新造船能效设计指数及其对船舶设计的影响

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐ
Ｏ前言 随着世界贸易的快速发展，海运需求和船舶需求
持续增长，进而导致海运业的能耗和对环境的污染日 渐显著．在船舶领域引入温室气体排放指数有着积极 的意义，船舶的Ｃ０２排放也成为国际海事组织（ＩＭＯ） 近些年的热点问题之—．
船舶能效设计指数（ＥＥＤＩ）最早可以追溯到１９９７ 年ＭＡＲＰＯＬ公约缔约国大会的一项决议：与联合国 气候变化框架公约（Ｉ小ｍＣＣＣ）合作，研究船舶ｃ０２ 的排放问题．之后ＩＭＯ一直寻求船舶温室气体的减排 措施，分技术性、操作性和市场性措施展开讨论■
根据“新造船能效设计指数计算方法临时导则”，
新造船的ＥＥＤＩ采用下面的公式进行计算【２】：
（１Ｍ－ｌｆＡ（姚Ｘ％（，）·Ｃ，姬（ｏ·％（ｏ）＋（％‘％·
Ｊ＝Ｉ
ａ＝ｌ
＿｜Ｉ，
ｎＰＴＩ
ｎｅｆｆ
舾％·）＋［（ｎ乃。∑‰（ｏ一∑岛（。·％删）·
Ｊ。Ｉ
１＝１
１２ｌ
％‘ＳＦＣ肛］一（，∑ｌ甜易（ｊ）‘易（ｆ）·％‘％）
太阳能、燃料电池、替代能源、柴油机优化、螺旋桨
优化、（船５）壳‰涂为层指优船化舶、船在体尸线坝型ｎ优状化态等下；由于采用了电
力能效创新技术而减少的辅机功率．根据经验，目前该 类型的电力能效创新技术主要是指主机的废热回收系
统，其产生的额定电站功率可以替代部分的辅机功率；
（６）％指在为保障船舶在正常最大海况下以ｐ■
图２不同船型不同冰级的石系数图
图３不同船型不同冰级的石系数图
（３）厶系数主要反映在波高、波频和风速等不利 海况影响下船舶航速降低的因素，该值可由船模试验 获得或通过标准曲线求取．
万方数据
一１９一
通过模拟试验可知模拟试验的方法应符合由ＩＭＯ 制定的指导性文件的规定，每艘船试验方法和试验结 果应由主管机关或主管机关认可的组织进行认可．
航速和最大设计装载工况（Ｃａｐａｃｉｔｙ）营运所需的辅机 功率，包括推进机械傈统和船上生活（如主机泵、导
航系统和设备及船上起居）所需的功率，但不包括非 用于推进的机械傈统（如侧推、货泵、起货设备、压
载泵、货物维护如冷藏和货物处所风机）的功率； 在计算货船的ＥＥＤＩ时，不使用船舶实际辅机功
率，而采用以下经验公式计算：
２ ＥＥＤＩ计算公式中各参数的含义 ＥＥＤＩ计算公式中的各个参数的含义详细解释如
下嘲： １）Ｐ表示主机和辅机的功率，ｋＷ；下标ＭＥ和
ＡＥ分别代表主机和辅机；ｌＩＭＥ表示主机的数量；Ｉ，ＩＰＴＩ
表示轴马达的数量：ｎｅｆｆ表示采用的能效创新技术的 数量．功率Ｐ可分为以下几部分：
（１）尸＾蜊为每台主机的额定装机功率（ＭＣＲ） 减去轴带发电机功率（Ｐｒｒｏｔ）后的７５％，
对于主机功率大于或等于１００００ｋＷ的货船：
厂
ｒｉＭＥ
、
％（埘雠２ｔ㈣ｋｗｌ＝１ ０．０２５ｘ∑ＭＣＲ肥Ｉ Ｉ＋２５０（１）
＼ｌ＝ｌ
／
对于主机功率小于１００００ｋＷ的货船：
只Ｅｆ删＜ｌ∞∞ｋｗｌ＝ｏ．５ｘｒｉ∑ＭＥ 朋ｃＲ凇
（２）
ｊ，ｌ
对某些船型，例如客船，如果船舶以％航速航 行时以上述（１）或（２）式计算所得的％值与所使
ｇ／ｋＷｈ表示．
万方数据
图１船舶功率布置图及ＥＥＤＩ计算功率
（１）‰和ＳＦＣａｅ分别表示主机的燃油消耗量
和辅机的燃油消耗量； （２）简而言之，｜ＳＲｊ压指ＥＩＡＰＰ证书中主机７５％
额 证书定中功辅率机或５额蝴定定扭功矩率下或的额燃定油扭消矩耗下量 的燃；油＆Ｆ消ｂＦ耗指量ＥＩ；ＡＰＰ
（３）对于某些船型，如传统客船，如果其％值
％（ｉ）＝０．７５ｘ（ＭＣＲ脏ｔ一‰）；
（２）Ｐｍｕ为每台轴带发电机的７５％输出功率除
一１８～
以该轴带发电机的转换效率；
（３）Ｐｒｏａ）为每台轴马达额定功率的７５％除以每
台发电机的加权平均效率；
（４）‰Ｊ为指由于采用了能效创新技术而减少的
主机功率的７５％．目前对能效创新技术没有具体明晰
的定义，该参数值的选取也没有相应的指导性建议． 根据相关资料和经验，这些能效创新技术可能是风能、
按照经验公式的计算结果与实际总功率相差很大，则 该辅机的ＳＦＣ／ａｒ取其ＥＩＡＰＰ证书中柴油发电机７５％额
定功率（或４）额贶定扭是矩每下台的燃辅油机消耗的量特；定燃油消耗量
（研１巴删）的加权平均值； （５）对于功率小于１３０ｋＷ而没有ＥＩＡＰＰ证书的
柴油机，应使用柴油机制造商规定的并经主管机关认
可的．孵值：
（６）如果正常最大海况下负载的一部分是由轴带 发电机提供，那么对该部分功率，其油耗可用ＳＦＣ旭， 替代ＳＦＣｔＥ．
３）Ｇ为无量纲碳转换系数，基于含碳量将燃油 消耗量转换为Ｃ０２排放量．用ｔ－Ｃ０２／ｔ－Ｆｕｅｌ表示．最常 用的重燃油（Ⅷ’ｏ）取３．１１４４．
４）Ｃａｐａｃ／Ｏ，为载重量或总吨．指在最大吃水和相 应的纵倾条件下，船舶的最大装载量．ＣａｐａｃｉＯ，按照不 同的船型定义为：
关键词：船舶设计；能效设计指数；基线公式 中图分类号：Ｕ６６２／１文献标志码：Ａ文章编号：１０００－６９８２（２０ｌｏ）０１－００１７－０５
Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｄｅｘ ｆｏｒ Ｎｅｗ Ｓｈｉｐｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｈｉｐ Ｄｅｓｉｇｎ
Ｌ１Ｕ Ｗｅｉ－ｄｏｎｇ，ＣＨＥＮ Ｂｉｎｇ
的能效标准． 本文针对“新造船能效设计指数壬－Ｉ－ｇｚ方法临时导
则”，对其内容进行了详细的解读，为船舶开发设计人 员提供了一个快速理解ＥＥＤＩ计算方法的途径，并结 合目前市场上主流的三型散货船和三型油船进行了计 算分析，得出了一些实用的结论，为相关船型的开发 设计人员提供了比较有价值的参考．
１ ＥＥＤＩ的计算方法
（Ｊｉａｎｇｍｎ Ｓｈｉｐｙａｒｄ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ｓｂ加ｇｈａｉ ２０１９１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ Ｏｎ ｔｈｅ ｔｏｐｉｃｓ ａｎｄ ｒｅｓｏｌｕｔｗｎａ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｅｎｅｌ＊ｇｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎｄｅｘ（ＥＥＤＩ）ｆｒｏｍ ｍａｒｉｒｌｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＭＥＰＣ）ｏｆｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ａＭＯ），ｔｈｉｓ
吨位丈量公约附则Ｉ第３条定义）表示：
５）％为航速，ｈ．指在无风、无浪条件下，主机
７５％额定功率以及最大设计装载工况（ＣａｐａｃｉＯ，）下的 航速．也就是说，决定船舶ＥＥＤＩ的主要参数ｐ么ｎ Ｃａｐａｃ咖和各个功率尸是相互协调一致的．
６）厂系数，包括： （１）万系数用于冰区加强的船舶．因为船舶在冰区 航行，需要增大主机功率，因此增加一个修正系数以 避免对这种船舶的不利影响．该系数目前仅适用于油 船、干货船和杂货船，按照通函ＭＥＰＣ．１／Ｃ的．６８１中 的表１进行计算，其它船型取１．０，参见图２． （”万是对Ｃａｐａｃｉｔｙ的修正系数，指船舶因技术 或规范要求而导致空船重量的增加，从而减少了 Ｃａｐａｃｉｔｙ，因此需要相应的修正系数以避免对这种船舶 的不利影响，如冰区加强等．该系数目前仅适用于有冰 区加强的油船、干货船、杂货船、集装箱船和气体运 输船，按照通函ＭＥＰＣ．Ｉ／Ｏｒｅ．６８１中的表２进行计算， 其它船型取１．０，若无需考虑该因素，该系数也取１．０， 参见图３．
｛ｌ·Ｃａｐａｃｉｔｙ·ｖ耐·｛。
收稿日期：２００９－１２－２５；修回日期：２０１０－０２－０４ 作者简介：柳卫东（１９７１．），男，研究员级高级工程师，主要从事船舶的开发设计工作．
万方数据
一１７—
该公式可分为分子和分母两部分： １）分子部分：表示船舶航行过程中消耗燃油所转 换成的Ｃ０２排放量 第一部分：船舶以一定航速运输一定装载量所消 耗的燃油转换成的Ｃ０２排放量； 第二部分：为保证主机在第一部分所述的状态下 工作辅机所消耗的燃油转换成的ＣＯ：排放量； 第三部分：当船舶设有轴马达和废热回收系统时， 贡献的轴功率与辅机燃油消耗之乘积所转换成的ａ现 排放量； 第四部分：采用新的节能技术减少的燃油消耗所 转换成的Ｃ０２排放量． ２）分母部分：船舶的载重量（Ｃａｐａｃｉｔｙ）与该载 重量下的航速（ｐ名，）的乘积，并考虑了因技术和规范 要求对Ｃａｐａｃ砂的限制系数７；和恶劣海况对航速的限 制系数名； 从以上公式可以看出，对新造船能效设计指数起 决定作用的主要是航速、载重量或总吨位、达到该航 速所需的功率，而采用新型的节能技术也是优化ＥＥＤＩ 的一种重要措施． 根据“新造船能效设计指数计算方法临时导则”， 新造船ＥＥＤＩ计算公式目前仅适用于以下船型：客船、 干货船（包括：散货船、矿砂船和散货矿砂混装船）、 气体运输船、油船、集装箱船、车辆运输船、轻货滚 装船、重货滚装船、杂货船、客滚船．其它船型诸如： 拖船、调查研究船、铺管船等的ＥＥＤＩ计算方法还在 进一步的研究之中．兼具两种船型的船舶，要求采用基 线公式较低（要求较高）的那种船型进行计算． 另外，还需要注意，新造船ＥＥＤＩ计算公式目前 还不适用于柴油机．电力推进系统、蒸汽轮机推进系统 或混合推进系统，对这些推进系统的能效设计指数计 算问题尚不明确． 还有，一些系数诸如ｊ！；、石、＾的计算，还需要进 一步地研究．
若无法进行模拟试验，该系数可以通过标准名曲 线查得，在指导性文件中的标准曲线，以船型为基础， 反映不同的Ｃａｐａｃｉｔｙ不同的名值，标准曲线是一个保 守的方法，也就是基于典型海况下通过对尽可能多的 现有船舶实际减速统计后得出的曲线．
ＩＭＯ正在制定模拟试验和标准曲线指导性文件， 在这些文件没有完成以前，应该取１．０．
ＳＨＩＰ ＥＮＧⅣＥＥＲＩＮＧ
Ｖｂｌ．３２ ＮＯ．２ ２０１０
船舶工程 总第３２卷，２０１０年第２期
新造船能效设计指数及其对船舶设计的影响
柳卫东，陈兵
（江南造船（集团）有限责任公司开发研究部，上海２０１９１３）