隨著對環(huán)境保護科學研究的日益深入，控制溫室氣體排放、保護大氣環(huán)境問題受到航運界的普遍關(guān)注，二氧化碳是最重要的人為溫室氣體。據(jù)DNV的研究報告指出，船舶排放的二氧化碳量占到總排放量的2～3％。在國際貿(mào)易和世界經(jīng)濟快速發(fā)展的推動下，船舶日益大型化，船舶功率不斷增加，CO2排放量也日益增大，隨著人們對環(huán)境保護重視程度的日益提高，船舶節(jié)能減排問題受到了造船界和航運業(yè)的普遍關(guān)注。
一、低碳環(huán)保迫在眉睫
在溫室氣體減排的潮流已不可逆轉(zhuǎn)的背景下，EEDI的產(chǎn)生演變經(jīng)歷了漫長論證過程。時至今日，在2011年7月召開的國際海事組織海洋環(huán)境保護委員會(MEPC)第62次會議上，能效設(shè)計指數(shù)EEDI與船舶能效管理計劃SEEMP作為MARPOL附則Ⅵ的延續(xù)獲得通過，將于2013年1月1日生效，并將于2015年起執(zhí)行。
EEDI是一種新船設(shè)計標準，2013年1月1日以后開工的400GT以上的國際航行所有新船和重大改建的新船以及部分重大改建的現(xiàn)有船舶必須進行EEDI的計算，并滿足相應(yīng)的能效要求(基線值)這將涉及七類主要船型，即散貨船、氣體運輸船、油輪、集裝箱船、多用途船、冷藏船及混裝船。EEDI納入強制要求，將進一步暴露我國船舶工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新不足的問題，影響市場競爭地位。同時，基線要求將構(gòu)成行業(yè)的技術(shù)門檻，分化并威脅發(fā)展中國家造船產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。他指出，我國高技術(shù)附加值船舶的設(shè)計水平以及大型船用配套設(shè)備和關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)能力不足，船體優(yōu)化設(shè)計缺乏創(chuàng)新概念和核心技術(shù)，船用節(jié)能技術(shù)的研究應(yīng)用基礎(chǔ)薄弱、反映遲緩，不具有高技術(shù)附加值自主知識產(chǎn)權(quán)的船用設(shè)備品牌產(chǎn)品等，將導致我國船舶設(shè)計和建造工業(yè)面臨更多挑戰(zhàn)。
據(jù)權(quán)威部門初步統(tǒng)計，在基線折減率為10%時，我國近10年建造的船舶中，符合EEDI要求的油船為54.1%、集裝箱船為30.4%，散貨船只有4.6%；當折減率為30%時，符合要求的油船為16.2%，集裝箱船為4.3%，散貨船為2.1%。顯然，EEDI2013年就開始全面強制實施，將對我國船舶工業(yè)造成嚴重沖擊，被強制淘汰或進入優(yōu)化序列的船型不在少數(shù)。
交通運輸部安全總監(jiān)劉功臣在接受記者采訪時表示，這既是國際海事組織首次制定并通過的關(guān)于船舶溫室氣體減排的強制性能效技術(shù)標準，也是人類歷史上第一部專門針對國際海運的溫室氣體減排法律文件。這標志著國際海運業(yè)低碳時代的正式到來，也意味著海運業(yè)將面臨著嚴峻的"碳"考驗。中國政府已經(jīng)向全世界莊嚴宣布，到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，國務(wù)院已經(jīng)通過了"十二五"節(jié)能減排綜合性工作方案。交通運輸"十二五"發(fā)展規(guī)劃也明確了，到2020年，營運船舶單位運輸貨物周轉(zhuǎn)量能耗下降15%，二氧化碳排放下降16%。毫無疑問，推進船舶節(jié)能減排工作與我國節(jié)能減排的總體戰(zhàn)略目標完全吻合。
相對與國際海運市場即將強制執(zhí)行能效標準，中國內(nèi)河船舶能效設(shè)計指數(shù)仿佛并未納入到強制要求之列。但其實包括中國船級社的各方已經(jīng)開始著手相關(guān)的工作。為把握這場變革帶來的新機遇，CCS基于IMO的GBS理念制定了"綠色船舶計劃"，以國際節(jié)能、環(huán)保、減排政策研究為基礎(chǔ)，針對國內(nèi)外節(jié)能減排技術(shù)整體實力的現(xiàn)狀，推行新造船和現(xiàn)有船舶節(jié)能減排管理和技術(shù)相關(guān)措施，以滿足船舶工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要。同時，為航運業(yè)提供更多的節(jié)能減排支持服務(wù)。為政府制定船舶節(jié)能減排政策提供支持，促進船舶能源效能的持續(xù)提高，減少污染物排放，并控制和減緩溫室氣體釋放。制度上，CCS還成立了由社領(lǐng)導牽頭的政策組、技術(shù)和實施小組，確保節(jié)能減排工作順利開展。這意味著我國內(nèi)河船舶不但面臨的低碳的考驗，而且低碳形勢也是迫在眉睫，不容忽視。
二、長江船舶現(xiàn)狀分析
我國目前已經(jīng)初步形成了以長江、珠江、黑龍江、京杭運河等水系為骨干的內(nèi)河航運體系。而其中最為重要的即被譽為黃金水道的長江航運體系。國內(nèi)航行的船舶主要包括三類：海船；江海直達船；內(nèi)河船。長江中主要有江海直達船和內(nèi)河船這兩類船舶。由于CCS將基于IMO的GBS理念制定"綠色船舶計劃"，再計劃尚未公布之時，以國際航線船舶的能效要求為基準，結(jié)合實船資料，對長江船舶的能效現(xiàn)狀進行試探性分析。
我國長江內(nèi)河船主要以可運載散貨和集裝箱的多用途船型為主，還有少量的集裝箱船，成品油船和滾裝船。根據(jù)收集到的39艘貨船資料，以干散貨船的基線公式為基準，對其進行計算，得到如下結(jié)果：多數(shù)船舶的實際EEDI都在目前GHG-WG2/2/7定的基線以下，也就是說基本都能滿足EEDI的要求。這主要在于所計算的江海直達船舶的航速在9.2~13.5Kn之間，且屬于淺吃水肥大型船舶。對于更多長江內(nèi)河船舶，還存在著大型化標準化不足，主機油耗高，運輸效率較低的問題，實際長江船舶的EEDI現(xiàn)狀將比圖表中的較差，考慮到IMO計劃每隔一個時間段就會調(diào)整EEDI的基線值，逐漸緊縮以提高對能效指數(shù)的控制。因此我長江船舶需要抓緊現(xiàn)階段的時間來考慮各類能效創(chuàng)新技術(shù)和船型優(yōu)化措施，以提高船舶能效，應(yīng)對將來強制性規(guī)范的要求。
三、節(jié)能減排技術(shù)對策初探
我國造船業(yè)雖然位居世界第三，但尚未形成船體優(yōu)化設(shè)計核心技術(shù)，缺乏具備高技術(shù)附加值的自有船用設(shè)備品牌，大型船用配套設(shè)備和關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)能力不足。一旦國際海事組織強制執(zhí)行能效設(shè)計指數(shù)，將對我國的船舶設(shè)計、生產(chǎn)工藝技術(shù)、配套設(shè)備、新能源技術(shù)應(yīng)用等提出巨大挑戰(zhàn)。為促進內(nèi)河航運的調(diào)整，是我國內(nèi)河船舶滿足即將出臺的CCS"綠色船舶計劃"。怎樣在內(nèi)河航運船舶大型化和標準化之際，在設(shè)計中注入"低碳"理念，推進內(nèi)河船舶大型化和標準化之際也向低碳環(huán)保轉(zhuǎn)變更成為一大挑戰(zhàn)。
要促進內(nèi)河航運順利踏上低碳化道路，可借鑒國際和國內(nèi)沿海海運的低碳創(chuàng)新方式，從以下幾個方面嘗試努力：即建立綠色節(jié)能機制；創(chuàng)新節(jié)能環(huán)保技術(shù)；完善污染防治法律制度；提升船員技術(shù)水平。通過各方面的努力可以在船舶設(shè)計、營運和管理機制三方面減少CO2的排放，實現(xiàn)低碳航運。針對船舶的設(shè)計和制造環(huán)節(jié)，最重要的就是新技術(shù)的應(yīng)用。利用創(chuàng)新節(jié)能環(huán)保技術(shù)減少船舶EEDI值，實現(xiàn)設(shè)計環(huán)節(jié)的綠色船舶。
伴隨著世界經(jīng)濟發(fā)展的需要，新能源、新技術(shù)正處于一個快速成長的良好時期，但在船型的發(fā)展中大量使用新技術(shù)仍然存在一定的風險，主要是：
1、環(huán)保節(jié)能技術(shù)的成熟度不夠。
在沒有長時間驗證的情況下，新船在實際使用過程中存在的風險。國外在新能源利用方面一度開發(fā)出利用太陽能、風能作為推進動力的船舶，可以大幅降低溫室氣體的排放量，但這種綠色、清潔的能源技術(shù)如何能大范圍的推廣到商船船隊中使用仍然是巨大的未知數(shù)。又如目前造船界非?；馃岬膲狠d水處理裝置，鑒于壓載水管理公約何時得到各船旗國批準達、到所需的商船總噸位尚未可知，滿足D2標準開發(fā)的壓載水處理裝置仍然僅有少數(shù)的幾家得到IMO的最后認可，更不用提是否在實船上經(jīng)過長期驗證。
2、新船型開發(fā)、新技術(shù)帶來的技術(shù)成本的上升。
近些年來，各項環(huán)保公約的實施使船東不得不增加投入以滿足對船舶的各種要求。低碳船型、新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用必將也帶來船舶設(shè)計、建造成本的上升，船舶的經(jīng)濟性還需慎重考慮。
低碳減排措施有很多，分為技術(shù)性減排措施，營運性措施和基于市場的減排措施。本文主要介紹與船舶設(shè)計制造息息相關(guān)的技術(shù)性減排措施。上文中分析了技術(shù)性減排措施可能存在的風險，接下來就具體針對兩種主要的風險具體分析低碳減排措施。
針對環(huán)保節(jié)能技術(shù)的成熟度不夠和技術(shù)成本上升的問題，可以把EEDI改進措施分為兩類。第一類是EEDI常規(guī)改進措施，第二類是EEDI未來改進措施。
根據(jù)規(guī)定，船舶設(shè)計的EEDI值≤要求的EEDI值＝(1-X/100)*基準線，而在不同時期，也就是現(xiàn)在和未來，船舶要求的EEDI值是不用的，上面公式中X為折減系數(shù)，隨著時間的推移，折減系數(shù)將增大，隨之要求的EEDI值將變得更小，船舶設(shè)計的EEDI值將更為嚴格。
第一階段是2013.1.1-2014.12.31，對于不同船型X為0，采用基準線。
第二階段是2015.1.1-2019.12.31，對于不同船型X為0-10，采用第一階段設(shè)計要求線。
第三階段是2020.1.1-2024.12.31，對于不同船型X為0-20，采用第二階段設(shè)計要求線。
第四階段是2025.1.1以后，對于不同船型X為0-30，采用第三階段設(shè)計要求線。
針對現(xiàn)階段即2013-2019年，設(shè)計要求線還不是特別低，第一類改進措施理論較為成熟，技術(shù)得到驗證，可在當前的條件下或者未來的十年內(nèi)得到應(yīng)用和推廣，是一種切實可行的低碳減排措施，對我國內(nèi)河船舶EEDI值減小以滿足將要設(shè)定的基線值有重要的意義。常規(guī)改進措施包括：
1、型線優(yōu)化。通過型線優(yōu)化減小靜水阻力，提高推進效率，減小波浪增阻。具體實施流程為在原型方案模型試驗的基礎(chǔ)上提出改型方案。改型方案的提出是在原型方案CFD評估的基礎(chǔ)上結(jié)合專家經(jīng)驗和半自優(yōu)化技術(shù)完成的，形成的改型方案還需進行模型試驗驗證。
2、螺旋槳設(shè)計優(yōu)化。包括各種高效螺旋槳，有對轉(zhuǎn)螺旋槳，VLCC3葉螺旋槳，Kappel螺旋槳和NPT螺旋槳等。
3、舵葉優(yōu)化。此項改進措施包括優(yōu)化舵葉剖面，減小葉厚比，舵槳組合設(shè)計和扭曲舵設(shè)計。
4、提高推進效率的節(jié)能裝置。包括預旋葉系統(tǒng)，舵鰭系統(tǒng)，帶舵秋的扭曲舵Mewis導管等。每項均可提高4%以上的推進效率。
5、主機選型優(yōu)化。選擇新一代主機：低轉(zhuǎn)速G型主機、電噴主機等。電噴主機采用部分負荷或低負荷優(yōu)化模式。
6、增大載重量。提高高強度鋼使用的比例或鋼級，優(yōu)化設(shè)計減少結(jié)構(gòu)、管系和設(shè)備重量等。采用抗疲勞鋼，耐腐蝕等新材料。
7、減少上建風阻。
8、焊接改進以降低摩擦阻力。
第一類措施在當前基線值下可以減少約15%的CO2排放。
而隨著時間的推移2020年以后，第二階段第三階段的設(shè)計要求線將變得更低。通過上訴常規(guī)改進措施可能無法滿足需求，就需要更多現(xiàn)在還不完善的新技術(shù)或新能源的應(yīng)用，這里稱之為EEDI的第二類改進措施--未來改進措施。未來改進措施包括：
1、低阻力油漆。高新材料的低阻力油漆可減少5%左右的摩擦阻力。
2、氣泡減阻系統(tǒng)。目前經(jīng)實驗驗證的最大船舶的船長120m,因為水與氣體的摩擦小于水與船體外表面的摩擦力，氣泡減阻可以有效的減少摩擦阻力。
3、廢熱回收裝置。包括廢氣鍋爐+蒸汽透平發(fā)電機，主機廢氣透平發(fā)電機，主機高溫冷卻水加熱鍋爐給水或生活用水，船舶使用熱泵技術(shù)等等。
4、LNG作為燃料。包括LNG艙罐的布置，LNG燃料的補給。
5、風能利用。風能技術(shù)可分為風帆，箏帆等。利用風能作為為節(jié)能環(huán)保能量。
6、太陽能利用。太陽能電池的利用一直作為最被看好的清潔能源，起太陽能電池板單位面積的能量吸收轉(zhuǎn)化率如果得到大幅度提升，必定能大大減少碳燃料的使用。
7，其他技術(shù)。包括燃料電池、生物質(zhì)材料，LED技術(shù)的利用，船舶動力管理系統(tǒng)和核能的利用。
第二類改進措施提供了更多的優(yōu)化選擇，在2030時可以減約30%-50%的CO2排放。
針對新技術(shù)的開發(fā)利用帶來經(jīng)濟成本的上升這個風險，又可以把低碳措施分為兩類，第一類是在減少CO2排放的同是降低了成本，第二類是在減少CO2排放但以消耗資金為代價。顯然直觀的看第一類措施較優(yōu)可以既節(jié)省成本也達到CO2減排的目的，但是往往是以減少航行距離速度或者主機功率為代價，而且隨著EEDI設(shè)計要求線的進一步降低不得不用消耗資金來開發(fā)新技術(shù)以減少CO2排放?？陀^的看待應(yīng)該以CO2減排量帶來資金成本的減少或增加的乘積來表征積極性和各種技術(shù)的優(yōu)劣。
從經(jīng)濟性考慮，首先考慮一類措施，是在減少CO2排放的同是降低了成本。在單位CO2減排量節(jié)省最多成本的措施為減少航行距離，在船舶營運中適當選擇航線將能最好的減少CO2排放，但這并不屬于本文所討論的技術(shù)措施。其次的措施為主機選型優(yōu)化和進行主機監(jiān)控。其余包括減小輔機及鍋爐燃料消耗量，提高螺旋螺旋槳推進效率和與主機的匹配，型線優(yōu)化以及對外殼的優(yōu)化實現(xiàn)減阻的目的。主要為常規(guī)改進措施，及在滿足技術(shù)成熟度的情況下也滿足經(jīng)濟性。
對于第二類措施，以消耗等量資金能減少的CO2排放總量考慮，首當其沖的是減小航速，由于EEDI計算值基本與V3成正比，所以航速的減小能最有效的達到減排的目的，但是由于航速降低將使得經(jīng)濟性受損。以消耗等量資金能減少的CO2排放總量為衡量指標，較為明顯的措施還有建立船舶的廢熱回收裝置，實現(xiàn)熱能的二次利用。在新能源的開發(fā)與利用這一塊。燃料電池開發(fā)成本低，可實現(xiàn)的CO2減排量高，是目前性價比最高的新能源開發(fā)類型。其次是風帆，開發(fā)成本最高，現(xiàn)階段最難實現(xiàn)的為太陽能電池的開發(fā)利用。但如果未來真正攻克起太陽能電池板單位面積的能量吸收轉(zhuǎn)化率這一難題，將是潛力最大的綠色環(huán)保新能源。主要為未來改進措施，及在基于折減率考慮時不犧提高技術(shù)成本來進一步減少CO2排放，建造更為節(jié)能環(huán)保的綠色船舶。
對新造船能效指數(shù)起決定性作用的主要參數(shù)有航速、為達到該航速而需的安裝功率、船舶載貨量三項。而能效設(shè)計指數(shù)對航速的變化最為敏感，如果想在短時間內(nèi)考慮權(quán)宜之計，減小設(shè)計航速將是所需的推進功率降低獲得更小的EEDI值。但是如果一味降低航速不但影響了運輸效率，而且在以后的船舶應(yīng)變中將顯得適應(yīng)性不足。所以不能單一的采取這一措施，應(yīng)該綜合運用多項改進措施疊加來減少碳排放，在綜合優(yōu)化措施方面應(yīng)參照世界一些對市場較為敏感的航運公司和船級社紛紛推出環(huán)保節(jié)能船型，通過與船舶設(shè)計公司、船廠聯(lián)合研發(fā)，打造出高科技的綠色船舶的經(jīng)驗。
在高效、減排呼聲高漲以及海事新規(guī)范、新標準不斷出臺的當下，通過低碳設(shè)計而具備綠色"基因"的船舶將成為船市主角。一項優(yōu)秀的船舶設(shè)計，不僅可以幫助船企降低建造成本及難度，縮短建造周期，還可以降低船舶使用過程中的運營成本、環(huán)保成本和維護成本，為船東節(jié)省資金投入?？梢灶A見，充分運用綠色設(shè)計理念和船舶節(jié)能技術(shù)，開發(fā)出高效、環(huán)保的優(yōu)秀船舶，將是長江及內(nèi)河船型發(fā)展的方向。
一、低碳環(huán)保迫在眉睫
在溫室氣體減排的潮流已不可逆轉(zhuǎn)的背景下，EEDI的產(chǎn)生演變經(jīng)歷了漫長論證過程。時至今日，在2011年7月召開的國際海事組織海洋環(huán)境保護委員會(MEPC)第62次會議上，能效設(shè)計指數(shù)EEDI與船舶能效管理計劃SEEMP作為MARPOL附則Ⅵ的延續(xù)獲得通過，將于2013年1月1日生效，并將于2015年起執(zhí)行。
EEDI是一種新船設(shè)計標準，2013年1月1日以后開工的400GT以上的國際航行所有新船和重大改建的新船以及部分重大改建的現(xiàn)有船舶必須進行EEDI的計算，并滿足相應(yīng)的能效要求(基線值)這將涉及七類主要船型，即散貨船、氣體運輸船、油輪、集裝箱船、多用途船、冷藏船及混裝船。EEDI納入強制要求，將進一步暴露我國船舶工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新不足的問題，影響市場競爭地位。同時，基線要求將構(gòu)成行業(yè)的技術(shù)門檻，分化并威脅發(fā)展中國家造船產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。他指出，我國高技術(shù)附加值船舶的設(shè)計水平以及大型船用配套設(shè)備和關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)能力不足，船體優(yōu)化設(shè)計缺乏創(chuàng)新概念和核心技術(shù)，船用節(jié)能技術(shù)的研究應(yīng)用基礎(chǔ)薄弱、反映遲緩，不具有高技術(shù)附加值自主知識產(chǎn)權(quán)的船用設(shè)備品牌產(chǎn)品等，將導致我國船舶設(shè)計和建造工業(yè)面臨更多挑戰(zhàn)。
據(jù)權(quán)威部門初步統(tǒng)計，在基線折減率為10%時，我國近10年建造的船舶中，符合EEDI要求的油船為54.1%、集裝箱船為30.4%，散貨船只有4.6%；當折減率為30%時，符合要求的油船為16.2%，集裝箱船為4.3%，散貨船為2.1%。顯然，EEDI2013年就開始全面強制實施，將對我國船舶工業(yè)造成嚴重沖擊，被強制淘汰或進入優(yōu)化序列的船型不在少數(shù)。
交通運輸部安全總監(jiān)劉功臣在接受記者采訪時表示，這既是國際海事組織首次制定并通過的關(guān)于船舶溫室氣體減排的強制性能效技術(shù)標準，也是人類歷史上第一部專門針對國際海運的溫室氣體減排法律文件。這標志著國際海運業(yè)低碳時代的正式到來，也意味著海運業(yè)將面臨著嚴峻的"碳"考驗。中國政府已經(jīng)向全世界莊嚴宣布，到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，國務(wù)院已經(jīng)通過了"十二五"節(jié)能減排綜合性工作方案。交通運輸"十二五"發(fā)展規(guī)劃也明確了，到2020年，營運船舶單位運輸貨物周轉(zhuǎn)量能耗下降15%，二氧化碳排放下降16%。毫無疑問，推進船舶節(jié)能減排工作與我國節(jié)能減排的總體戰(zhàn)略目標完全吻合。
相對與國際海運市場即將強制執(zhí)行能效標準，中國內(nèi)河船舶能效設(shè)計指數(shù)仿佛并未納入到強制要求之列。但其實包括中國船級社的各方已經(jīng)開始著手相關(guān)的工作。為把握這場變革帶來的新機遇，CCS基于IMO的GBS理念制定了"綠色船舶計劃"，以國際節(jié)能、環(huán)保、減排政策研究為基礎(chǔ)，針對國內(nèi)外節(jié)能減排技術(shù)整體實力的現(xiàn)狀，推行新造船和現(xiàn)有船舶節(jié)能減排管理和技術(shù)相關(guān)措施，以滿足船舶工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要。同時，為航運業(yè)提供更多的節(jié)能減排支持服務(wù)。為政府制定船舶節(jié)能減排政策提供支持，促進船舶能源效能的持續(xù)提高，減少污染物排放，并控制和減緩溫室氣體釋放。制度上，CCS還成立了由社領(lǐng)導牽頭的政策組、技術(shù)和實施小組，確保節(jié)能減排工作順利開展。這意味著我國內(nèi)河船舶不但面臨的低碳的考驗，而且低碳形勢也是迫在眉睫，不容忽視。
二、長江船舶現(xiàn)狀分析
我國目前已經(jīng)初步形成了以長江、珠江、黑龍江、京杭運河等水系為骨干的內(nèi)河航運體系。而其中最為重要的即被譽為黃金水道的長江航運體系。國內(nèi)航行的船舶主要包括三類：海船；江海直達船；內(nèi)河船。長江中主要有江海直達船和內(nèi)河船這兩類船舶。由于CCS將基于IMO的GBS理念制定"綠色船舶計劃"，再計劃尚未公布之時，以國際航線船舶的能效要求為基準，結(jié)合實船資料，對長江船舶的能效現(xiàn)狀進行試探性分析。
我國長江內(nèi)河船主要以可運載散貨和集裝箱的多用途船型為主，還有少量的集裝箱船，成品油船和滾裝船。根據(jù)收集到的39艘貨船資料，以干散貨船的基線公式為基準，對其進行計算，得到如下結(jié)果：多數(shù)船舶的實際EEDI都在目前GHG-WG2/2/7定的基線以下，也就是說基本都能滿足EEDI的要求。這主要在于所計算的江海直達船舶的航速在9.2~13.5Kn之間，且屬于淺吃水肥大型船舶。對于更多長江內(nèi)河船舶，還存在著大型化標準化不足，主機油耗高，運輸效率較低的問題，實際長江船舶的EEDI現(xiàn)狀將比圖表中的較差，考慮到IMO計劃每隔一個時間段就會調(diào)整EEDI的基線值，逐漸緊縮以提高對能效指數(shù)的控制。因此我長江船舶需要抓緊現(xiàn)階段的時間來考慮各類能效創(chuàng)新技術(shù)和船型優(yōu)化措施，以提高船舶能效，應(yīng)對將來強制性規(guī)范的要求。
三、節(jié)能減排技術(shù)對策初探
我國造船業(yè)雖然位居世界第三，但尚未形成船體優(yōu)化設(shè)計核心技術(shù)，缺乏具備高技術(shù)附加值的自有船用設(shè)備品牌，大型船用配套設(shè)備和關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)能力不足。一旦國際海事組織強制執(zhí)行能效設(shè)計指數(shù)，將對我國的船舶設(shè)計、生產(chǎn)工藝技術(shù)、配套設(shè)備、新能源技術(shù)應(yīng)用等提出巨大挑戰(zhàn)。為促進內(nèi)河航運的調(diào)整，是我國內(nèi)河船舶滿足即將出臺的CCS"綠色船舶計劃"。怎樣在內(nèi)河航運船舶大型化和標準化之際，在設(shè)計中注入"低碳"理念，推進內(nèi)河船舶大型化和標準化之際也向低碳環(huán)保轉(zhuǎn)變更成為一大挑戰(zhàn)。
要促進內(nèi)河航運順利踏上低碳化道路，可借鑒國際和國內(nèi)沿海海運的低碳創(chuàng)新方式，從以下幾個方面嘗試努力：即建立綠色節(jié)能機制；創(chuàng)新節(jié)能環(huán)保技術(shù)；完善污染防治法律制度；提升船員技術(shù)水平。通過各方面的努力可以在船舶設(shè)計、營運和管理機制三方面減少CO2的排放，實現(xiàn)低碳航運。針對船舶的設(shè)計和制造環(huán)節(jié)，最重要的就是新技術(shù)的應(yīng)用。利用創(chuàng)新節(jié)能環(huán)保技術(shù)減少船舶EEDI值，實現(xiàn)設(shè)計環(huán)節(jié)的綠色船舶。
伴隨著世界經(jīng)濟發(fā)展的需要，新能源、新技術(shù)正處于一個快速成長的良好時期，但在船型的發(fā)展中大量使用新技術(shù)仍然存在一定的風險，主要是：
1、環(huán)保節(jié)能技術(shù)的成熟度不夠。
在沒有長時間驗證的情況下，新船在實際使用過程中存在的風險。國外在新能源利用方面一度開發(fā)出利用太陽能、風能作為推進動力的船舶，可以大幅降低溫室氣體的排放量，但這種綠色、清潔的能源技術(shù)如何能大范圍的推廣到商船船隊中使用仍然是巨大的未知數(shù)。又如目前造船界非?；馃岬膲狠d水處理裝置，鑒于壓載水管理公約何時得到各船旗國批準達、到所需的商船總噸位尚未可知，滿足D2標準開發(fā)的壓載水處理裝置仍然僅有少數(shù)的幾家得到IMO的最后認可，更不用提是否在實船上經(jīng)過長期驗證。
2、新船型開發(fā)、新技術(shù)帶來的技術(shù)成本的上升。
近些年來，各項環(huán)保公約的實施使船東不得不增加投入以滿足對船舶的各種要求。低碳船型、新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用必將也帶來船舶設(shè)計、建造成本的上升，船舶的經(jīng)濟性還需慎重考慮。
低碳減排措施有很多，分為技術(shù)性減排措施，營運性措施和基于市場的減排措施。本文主要介紹與船舶設(shè)計制造息息相關(guān)的技術(shù)性減排措施。上文中分析了技術(shù)性減排措施可能存在的風險，接下來就具體針對兩種主要的風險具體分析低碳減排措施。
針對環(huán)保節(jié)能技術(shù)的成熟度不夠和技術(shù)成本上升的問題，可以把EEDI改進措施分為兩類。第一類是EEDI常規(guī)改進措施，第二類是EEDI未來改進措施。
根據(jù)規(guī)定，船舶設(shè)計的EEDI值≤要求的EEDI值＝(1-X/100)*基準線，而在不同時期，也就是現(xiàn)在和未來，船舶要求的EEDI值是不用的，上面公式中X為折減系數(shù)，隨著時間的推移，折減系數(shù)將增大，隨之要求的EEDI值將變得更小，船舶設(shè)計的EEDI值將更為嚴格。
第一階段是2013.1.1-2014.12.31，對于不同船型X為0，采用基準線。
第二階段是2015.1.1-2019.12.31，對于不同船型X為0-10，采用第一階段設(shè)計要求線。
第三階段是2020.1.1-2024.12.31，對于不同船型X為0-20，采用第二階段設(shè)計要求線。
第四階段是2025.1.1以后，對于不同船型X為0-30，采用第三階段設(shè)計要求線。
針對現(xiàn)階段即2013-2019年，設(shè)計要求線還不是特別低，第一類改進措施理論較為成熟，技術(shù)得到驗證，可在當前的條件下或者未來的十年內(nèi)得到應(yīng)用和推廣，是一種切實可行的低碳減排措施，對我國內(nèi)河船舶EEDI值減小以滿足將要設(shè)定的基線值有重要的意義。常規(guī)改進措施包括：
1、型線優(yōu)化。通過型線優(yōu)化減小靜水阻力，提高推進效率，減小波浪增阻。具體實施流程為在原型方案模型試驗的基礎(chǔ)上提出改型方案。改型方案的提出是在原型方案CFD評估的基礎(chǔ)上結(jié)合專家經(jīng)驗和半自優(yōu)化技術(shù)完成的，形成的改型方案還需進行模型試驗驗證。
2、螺旋槳設(shè)計優(yōu)化。包括各種高效螺旋槳，有對轉(zhuǎn)螺旋槳，VLCC3葉螺旋槳，Kappel螺旋槳和NPT螺旋槳等。
3、舵葉優(yōu)化。此項改進措施包括優(yōu)化舵葉剖面，減小葉厚比，舵槳組合設(shè)計和扭曲舵設(shè)計。
4、提高推進效率的節(jié)能裝置。包括預旋葉系統(tǒng)，舵鰭系統(tǒng)，帶舵秋的扭曲舵Mewis導管等。每項均可提高4%以上的推進效率。
5、主機選型優(yōu)化。選擇新一代主機：低轉(zhuǎn)速G型主機、電噴主機等。電噴主機采用部分負荷或低負荷優(yōu)化模式。
6、增大載重量。提高高強度鋼使用的比例或鋼級，優(yōu)化設(shè)計減少結(jié)構(gòu)、管系和設(shè)備重量等。采用抗疲勞鋼，耐腐蝕等新材料。
7、減少上建風阻。
8、焊接改進以降低摩擦阻力。
第一類措施在當前基線值下可以減少約15%的CO2排放。
而隨著時間的推移2020年以后，第二階段第三階段的設(shè)計要求線將變得更低。通過上訴常規(guī)改進措施可能無法滿足需求，就需要更多現(xiàn)在還不完善的新技術(shù)或新能源的應(yīng)用，這里稱之為EEDI的第二類改進措施--未來改進措施。未來改進措施包括：
1、低阻力油漆。高新材料的低阻力油漆可減少5%左右的摩擦阻力。
2、氣泡減阻系統(tǒng)。目前經(jīng)實驗驗證的最大船舶的船長120m,因為水與氣體的摩擦小于水與船體外表面的摩擦力，氣泡減阻可以有效的減少摩擦阻力。
3、廢熱回收裝置。包括廢氣鍋爐+蒸汽透平發(fā)電機，主機廢氣透平發(fā)電機，主機高溫冷卻水加熱鍋爐給水或生活用水，船舶使用熱泵技術(shù)等等。
4、LNG作為燃料。包括LNG艙罐的布置，LNG燃料的補給。
5、風能利用。風能技術(shù)可分為風帆，箏帆等。利用風能作為為節(jié)能環(huán)保能量。
6、太陽能利用。太陽能電池的利用一直作為最被看好的清潔能源，起太陽能電池板單位面積的能量吸收轉(zhuǎn)化率如果得到大幅度提升，必定能大大減少碳燃料的使用。
7，其他技術(shù)。包括燃料電池、生物質(zhì)材料，LED技術(shù)的利用，船舶動力管理系統(tǒng)和核能的利用。
第二類改進措施提供了更多的優(yōu)化選擇，在2030時可以減約30%-50%的CO2排放。
針對新技術(shù)的開發(fā)利用帶來經(jīng)濟成本的上升這個風險，又可以把低碳措施分為兩類，第一類是在減少CO2排放的同是降低了成本，第二類是在減少CO2排放但以消耗資金為代價。顯然直觀的看第一類措施較優(yōu)可以既節(jié)省成本也達到CO2減排的目的，但是往往是以減少航行距離速度或者主機功率為代價，而且隨著EEDI設(shè)計要求線的進一步降低不得不用消耗資金來開發(fā)新技術(shù)以減少CO2排放?？陀^的看待應(yīng)該以CO2減排量帶來資金成本的減少或增加的乘積來表征積極性和各種技術(shù)的優(yōu)劣。
從經(jīng)濟性考慮，首先考慮一類措施，是在減少CO2排放的同是降低了成本。在單位CO2減排量節(jié)省最多成本的措施為減少航行距離，在船舶營運中適當選擇航線將能最好的減少CO2排放，但這并不屬于本文所討論的技術(shù)措施。其次的措施為主機選型優(yōu)化和進行主機監(jiān)控。其余包括減小輔機及鍋爐燃料消耗量，提高螺旋螺旋槳推進效率和與主機的匹配，型線優(yōu)化以及對外殼的優(yōu)化實現(xiàn)減阻的目的。主要為常規(guī)改進措施，及在滿足技術(shù)成熟度的情況下也滿足經(jīng)濟性。
對于第二類措施，以消耗等量資金能減少的CO2排放總量考慮，首當其沖的是減小航速，由于EEDI計算值基本與V3成正比，所以航速的減小能最有效的達到減排的目的，但是由于航速降低將使得經(jīng)濟性受損。以消耗等量資金能減少的CO2排放總量為衡量指標，較為明顯的措施還有建立船舶的廢熱回收裝置，實現(xiàn)熱能的二次利用。在新能源的開發(fā)與利用這一塊。燃料電池開發(fā)成本低，可實現(xiàn)的CO2減排量高，是目前性價比最高的新能源開發(fā)類型。其次是風帆，開發(fā)成本最高，現(xiàn)階段最難實現(xiàn)的為太陽能電池的開發(fā)利用。但如果未來真正攻克起太陽能電池板單位面積的能量吸收轉(zhuǎn)化率這一難題，將是潛力最大的綠色環(huán)保新能源。主要為未來改進措施，及在基于折減率考慮時不犧提高技術(shù)成本來進一步減少CO2排放，建造更為節(jié)能環(huán)保的綠色船舶。
對新造船能效指數(shù)起決定性作用的主要參數(shù)有航速、為達到該航速而需的安裝功率、船舶載貨量三項。而能效設(shè)計指數(shù)對航速的變化最為敏感，如果想在短時間內(nèi)考慮權(quán)宜之計，減小設(shè)計航速將是所需的推進功率降低獲得更小的EEDI值。但是如果一味降低航速不但影響了運輸效率，而且在以后的船舶應(yīng)變中將顯得適應(yīng)性不足。所以不能單一的采取這一措施，應(yīng)該綜合運用多項改進措施疊加來減少碳排放，在綜合優(yōu)化措施方面應(yīng)參照世界一些對市場較為敏感的航運公司和船級社紛紛推出環(huán)保節(jié)能船型，通過與船舶設(shè)計公司、船廠聯(lián)合研發(fā)，打造出高科技的綠色船舶的經(jīng)驗。
在高效、減排呼聲高漲以及海事新規(guī)范、新標準不斷出臺的當下，通過低碳設(shè)計而具備綠色"基因"的船舶將成為船市主角。一項優(yōu)秀的船舶設(shè)計，不僅可以幫助船企降低建造成本及難度，縮短建造周期，還可以降低船舶使用過程中的運營成本、環(huán)保成本和維護成本，為船東節(jié)省資金投入?？梢灶A見，充分運用綠色設(shè)計理念和船舶節(jié)能技術(shù)，開發(fā)出高效、環(huán)保的優(yōu)秀船舶，將是長江及內(nèi)河船型發(fā)展的方向。
