船舶能效设计指数EEDI计算分析

王辉帅

摘    要：本文介绍船舶能效设计指数EEDI的计算方法和影响因素，并通过柴油机节能减排、优化推进系统和降低船舶阻力等方面探讨降低EEDI的关键技术。

关键词：船舶能效;EEDI;节能减排;计算分析

中图分类号：U664.12                            文献标识码：A

Abstract： This paper introduces the calculation method of energy efficiency design index （EEDI）， and analyses the factors affecting EEDI. The key technologies to reduce EEDI are discussed， including saving energy and reducing emission of diesel engine， optimizing propulsion system and reducing ship resistance.

Key words：  Ship energy efficiency; EEDI; Energy conservation and emission reduction; Calculation and analysis

1     引言

根据IMO发布的《IMO第二次温室气体研究》显示，2007年世界航运业总的CO2排放量为10.54亿t，约占全球CO2排放总量的3.3%。其中，国际航运船舶的排放量为8.7亿t，占全球总排放量的2.7%，比2000年测算数据高出0.9%，表明近10年來国际船舶运输带来的排放量快速增长。报告预测，如果不采取任何减排措施，则到2050年国际航运业的排放比例将，达到全球CO2排放总量的6%左右。

IMO关于CO2减排的总体策略包括：技术性;操作性;市场型措施。目前已经对技术性措施（EEDI要求）制定了强制性要求。它用CO2排放量与运载能力的比值作为衡量船舶能效水平的指标，如果采用有效的控制措施提高船舶能源利用率，那么能够实现排放量减少25%～75%。

2    船舶能效设计指数EEDI应用现状

船舶能效设计指数（EEDI）是对造船界有深远影响的法规。2008年MEPC58次会议上，温室气体减排问题被摆在显著位置，尤其是CO2排放问题。IMO认为之前在同年3月MEPC57大会上提出的“新造船CO2设计指数”过于强调减排，而从提高船舶能效角度对新造船的设计和建造提出标准才更符合要求，为此将新造船CO2设计指数改成能效设计指数（EEDI），形成了“新造船EEDI计算方法临时导则草案”。2009年3月第2次工作组会议期间对EEDI计算方法进行了调整。2013年1月1日，这一指标开始变成一个真正的强制性要求，缔约国主管机关可在修正案生效后自行决定推迟4年执行船舶能效标准。

目前，EEDI适用于400 GT及以上的所有国际航行船舶，明确提出了EEDI要求和折减系数的有散货船、气体运输船、液货船、集装箱船、杂货船、冷藏货船以及兼装船等7种船型。虽然滚装船、高级客轮等并不在强制范围内，但相信不久有关规定也会被通过。

对于新造船而言，要求EEDI计算值小于基线值。EEDI 基线值的发展可分为3阶段：第1阶段从2013～2014 年，保持现在的基线值;第2阶段从2015～2019 年，基线值下降10%;第3阶段从2020～2024年，基线值下降20%。从2025年开始，基线值下降30%。

现在越来越多的船东都试图通过验证或者认证EEDI来提升自己船舶在航运市场中的竞争力，特别是对于新造船船东对于EEDI的认证都作为硬性条件来实行。现在获得EEDI的认证船舶数量越来越多，各个造船大国及各大船东都从人力以及财力上加大投入，致力于研发新的技术以适应趋于严格的EEDI标准。

3    船舶能效设计指数EEDI计算

3.1   EEDI计算公式

4.2   降低EEDI的关键技术

在早期设计阶段就必须考虑这些影响因素，如航线的确定、船队的规模、船型与尺寸的选择及航速的确定。船型优化是非常重要的一个选择。在航速确定的条件下，阻力的减少意味着同等排水量下所需功率的减少，或在功率不变的条件下排水量的增加。按照不同的船型与尺寸，型线优化的结果往往能够取得不可估量的减排与节能效益;此外，光顺的伴流场与螺旋桨的优化设计以及船机桨的匹配，均可提高推进效率;减少压载水，可以增加装载量或减小所需功率;还可采用减阻涂层或空气润滑可以降低阻力，在改善尾流方面，采用各种导流装置也是常用的提高能效的措施。

从结构设计的角度，应考虑其结构的功能与受力状态并加以优化。例如：进行全船的强度有限元分析能使强度与重量得到优化;高强度钢的采用能保证同等强度条件下结构重量更轻;在动力方面，可采用LNG 燃料、燃料电池或风力推进以及太阳能辅助;在其它的耗能设备方面，如采用混合动力发电、轴带电机、使用频控冷却泵等都可在不同程度上提高船的设计能效。

在航船舶运营后进行补偿，即可应用下列的方法及措施：选择经济航线，利用现代先进的天气预报服务系统以及各国港口、码头装卸货物共享的信息，尽可能采用经济航速，以避免船舶提前到港后的等待;同时，加强对船舶的维护，及时清理船体与桨上的污垢物;加强对船员的培训，在航行时对船舶采取灵活的操纵方式，根据不同的海浪、水流、风速、风向，获得船舶最佳航速及倾斜角;船舶靠港后，尽量使用岸电等手段，这些都能有效地提高船舶的能效。

通过以上分析，总结具体措施如图1。

4.3  计算实例

对已建造的3艘39 000 DWT系列散货船进行实船计算，散货船主要参数及计算结果如表1。

由表1可知：

（1）对照JNS138/JNS141船：通过增加船舶载重量，虽然航速有所减少，但EEDI 值有所下降;

（2）对照JNS138/JNS149船：在载重量相同的条件下，通过使用高效桨，船舶航速有所增加，EEDI 值大有下降。

5    结论

EEDI 法规的推出及实施，在降低航运业温室气体的排放量的同时，也促进了船舶行业新技术研发应用、船型升级换代、新造船市场复苏方面，起到了非常关键的推动作用。

参考文献

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