类船型，明确电力推进PSV的EEDI计算方法提出了建设性的意见并有一定的参考意义。

［1］中国船级社.天然气燃料动力船舶规范［M］.北京：人民交通出版社，2017.

Study on the Applicability of Rules for Green Ships to a 5 000 HP Dual Fuel PSV

WU Wen-cheng

（China Oilfield Service Limited，Hebei Langfang 065201，China）

U674.2

A

1001－4624（2017）01－0051－05

2017-03-05；

2017-05-25

吴文成（1963—），男，工程师，从事海洋石油支持船运营与管理工作。