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与规则同行打造多维船舶能效综合解决方案

2020-10-13 19:32:07
来源:中国船检 编辑: 国际船舶网 我有话要说

温室气体(GHG)导致气候变暖已经成为当今国际社会共识,国际社会及各国政府采取相应措施致力于温室气体减排。1992年政府间气候变化专门委员会(IPCC)就气候变化问题达成了《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC),为国际社会应对全球气候变化建立了基本框架。由于海运的特殊性,并没有在UNFCCC下进行实质性谈判,而是请国际海事组织(IMO)主导开展海运减排工作。

尽管航运是最节能的运输方式, IMO从1980年开始关注船舶空气污染,1997年将“防止船舶造成空气污染规则”纳入MARPOL73/78公约附则VI,对船舶排放消耗臭氧物质、NOX、SOX 、VOCS等做出了排放限制要求,2011年,MEPC.203(62)决议将“船舶能效规则”纳入MAPROL 73/78公约附则VI,确定了新造船“船舶能效设计指数(EEDI)”和营运船“船舶能效管理计划(SEEMP)”两项船舶能效规则要求,其后历届环保会均涉及能效议题,对船舶能效要求越来越高,船舶能效规则的实施航运业产生了深远影响。

01能效规则对船舶建造和营运管理的影响

EEDI设计了不同船型吨位不同建造年限标准要求,在船舶设计建造阶段,通过降低燃料消耗、提高同等条件下船舶航速等手段来实现。科研人员通过大吨位设计、船体线型优化、螺旋桨设计优化、轻量化设计、上层建筑优化、气膜减阻(空气润滑系统)、防污减阻涂层、高效柴油机技术、废热回收系统、风能技术、太阳能光伏系统等技术措施来提高船舶设计能效。

SEEMP主要通过制定船舶能效管理计划来提高船舶营运能效,措施包括改进航次计划、气象导航、航速优化、最佳纵倾、最佳压载、船体保养、推进系统保养等。虽然SEEMP执行情况并未纳入PSC强制检查,但基于保护环境的社会责任,航运企业主动作为,将其纳入ISM规则,通过管理,既降低了排放,又提高了经济效益,已成为企业降本增效的有力抓手。

在MARPOL公约框架下制定的船舶能效规则,构建了“设计建造+营运管理”的双套模式,通过EEDI准入门槛实现船舶“造的好”,通过执行SEEMP制定的能效管理措施实现船舶“管的好”。

02立体多维船舶能效综合解决方案

船舶投入营运后,通过技术、管理和操作等措施来提高船舶能效是实现节能减排的有效手段。自2010年始,中国船级社携手业界,积极开展船舶能效法律法规与节能技术研究与应用,基于实践,形成了船舶能效规范指南、能效节能服务产品、能效分析评估验证等系列综合解决方案,打造了标准制定、节能技术研发、实船应用等全方位立体船舶能效解决方案。

(1) 船舶能效管理计划

2011年7月第62届环保会正式将船舶能效规则纳入MARPOL公约附则VI,首次将操作性减排措施(SEEMP)作为强制要求纳入公约,适用的船舶需持有经主管机关或可组织批准的能效管理计划。

能效管理的核心在于制定适用具体船舶的能效措施并有效实施,每个航运公司、每一艘船舶都具有各自经营特点,为保证能效措施的有效性和可操作性,需要制定操作程序,通过科学系统评估和不断改进完善,最终形成针对某一具体船舶的最佳能效措施。

中国船级社组织编写了《船舶能效管理计划编制指南》,根据MARPOL公约附则Ⅵ修正案(MEPC.203(62)决议)以及《2012船舶能效管理计划(SEEMP)制订导则》(MEPC.213(63)、《船舶能效营运指数(EEOI)自愿使用指南》(MEPC.1/Circ.684)要求制定,从 “计划、执行、监测、评估与改进”四个阶段以及能效最佳实践方面指导航运公司编制计划内容。

指南同时参考了行业组织(如石油公司国际海事论坛组织—OCIMF、国际独立油轮船东协会—INTERTANKO)出版或制定的相关指南。同时考虑到海船和内河船舶在能效操作上存在一定的差异,分别把海船和内河船舶的SEEMP样本和“最佳操作”的内容作为指南的附件,旨在为船舶、船舶经营人和船舶管理者在编制船舶能效管理计划给予指导。指南共汇集了20大类最佳能效措施,使船舶管理人员快速而准确掌握,实现能效最佳能效措施的共建共享共赢。

(2) 船舶CO2排放监测、报告和验证

2016年10月,IMO海上环境保护委员会第278(70)号决议通过了《MARPOL 73/78》公约附则VI修正案,在船舶能效规则中增加了船舶油耗数据收集机制,要求公约适用的船舶应编制和实施《船舶燃油消耗数据收集计划(DCS)》(该计划作为SEEMP的第二部分),并在每一个报告年度结束后向船旗国或其授权认可组织提交船舶年度燃油消耗报告。

为指导船东或公司按欧盟MRV法规以及MARPOL公约附则VI修正案要求编制和实施船舶CO2排放监测和燃油消耗数据采集计划,统计年度CO2排放报告和燃油消耗报告,并为计划审批和报告验证提供指导,中国船级社组织编写了《船舶CO2排放监测、报告和验证实施指南》。

(3) 智能能效管理检验

基于中国船级社近年来的科技研究成果,并充分考虑了国内外有关智能船舶的应用经验和未来船舶智能化的发展方向,2015年中国船级社发布了《智能船舶规范》。该规范由智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台六大模块功能组成。从船舶数据感知、分析、评估、诊断、预测、决策支持、自主响应实施等方面,对应不同的智能功能提出了相应要求。满足相关要求的船舶,可以授予智能船舶附加标志及功能标志:i-Ship(Nx, Hx, Mx, Ex, Cx, Ix)。

《智能船舶规范》第五章为智能能效管理,通过对船舶航行状态、设备运行数据、能耗排放数据自动采集和在线监测,基于层次分析、数据挖掘、智能优化等关键技术,建立船舶能效分析模型和分析方法,实现了船岸同步对航行行为及船舶耗能设备监控、能源管理和能效分析评估、辅助决策等功能,以满足相关方对船舶能效智能化管理需求。

《智能船舶规范》智能能效管理是原则性要求,为更好的指导业界操作,中国船级社编写了《船舶智能能效管理检验指南》,对船舶能效在线智能监控、航速优化、基于纵倾优化的最佳配载等进行了详细说明。指南同时对智能能效涉及的图纸审查、产品认可与试验、初次检验和建造后检验要求做了规定,为验船师、船舶设计单位、制造厂、服务供应商和船东、船舶管理公司等开展相关工作提供了指导性文件,推进了船舶智能能效管理快速发展。

智能能效管理标准要求已在业界广泛应用,40万吨VLOC、14500TEU、19000TEU、20000TEU、21000TEU集装箱,3800汽车滚装船、以及散货船和油轮相继获得智能能效附加标志i-Ship(E),取得了良好的社会和经济效益。

(4) 船舶能效管理

为满足IMO船舶能耗数据收集系统、欧盟船舶CO2相关数据采集统计和中国海事局船舶能耗数据报告要求,中国船级社开发了船舶能效管理系统软件。系统由船端能效数据采集管理软件和公司能效管理系统软件、数据库中心,搭建开放性应用平台。数据采集方式多样化,既可由船端数据采集软件采集航段基础数据,通过船舶通信系统传送至CCS能效数据库和公司数据库,也可利用采集模板导入,还可在线填报。

该系统是一个开放性的应用网络平台,根据用户的不同,提供不同权限的能效信息管理和查询服务。该系统可通过在CCS网站注册免费使用,用户可从CCS主页链接进入该系统,或直接链接地址:

http://eems.ccs.org.cn/index/index.jsp,点击“注册”并按提示填写用户信息,经身份验证后完成注册即可使用,功能包括:

➢ 信息发布/政策法规查询

➢ 公司船队管理

➢ 能效数据管理

➢ 能效趋势分析

➢ 能效比较分析

➢ 能效关联分析

➢ 能效数据MRV

➢ 相关统计报表

系统已收集3千艘船舶6万航次/航段能效数据,为公司进行船队管理、能效数据监测、能效分析、能效数据核查核算、能效指标评估等提供服务。已为900余艘适用欧盟MRV法规要求的船舶及2000余艘符合IMO能效数据收集机制要求的船舶开展能效数据核查验证服务。

 (5) 船舶能效数据采集监测

为满足IMO船舶能耗数据收集系统、欧盟船舶CO2相关数据采集统计和中国海事局船舶能耗数据报告要求,CCS开发了船舶能效采集监测系统软件。该软件采集抵离港名称、抵离港时间、燃油消耗和加装数量、航行里程、载货量等能效相关数据,实现能效相关基础数据监测、统计分析、生成基于不同目标的排放报告等功能。软件可以单船独立安装运行,也可以配套中国船级社现有“船舶能效管理系统”或企业相应服务端使用,将采集数据通过邮件或接口等方式自动导入系统,从源头上保证能效数据的准确性和安全性。软件可以为第三方核查机构进行数据验证提供可靠的数据来源,为航运企业能效相关数据统计、监测和报告管理提供便利化、多样化的服务。

软件开发最大限度地考虑了企业计算机配置现状,以期降低企业安装、运行和维护成本。软件具有中英文双语功能,一款应用软件即可满足不同法规对船舶能效数据的采集和报告要求,助力航运企业能效相关数据采集、报告和碳排放核算核查。

CCS免费提供该应用软件,安装简单易行,下载地址:

https://www.ccs.org.cn/ccswz/font/fontAction!moudleIndex.do?moudleId=4028e3d65d11c4ae015df461631702de

(6) 船舶能效在线智能管理

基于业界需求及未来智能能效发展,2013年,中国船级社组织开发了“船舶能效在线智能管理系统”,系统可对船舶的主机、副机、锅炉等主要耗能设备的能耗、工况以及轴功率设备、全球卫星定位系统、风速风向仪、计程仪、倾斜仪、测深仪等航行设备运行参数数据进行自动采集、监测,并与岸基系统进行数据实时同步。

通过对船舶耗能设备、航行设备运行参数的监控,岸基管理人员、船员能够实时掌握船舶运行状况、设备运行状况、设备能耗、天气海况等影响能效的因素,并通过综合分析,指导船舶航行操作,满足国际海事组织、欧盟、政府主管机关、航运企业对能耗监测及管理要求,达到精细化管理和节能目的。

系统主要功能包括,船舶耗能设备、航行设备运行参数监控、船舶能效趋势分析、多船能效比较分析、油耗管理、航态分析、航速优化、能效监测、报告和验证等。

系统构建了面向船舶营运过程中能效实时数据采集、智能优化辅助决策、船岸一体化的船舶能效在线智能综合管理系统系统,已在散货船、滚装船、集装箱船等150余艘船舶安装使用,获中国航海学会科学技术一等奖。

(7) 能效优化评级

石油公司国际海事论坛组织(OCIMF)油轮管理与自我评估(TMSA),美国洛杉矶长滩港绿色港口政策、绿色船舶奖励计划、绿色旗帜奖励计划,国际港口协会(IAPH)船舶环境指数(ESI),Rightship温室气体评级等,被越来越多的租家、船东、金融机构使用,同时也是很多激励政策使用的评估手段。

Rightship目前使用的船舶能效评级(GHG Rating)系统,得到业界的广泛认可,截止2018年,有115个组织使用GHG评级,包括58个租家通过RIGHTSHIPGHG评级选船,占全球交易的20%,涉及24亿吨货物,相当于每年31,500艘船舶运量;46个船东和管理公司使用GHG评级,并从能效投资中受益;4家银行和保险、2个港口和3个码头在其业务中使用GHG评级;7个港口和码头作为激励政策基准。

2013年IMO能效规则生效前建造的船舶,基于当时船舶设计建造技术水平、航运市场旺盛需求,船舶往往配置大功率机桨,能效比相对较差,根据RightShip GHG动态评级规则,随着高能效船舶不断投入营运,原来GHG评级好的船舶,其能效评级呈下降趋势,失去航运市场竞争力。基于成本考虑,船东多采用限制主机功率(Engine Power Limitation,EPL)的方式来提升GHG Rating评级。降功率受制于IMO《船舶在恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率确定2013年临时导则》限制,需要开展level 1或level 2评估。

基于RightShip GHG评级规则及IMO功率限制要求,CCS可为船东提供:

➢ 能效改进措施咨询及方案制定

➢ MMP评估

➢ EVDI计算

➢ 评级评估

➢ EPL管理计划咨询

➢ EPL登轮见证

➢ 高能效措施试航验证等

(8) IMO海运GHG减排战略目标评估

CCS持续跟踪IMO GHG减排目标政策措施,基于可行的能效评估指标如EEDI、EIV、AER、EEOI、EEXI等,开展现有船舶能效水平分析评估,寻求可行的改进方案,为航运业实现GHG减排目标提供技术支撑,为船东减排政策制定提供个性化服务,包括:

1) 船舶技术能效评估

① 船队/单船技术能效评估

② 船队/单船EEXI要求适用性分析

③ 船队/单船EEXI要求应对建议

④ 船队/单船技术能效提升方案

2) 船舶营运能效评估

① 船队/单船营运能效评估服务

② 船队/单船现有营运能效指标适用性分析

③ 船队/单船营运能效提升方案

3) 培训服务

① IMO温室气体减排战略及应对

② EEXI计算与验证

③ 新能源/新技术发展与应用

船舶能效技术实施效果分析评估服务

伴随着2030年IMO海运GHG减排目标策划实施,如何评估验证船舶“管的好”是面临的现实问题。船型吨位不同、航线各异、航路气象环境随时变化,节能减排效果的评估验证困难重重,缺乏有效的评估验证标准和方法。

CCS将从多视角、多方位、多层次,运用仿真、建模等实验手段,结合实船在线监测验证等方法,开展船舶能效、温室气体及污染物排放评估验证技术、标准研究,构建航运业绿色生态评估验证解决方案,引领航运高质量发展,共同守护人类生命家园。

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