7.5万吨油轮EEOI实船计算与分析

李 哲

本文以某7.5万吨油轮作为研究对象，利用船公司积累的相关营运数据对船舶能效营运指数进行统计分析，其结果虽不能以点带面，但相信对航运公司的船舶营运和管理具有一定的参考意义。

一、相关定义和计算公式

1.能效营运指数（EEOI）平均值的计算

如要获得某段时间或多个航段的船舶能效营运指数平均值，则计算公式为：

2.航行里程、载航里程、载航比

（1）航行里程——记录在航海日志上的实际航行距离（见《船舶EEOI自愿应用导则》）。

（2）载航里程——载货航行的里程。

（3）载航比——载货航行里程与航行里程的比值。

二、7.5万吨油轮多航次EEOI的计算与分析

1. 7.5万吨油轮EEOI的计算

本文通过对某7.5万吨油轮在2014年、2015年、2016上半年共计70个航次的实际营运情况进行统计、计算，得到该轮船舶能效营运指数，并针对影响船舶营运指数的相关参数进行单独分析。

该7.5万吨油轮的停靠地为国内外各个港口，以国内港口为主，且在每个港口都装卸货；每个航次燃油消耗量主要为船舶主机、副机、锅炉，CO2排放因子为3.114 4。如果将上一个航次的货物卸载完成时间作为本航次的开始时间，将航次货物的全部卸载完成时间作为本航次的结束时间，那么通过统计燃料油的加装和消耗情况确定本航次的燃油消耗量，就要把在港装卸货期间燃油的消耗量计算在内。该轮在各个港口活动频繁，为获取更加准确的数据，需要对其每个航次分别计算：先通过对70个航次的载货量、航行距离以及船舶耗油量等综合计算，得到各航次船舶的EEOI值，再经过处理，将70个航次的EEOI整理为柱状图（如图1所示）。

图1 各航次EEOI计算柱状图

2.航线对EEOI的影响

从EEOI计算柱状图中可以看出，EEOI的取值范围大致分为3段。根据航线和时间的不同，把这70个航次分为三组进行分析：第一组是第1到23个航次的EEOI值，波动幅度较大，船舶航线为国际航线；第二组是第24到46航次的EEOI值，波动较为平缓，船舶往返于固定的两港之间；第三组是第47到70个航次的EEOI值，波动剧烈，船舶往返于国内多个主要港口（因航线较为混乱，载货量和载货里程变化较大，并时有货油加温）。

通过对三组航次EEOI值的统计，得到每组EEOI的平均值、最大值、最小值和方差（如图2所示）。第一组的EEOI平均值为39.8，低于第二组和第三组，说明在国际航线运送货物过程中EEOI值最小，船舶的有效利用率较高，CO2的排放量较低，经济性较好；第二组的EEOI平均值为65.3，处于中间水平，说明在国内固定航线航行的油轮经济性低于在国际航线航行的船舶；第三组的EEOI平均值最大，说明在国内航线不固定的情况下单位每海里CO2排放量最大，经济效益最低。方差是数据与平均数之差的平方和，是衡量一组随机变量或一组数据离散程度的度量。方差越大，这组数据的离散程度越大。根据方差大小确定，EEOI在组内的波动由小到大的排列顺序为第二组、第一组、第三组。

通过上述分析可知，油轮航行的航线对EEOI值的影响巨大。7.5万吨油轮在国际航线航行时，EEOI低于国内航线，国内固定航线的EEOI低于不固定航线。

图2 三组EEOI统计

3.主机、副机及锅炉对EEOI的贡献率

为探究船舶主机、副机、锅炉在航行和停靠港过程对船舶EEOI的影响，需要分别对比船舶的主要耗油设备在航行和停靠港时的耗油量对EEOI的贡献率（如图3～5所示）。

图3 第一组主机、副机、锅炉对EEOI的贡献率

图4 第二组主机、副机、锅炉对EEOI的贡献率

油轮的耗油设备主要为主机、副机和锅炉，将三者对EEOI的贡献率进行对比分析，可为降低油船EEOI提供一定的参考依据。

图5 第三组主机、副机、锅炉对EEOI的贡献率

对于以柴油机作为动力的船舶而言，主机为船舶航行提供前进的动力。副机作为发电机的原动机，为整船提供足够的电力。锅炉在油轮中的用途多于其他类型的船舶：油轮锅炉所产生的蒸汽，除常规用途外，还被用于货油加热；为保证货物装卸顺利进行，大多油轮在货油操作之前都要把货油加热至指定温度；另外，油轮在进行压载水及装卸货油等操作时往往也需要有大量的蒸汽作为动力。

对比三组主机、副机、锅炉对EEOI的贡献率会发现，第一组国际航线的各航次主机和锅炉耗油比率变化较为剧烈；第二组国内固定航线的各航次主机、副机和锅炉对EEOI的贡献率都维持在相对稳定的状态；第三组虽在国内航行，但是港口不固定使主机与锅炉对EEOI的贡献率出现此消彼长的态势，船舶用电则保持在较为稳定的水平，副机对EEOI的贡献率也基本维持稳定。

通过对比可知，7.5万吨小型油轮的航线变化，使主机、锅炉对EEOI的贡献率影响较大。为更加直观地表现主机、副机和锅炉在三个组中的比例大小，可对EEOI的贡献率求平均值（如图6所示）。

图6 主机、副机、锅炉对EEOI的贡献率平均值

在第一组国际航线中，主机对EEOI的平均贡献率高于锅炉对EEOI的平均贡献率的主要原因是国际港口之间的航行距离相对较大，在海上航行的过程中较少对货油进行加热，往往只是在进卸货港前将货油加热至指定温度。在国际航线中，用于船舶推进的燃油多于国内航线，但是锅炉所消耗的燃油量（基本与主机持平）同样不容小觑。第二组和第三组同为国内航线，各港口间的距离短于国际航线，主机油耗相对较少，并且为保证货油在装卸过程中所需要的温度，在航行中常对货油加热，从而使得用于锅炉的燃油超过用于提供船舶航行动力的燃油。这就说明，在国内港口间航行的油轮锅炉对EEOI的平均贡献率高于主机。对EEOI的平均贡献率第二组和第三组虽然同为国内航线，但是第二组是往返于固定两港之间的，船舶航行距离约为320海里（距离短），而且货物装载量也是相对固定的（货油操作活动频繁），所以锅炉燃油消耗远多于用于船舶航行的主机燃油消耗量。第三组主要停靠大连、连云港、惠州、东营等港，港口间距离长短不一，所以相对于第二组，用于船舶航行的燃油略有增加。

通过以上分析得出，7.5万吨级油轮的锅炉对EEOI的贡献率高于其他耗油设备，且受航线的影响较大，国际航线航行的船舶低于国内航线航行的船舶；而副机对EEOI的贡献率则基本维持在较为稳定的水平上，不随航线的变化而变化；船舶主机对EEOI的贡献率受航线的影响较大：航行距离越长，主机的贡献率越大，国际航线航行主机对EEOI的贡献率高于国内航线航行主机对EEOI的贡献率。

4.航行和在港对EEOI的影响

船舶在货物运输过程中的状态，主要有航行状态和在港状态（在锚地抛锚归类到在港状态）。在航行过程中，船舶的主要燃油消耗设备是主机、副机、锅炉；在抛锚或靠港过程中，船舶的主要耗油设备为副机、锅炉。在任何时候，船舶的电力供应都必须有保证。在港期间，锅炉除了给机舱内的燃油等提供热源外，还需要对货油进行加热，以满足其装卸货物的流动性要求；同时需要驱动货油泵、扫舱泵、压载泵等设备，完成货物的装卸工作。

同样将70个航次按照航线的不同分为三组：第一组为国际航线，第二组为国内固定航线，第三组为国内不确定航线，通过对在港和航行过程中船舶燃油消耗量统计，也会得到三组各航次对EEOI的贡献率（如图7～9所示）。第一组国际航线，在港和航行中的EEOI贡献率参差不齐，没有一定的规律可循；第二组国内固定航线，在港和航行中的EEOI贡献率基本处于相对稳定水平（靠港过程中的EEOI贡献率基本处在75%~80%），说明第二组各航次船舶的大部分燃油消耗于在港停靠期间（需要有大量的蒸汽对货油进行加热，以及驱动其他的装卸货机械设备等），也印证了第二组各航次船舶锅炉的EEOI贡献率高于主机的EEOI贡献率；第三组国内不确定航线的24航次航行过程中，绝大多数情况下是在港的EEOI贡献率高于航行过程中的EEOI贡献率（也无明显的规律可循）。对每组内的EEOI贡献率进行平均，就能得到三组EEOI贡献率的平均值（如图10所示）。

图7 第一组各航次在港和航行EEOI贡献率

图8 第二组各航次在港和航行EEOI贡献率

图9 第三组各航次在港和航行EEOI贡献率

图10 在港和航行EEOI贡献率平均值

从三组EEOI柱状图中可以看出，在港的EEOI平均贡献率均高于航行值，体现出了7.5万吨级油轮的特殊性；国际航线航行的EEOI贡献率与靠港的EEOI贡献率相近；国内航线在港的EEOI贡献率则占据主要部分，第二组国内固定航线就说明，航线越短、越明确，航行期间所消耗的燃油量越少；第三组国内不确定航线（停靠港口不确定），在港的EEOI贡献率为航行的EEOI贡献率的2倍，体现了国内不确定航线航行的一个特点。

通过以上分析可知，7.5万吨级油轮在国内航线航行的过程中燃油主要消耗于在港口停靠期间；国际航线港口之间的里程相对较大，航行的EEOI贡献率高于国内航线。

5.载货量对EEOI的影响

本文中的船舶载货量，是指船舶单个航次装载货物的总吨数。目标油轮的最大载重吨为7.5万吨，但就统计数据来看，船舶很少能够满载运营。同样将其分为3组，可得到载货量与EEOI之间关系（如图11所示）。第一组为国际航线航次，因船舶经停多个港口，所以会出现载货量超过载重吨的情况；第二组为国内定航线航行，因目的港仅有一个，所以载货量在5万～6万吨；第三组航次在国内港口间航行，因单航次中目的港不是只有一个，所以也出现了载货量超过船舶设计载重吨的情况。

图11 载货量与EEOI之间的关系

从载货量与EEOI之间的关系中发现，载货量与EEOI存在一定的反比例关系，趋势为载货量越大EEOI值越小，较大的EEOI值出现在载货量为2万～4万吨的载货量区间内。所以，营运过程中船舶载货量的多少将对船舶营运的经济性和CO2的排放量产生直接影响。第一组国际航线，船舶载货量存在较大的变化范围，EEOI最小，其波动幅度没有第三组大。这表明在国内不定航线航行的油轮总体上EEOI值分布较为分散，没有明显的规律可言。第二组国内固定航线，船舶载货量一直维持在5万吨左右，EEOI值较稳定。这样既能对7.5万吨油轮的EEOI进行预估，又能掌握船舶耗油量，从而为船舶营运提供一定的参考。

6.载航比对EEOI的影响

在船舶营运过程中不可避免会存在一定的空载，特别是运输原油的油轮，在出发港口和目的港口之间往返，常出现单程载货的情况。

本文中的航行里程，是指船舶单个航次中航行的总里程，包括载货和压载航行两部分。这里分别对船舶航行里程、载货航行里程以及载航比进行统计。同样是将7.5万吨油轮70个航次分为3组，对比分析三者对船舶的EEOI影响（如图12～15所示）。

（1）航行里程对EEOI的影响（如图12所示）。航行里程与EEOI之间的关系大致是：随着航行里程的增长，EEOI降低，但这种趋势不明显；EEOI值高的航次航行里程都相对较小，尤其是EEOI最大值所对应的航行里程最小，而航行里程较大的航次EEOI值则处于全部航次的中下游水平；在营运过程中，国际航线的船舶在节能减排方面具有一定的优势。

图12 航行里程与EEOI之间的关系

（2）载货里程对EEOI的影响（如图13所示）。载货里程与EEOI之间存在反比例函数关系，其中以载货里程为自变量，EEOI为因变量。对70个航次进行函数拟合，可得到二者的反比例函数Y=1 161X-0.6672，拟合优度R2=0.785，说明载货里程与EEOI之间的反比例关系显著，在预估船舶EEOI贡献率时，这应作为一个非常重要的因素予以考虑：载货里程越短EEOI值越高，载货里程越长EEOI值越小。

图13 载货里程与EEOI之间的关系

（3）载航比对EEOI的影响（如图14～15所示）。船舶航行里程包括载货航行里程和压载航行里程。载货航行里程占总航行里程的百分比是创造收益的关键因素，但却不能避免压载航行，特别是针对运输原油这类特殊货物。

图14 各航次的载航比

70个航次的平均载航比为0.53，体现了油轮的特殊性。在货油运输过程中，载货航行仅占航行总数的一半左右，另一半为压载航行。对比三组载航比的均值可以看到，国内固定航线载货航行和压载航行的比例接近1：1；第一组和第三组为不固定航线，平均载航比略高于第二组。航线不固定时可以根据船舶位置设计最佳航线，这样有利于载航比的提高。虽然第二组的载航比低于其他两组的载航比，但由于其航线的特殊性，各航次间的载航比波动幅度较小，而第一组和第三组的载航比波动幅度较为剧烈。所以，在航线制订中应将提高载航比作为重要的考虑因素。

7.5 万吨的油轮载航比与EEOI也存在一定的关联（如图15所示）。对其进行函数拟合，可得到二者之间的关系式Y=41.4X-0.443，拟合优度R2=0.21。就函数拟合而言，载货里程与EEOI联系的紧密性较之载航比更加强烈。但在进行EEOI估算时，应把载航比作为一个重要的考虑因素。

图15 载航比与EEOI之间的关系

7.每海里耗油量对EEOI的影响

在船舶营运成本中，很大的部分是燃油费。为明确每海里燃油消耗量与EEOI之间的关系，可把燃油消耗率定义为单位海里消耗的燃油质量（单位为吨/海里）。

通过对燃油消耗量进行统计可以看到，各航次间的耗油量都出现不同程度的波动，这说明受载货量、航线和海况等因素的影响较大（如图16～17所示）。

图16 各航次每海里耗油量

图17 每海里耗油量与EEOI之间的关系

对70个航次整体分组分别求取平均值，得到的每海里耗油量平均值为0.123吨/海里，而船舶设计的每海里耗油量为0.142吨/海里。对比各组的平均值可以看出，在营运过程中每海里的油耗量低于设计值；国际航线平均每海里耗油量低于国内航线平均每海里耗油量，国内不固定航线每海里耗油量低于固定航线每海里耗油量。前文已指出，7.5万吨油轮装载加温油时锅炉的耗油量占到整体耗油量的一半，国内航线则占到四分之三；国际航线的船舶较少对货油进行加热，国内航线特别是第二组固定航线较短，船舶为保持货油的流动性，需要一直加热，而第三组国内不固定航线的两个港口间距较远，中途可以对货油停止加热。这就是国际航线航行每海里耗油量低而国内固定短程航线每海里耗油量高的原因。

尽管7.5万吨的油轮每海里耗油量与EEOI并无明显关联（如图17所示），但在EEOI计算时应把每海里耗油量的影响作为一个重要的考虑因素。

三、结论

对于7.5万吨油轮而言，航线对EEOI值的影响非常明显：国际航线营运能效的经济性优于国内航线，国内固定航线营运效能的经济性优于随机航线。无论什么航线，副机的EEOI贡献率（一般占整体的20%左右）都基本维持稳定，而主机和锅炉的EEOI贡献率则是一种此消彼长的关系：在国际航线中二者基本持平，在国内航线中锅炉的EEOI贡献率处于绝对优势，尤其在国内固定航线中锅炉的EEOI贡献率比例更大些；国际航线中航行和在港的EEOI贡献率基本一致，在国内航线中则大部分燃油消耗于港口货物作业过程中。

根据以上分析，对7.5万吨油轮的能效营运管理（以EEOI为标准）提出几点建议：（1）合理规划航线，以减少空载率和空载距离。（2）航运公司应根据船舶类型和航线的不同在相关参数考评中区别对待；通过定期对EEOI进行计算和分析，可为公司燃油消耗统计等提供一定的参考依据，便于船舶营运管理。（3）在有关排放的法律法规的制定上，应充分考虑航线和船舶类型对EEOI的影响，避免按照统一标准进行衡量。