
與規則同行打造多維船舶能效綜合解決方案
2020-10-13 19:32:07
來源:中國船檢
編輯:
國際船舶網
我有話要說
溫室氣體(GHG)導致氣候變暖已經成為當今國際社會共識,國際社會及各國政府采取相應措施致力于溫室氣體減排。1992年政府間氣候變化專門委員會(IPCC)就氣候變化問題達成了《聯合國氣候變化框架公約》(UNFCCC),為國際社會應對全球氣候變化建立了基本框架。由于海運的特殊性,并沒有在UNFCCC下進行實質性談判,而是請國際海事組織(IMO)主導開展海運減排工作。
盡管航運是最節能的運輸方式, IMO從1980年開始關注船舶空氣污染,1997年將“防止船舶造成空氣污染規則”納入MARPOL73/78公約附則VI,對船舶排放消耗臭氧物質、NOX、SOX 、VOCS等做出了排放限制要求,2011年,MEPC.203(62)決議將“船舶能效規則”納入MAPROL 73/78公約附則VI,確定了新造船“船舶能效設計指數(EEDI)”和營運船“船舶能效管理計劃(SEEMP)”兩項船舶能效規則要求,其后歷屆環保會均涉及能效議題,對船舶能效要求越來越高,船舶能效規則的實施航運業產生了深遠影響。
01能效規則對船舶建造和營運管理的影響
EEDI設計了不同船型噸位不同建造年限標準要求,在船舶設計建造階段,通過降低燃料消耗、提高同等條件下船舶航速等手段來實現。科研人員通過大噸位設計、船體線型優化、螺旋槳設計優化、輕量化設計、上層建筑優化、氣膜減阻(空氣潤滑系統)、防污減阻涂層、高效柴油機技術、廢熱回收系統、風能技術、太陽能光伏系統等技術措施來提高船舶設計能效。
SEEMP主要通過制定船舶能效管理計劃來提高船舶營運能效,措施包括改進航次計劃、氣象導航、航速優化、最佳縱傾、最佳壓載、船體保養、推進系統保養等。雖然SEEMP執行情況并未納入PSC強制檢查,但基于保護環境的社會責任,航運企業主動作為,將其納入ISM規則,通過管理,既降低了排放,又提高了經濟效益,已成為企業降本增效的有力抓手。
在MARPOL公約框架下制定的船舶能效規則,構建了“設計建造+營運管理”的雙套模式,通過EEDI準入門檻實現船舶“造的好”,通過執行SEEMP制定的能效管理措施實現船舶“管的好”。
02立體多維船舶能效綜合解決方案
船舶投入營運后,通過技術、管理和操作等措施來提高船舶能效是實現節能減排的有效手段。自2010年始,中國船級社攜手業界,積極開展船舶能效法律法規與節能技術研究與應用,基于實踐,形成了船舶能效規范指南、能效節能服務產品、能效分析評估驗證等系列綜合解決方案,打造了標準制定、節能技術研發、實船應用等全方位立體船舶能效解決方案。
(1) 船舶能效管理計劃
2011年7月第62屆環保會正式將船舶能效規則納入MARPOL公約附則VI,首次將操作性減排措施(SEEMP)作為強制要求納入公約,適用的船舶需持有經主管機關或可組織批準的能效管理計劃。
能效管理的核心在于制定適用具體船舶的能效措施并有效實施,每個航運公司、每一艘船舶都具有各自經營特點,為保證能效措施的有效性和可操作性,需要制定操作程序,通過科學系統評估和不斷改進完善,最終形成針對某一具體船舶的最佳能效措施。
中國船級社組織編寫了《船舶能效管理計劃編制指南》,根據MARPOL公約附則Ⅵ修正案(MEPC.203(62)決議)以及《2012船舶能效管理計劃(SEEMP)制訂導則》(MEPC.213(63)、《船舶能效營運指數(EEOI)自愿使用指南》(MEPC.1/Circ.684)要求制定,從 “計劃、執行、監測、評估與改進”四個階段以及能效最佳實踐方面指導航運公司編制計劃內容。
指南同時參考了行業組織(如石油公司國際海事論壇組織—OCIMF、國際獨立油輪船東協會—INTERTANKO)出版或制定的相關指南。同時考慮到海船和內河船舶在能效操作上存在一定的差異,分別把海船和內河船舶的SEEMP樣本和“最佳操作”的內容作為指南的附件,旨在為船舶、船舶經營人和船舶管理者在編制船舶能效管理計劃給予指導。指南共匯集了20大類最佳能效措施,使船舶管理人員快速而準確掌握,實現能效最佳能效措施的共建共享共贏。
(2) 船舶CO2排放監測、報告和驗證
2016年10月,IMO海上環境保護委員會第278(70)號決議通過了《MARPOL 73/78》公約附則VI修正案,在船舶能效規則中增加了船舶油耗數據收集機制,要求公約適用的船舶應編制和實施《船舶燃油消耗數據收集計劃(DCS)》(該計劃作為SEEMP的第二部分),并在每一個報告年度結束后向船旗國或其授權認可組織提交船舶年度燃油消耗報告。
為指導船東或公司按歐盟MRV法規以及MARPOL公約附則VI修正案要求編制和實施船舶CO2排放監測和燃油消耗數據采集計劃,統計年度CO2排放報告和燃油消耗報告,并為計劃審批和報告驗證提供指導,中國船級社組織編寫了《船舶CO2排放監測、報告和驗證實施指南》。
(3) 智能能效管理檢驗
基于中國船級社近年來的科技研究成果,并充分考慮了國內外有關智能船舶的應用經驗和未來船舶智能化的發展方向,2015年中國船級社發布了《智能船舶規范》。該規范由智能航行、智能船體、智能機艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺六大模塊功能組成。從船舶數據感知、分析、評估、診斷、預測、決策支持、自主響應實施等方面,對應不同的智能功能提出了相應要求。滿足相關要求的船舶,可以授予智能船舶附加標志及功能標志:i-Ship(Nx, Hx, Mx, Ex, Cx, Ix)。
《智能船舶規范》第五章為智能能效管理,通過對船舶航行狀態、設備運行數據、能耗排放數據自動采集和在線監測,基于層次分析、數據挖掘、智能優化等關鍵技術,建立船舶能效分析模型和分析方法,實現了船岸同步對航行行為及船舶耗能設備監控、能源管理和能效分析評估、輔助決策等功能,以滿足相關方對船舶能效智能化管理需求。
《智能船舶規范》智能能效管理是原則性要求,為更好的指導業界操作,中國船級社編寫了《船舶智能能效管理檢驗指南》,對船舶能效在線智能監控、航速優化、基于縱傾優化的最佳配載等進行了詳細說明。指南同時對智能能效涉及的圖紙審查、產品認可與試驗、初次檢驗和建造后檢驗要求做了規定,為驗船師、船舶設計單位、制造廠、服務供應商和船東、船舶管理公司等開展相關工作提供了指導性文件,推進了船舶智能能效管理快速發展。
智能能效管理標準要求已在業界廣泛應用,40萬噸VLOC、14500TEU、19000TEU、20000TEU、21000TEU集裝箱,3800汽車滾裝船、以及散貨船和油輪相繼獲得智能能效附加標志i-Ship(E),取得了良好的社會和經濟效益。
(4) 船舶能效管理
為滿足IMO船舶能耗數據收集系統、歐盟船舶CO2相關數據采集統計和中國海事局船舶能耗數據報告要求,中國船級社開發了船舶能效管理系統軟件。系統由船端能效數據采集管理軟件和公司能效管理系統軟件、數據庫中心,搭建開放性應用平臺。數據采集方式多樣化,既可由船端數據采集軟件采集航段基礎數據,通過船舶通信系統傳送至CCS能效數據庫和公司數據庫,也可利用采集模板導入,還可在線填報。
該系統是一個開放性的應用網絡平臺,根據用戶的不同,提供不同權限的能效信息管理和查詢服務。該系統可通過在CCS網站注冊免費使用,用戶可從CCS主頁鏈接進入該系統,或直接鏈接地址:
http://eems.ccs.org.cn/index/index.jsp,點擊“注冊”并按提示填寫用戶信息,經身份驗證后完成注冊即可使用,功能包括:
➢ 信息發布/政策法規查詢
➢ 公司船隊管理
➢ 能效數據管理
➢ 能效趨勢分析
➢ 能效比較分析
➢ 能效關聯分析
➢ 能效數據MRV
➢ 相關統計報表
系統已收集3千艘船舶6萬航次/航段能效數據,為公司進行船隊管理、能效數據監測、能效分析、能效數據核查核算、能效指標評估等提供服務。已為900余艘適用歐盟MRV法規要求的船舶及2000余艘符合IMO能效數據收集機制要求的船舶開展能效數據核查驗證服務。
(5) 船舶能效數據采集監測
為滿足IMO船舶能耗數據收集系統、歐盟船舶CO2相關數據采集統計和中國海事局船舶能耗數據報告要求,CCS開發了船舶能效采集監測系統軟件。該軟件采集抵離港名稱、抵離港時間、燃油消耗和加裝數量、航行里程、載貨量等能效相關數據,實現能效相關基礎數據監測、統計分析、生成基于不同目標的排放報告等功能。軟件可以單船獨立安裝運行,也可以配套中國船級社現有“船舶能效管理系統”或企業相應服務端使用,將采集數據通過郵件或接口等方式自動導入系統,從源頭上保證能效數據的準確性和安全性。軟件可以為第三方核查機構進行數據驗證提供可靠的數據來源,為航運企業能效相關數據統計、監測和報告管理提供便利化、多樣化的服務。
軟件開發最大限度地考慮了企業計算機配置現狀,以期降低企業安裝、運行和維護成本。軟件具有中英文雙語功能,一款應用軟件即可滿足不同法規對船舶能效數據的采集和報告要求,助力航運企業能效相關數據采集、報告和碳排放核算核查。
CCS免費提供該應用軟件,安裝簡單易行,下載地址:
https://www.ccs.org.cn/ccswz/font/fontAction!moudleIndex.do?moudleId=4028e3d65d11c4ae015df461631702de
(6) 船舶能效在線智能管理
基于業界需求及未來智能能效發展,2013年,中國船級社組織開發了“船舶能效在線智能管理系統”,系統可對船舶的主機、副機、鍋爐等主要耗能設備的能耗、工況以及軸功率設備、全球衛星定位系統、風速風向儀、計程儀、傾斜儀、測深儀等航行設備運行參數數據進行自動采集、監測,并與岸基系統進行數據實時同步。
通過對船舶耗能設備、航行設備運行參數的監控,岸基管理人員、船員能夠實時掌握船舶運行狀況、設備運行狀況、設備能耗、天氣海況等影響能效的因素,并通過綜合分析,指導船舶航行操作,滿足國際海事組織、歐盟、政府主管機關、航運企業對能耗監測及管理要求,達到精細化管理和節能目的。
系統主要功能包括,船舶耗能設備、航行設備運行參數監控、船舶能效趨勢分析、多船能效比較分析、油耗管理、航態分析、航速優化、能效監測、報告和驗證等。
系統構建了面向船舶營運過程中能效實時數據采集、智能優化輔助決策、船岸一體化的船舶能效在線智能綜合管理系統系統,已在散貨船、滾裝船、集裝箱船等150余艘船舶安裝使用,獲中國航海學會科學技術一等獎。
(7) 能效優化評級
石油公司國際海事論壇組織(OCIMF)油輪管理與自我評估(TMSA),美國洛杉磯長灘港綠色港口政策、綠色船舶獎勵計劃、綠色旗幟獎勵計劃,國際港口協會(IAPH)船舶環境指數(ESI),Rightship溫室氣體評級等,被越來越多的租家、船東、金融機構使用,同時也是很多激勵政策使用的評估手段。
Rightship目前使用的船舶能效評級(GHG Rating)系統,得到業界的廣泛認可,截止2018年,有115個組織使用GHG評級,包括58個租家通過RIGHTSHIPGHG評級選船,占全球交易的20%,涉及24億噸貨物,相當于每年31,500艘船舶運量;46個船東和管理公司使用GHG評級,并從能效投資中受益;4家銀行和保險、2個港口和3個碼頭在其業務中使用GHG評級;7個港口和碼頭作為激勵政策基準。
2013年IMO能效規則生效前建造的船舶,基于當時船舶設計建造技術水平、航運市場旺盛需求,船舶往往配置大功率機槳,能效比相對較差,根據RightShip GHG動態評級規則,隨著高能效船舶不斷投入營運,原來GHG評級好的船舶,其能效評級呈下降趨勢,失去航運市場競爭力。基于成本考慮,船東多采用限制主機功率(Engine Power Limitation,EPL)的方式來提升GHG Rating評級。降功率受制于IMO《船舶在惡劣海況下維持操縱性的最小推進功率確定2013年臨時導則》限制,需要開展level 1或level 2評估。
基于RightShip GHG評級規則及IMO功率限制要求,CCS可為船東提供:
➢ 能效改進措施咨詢及方案制定
➢ MMP評估
➢ EVDI計算
➢ 評級評估
➢ EPL管理計劃咨詢
➢ EPL登輪見證
➢ 高能效措施試航驗證等
(8) IMO海運GHG減排戰略目標評估
CCS持續跟蹤IMO GHG減排目標政策措施,基于可行的能效評估指標如EEDI、EIV、AER、EEOI、EEXI等,開展現有船舶能效水平分析評估,尋求可行的改進方案,為航運業實現GHG減排目標提供技術支撐,為船東減排政策制定提供個性化服務,包括:
1) 船舶技術能效評估
① 船隊/單船技術能效評估
② 船隊/單船EEXI要求適用性分析
③ 船隊/單船EEXI要求應對建議
④ 船隊/單船技術能效提升方案
2) 船舶營運能效評估
① 船隊/單船營運能效評估服務
② 船隊/單船現有營運能效指標適用性分析
③ 船隊/單船營運能效提升方案
3) 培訓服務
① IMO溫室氣體減排戰略及應對
② EEXI計算與驗證
③ 新能源/新技術發展與應用
船舶能效技術實施效果分析評估服務
伴隨著2030年IMO海運GHG減排目標策劃實施,如何評估驗證船舶“管的好”是面臨的現實問題。船型噸位不同、航線各異、航路氣象環境隨時變化,節能減排效果的評估驗證困難重重,缺乏有效的評估驗證標準和方法。
CCS將從多視角、多方位、多層次,運用仿真、建模等實驗手段,結合實船在線監測驗證等方法,開展船舶能效、溫室氣體及污染物排放評估驗證技術、標準研究,構建航運業綠色生態評估驗證解決方案,引領航運高質量發展,共同守護人類生命家園。

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