船舶营运碳强度指标计算方法的不足及其修正

文章来源:信德海事碳交易网2022-05-23 08:36

摘要:MPEC76次会议通过了旨在提高营运船舶能效的船舶营运碳强度条款和四个技术导则,要求船舶在法规生效后每年计算年度营运碳强度并评价其能效等级。IMO将船舶年度二氧化碳排放量与船舶总载重吨或总吨与航行总距离的乘积之比定义为船舶年度营运碳强度指标。根据这一指标,对于某些特定船舶类型或营运特征,例如冰区航行船舶、载运冷箱的集装箱船舶,由于航线或货物原因增加了能耗,可能导致此类船舶能效等级变差,这显然是不公平的。IMO考虑到船舶营运碳强度的这些局限性,决定成立通信组考虑对其计算方法中由于特定船型和营运特征导致的能耗增加进行修正。介绍营运碳强度指标修正的最新进展,为航运公司计算和预估船舶能效等级提供参考。

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关键词:温室气体;碳减排;船舶能效;碳强度指标 本+文+内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com

一、引言 本+文`内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com

2018年4月,国际海事组织 ( IMO ) 制定了船舶温室气体减排初步战略 ( 以下简称“初步战略”),提出了在本世纪内停止温室气体排放的愿景,并在船舶设计能效、海运碳强度和温室气体排放总量三个方面提出了阶段性量化目标。2021年6月,IMO在MEPC76次大会上通过的船舶技术能效指数 ( EEXI ) 和营运碳强度指标 ( CII ) 评级机制,即是落实国际海运碳强度目标的强制性一揽子短期措施。

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在营运机制方面,船舶将实施强制性CII评级,通过计算营运船舶基于数据收集机制的碳强度表现,将船舶实际的CII值与同船型要求的CII值相比较,获得船舶该年度的CII评级结果。CII评级机制将激励船舶采取有效营运措施取得优良评级结果以获得营运竞争优势,对评级表现不佳的船舶提出改进优化能效管理水平的要求,并进一步通过实施年度碳强度折减系数,逐渐提升船舶CII评级标准,推动海运船队整体实现碳强度逐步降低的目标。 本`文-内.容.来.自:中`国^碳`排*放*交^易^网 ta np ai fan g.com

营运碳强度指标及计算是船舶能效评级机制的基础和核心。船舶营运碳强度是每单位运输功的二氧化碳排放量,由于受到数据和时间的限制,IMO定义营运碳强度指标时使用了名义运输功,即船舶总载重吨或总吨与航行总距离的乘积。将船舶单位名义运输功的二氧化碳排放量作为碳强度指标,有一定的局限性,不能反映某些船舶由于非技术或管理措施导致的能耗,例如冰区航行船舶由于航行阻力增加必然增加能耗,载运高能耗货物的船舶如装运冷箱的集装箱船、货物需要加热的液货船等也会增加能耗。因此在船舶营运碳强度指标及评级机制制定阶段,就对碳强度指标计算方法提出了不同的修正方案。考虑到船舶营运碳强度指标修正的复杂性,MPEC76最终采纳了未带修正方案的船舶营运碳强度指标和计算方法导则 ( G1导则 ),同时决定成立通信组,进一步考虑特定航次或货物相关操作产生的高能耗,从而制定《考虑航次调整和修正系数的船舶营运碳强度指标计算导则》( G5导则 )。通信组将在MPEC第78次会议上提交最终报告,供大会决议。

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二、船舶年度营运碳强度指标的局限性 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com

船舶营运能效不仅取决于船舶本身的技术特性和营运技术管理,还与船型、营运特征及航线等密切相关。船舶碳强度指标 ( Carbon Intensity Index, CII ) 的选取是船舶营运碳强度条款中的核心内容,需要全面充分地反映这些影响船舶能效的实际因素,才能为船舶的评级建立一个公平合理的基础。 本+文内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com

实际上,CII指标的选取仅考虑12种类型的船舶,没有考虑到一些特定类型船舶,其计算公式也没有考虑船舶不同营运特征所造成的能效差异。例如,冰级船舶在冰区航行、船舶装载率高、载运需要加热的油化货物、长时间停泊等因素均会使船舶能耗增加,CII值增大。这些船舶即使从技术特性上来说是低能耗的,营运管理措施也很优良,但相比其他非同类或营运特征不同的船舶,其能效或者碳强度指数等级也会表现很差。 本文`内-容-来-自;中_国_碳_交^易=网 tan pa i fa ng . c om

船舶由于类型或营运特征所导致的营运碳强度评级偏差,会使其在竞争中处于不利地位,但这并不是由于船舶本身的技术能效差或管理不到位所致,而是由于船舶营运碳指标评级机制考虑不全面。同时CII评级生效后,一些船舶可能会为提高CII评级而减少真正高能效的航行操作,反而增加能效低但CII评级结果好的航行操作,这显然违背正常的经济贸易运行规律,会显著损害相应国家或地区的航海贸易,尤其是一些严重依赖航海贸易的小岛国,整体来看不利于世界航运业及经济的发展。

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IMO注意到目前采用的CII指标和评级机制的先天缺陷及其局限性,所以决定对CII计算方法进行修正,制定考虑航次调整和修正系数的船舶营运碳强度指标计算导则来克服这些缺陷及局限性,以减少给船舶、公司、国家和地区贸易等带来的不利影响。

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三、船舶营运碳强度指标的修正

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目前,G5导则正在制定过程中,其计算公式来源于船舶年度碳强度指标计算公式,未对其进行颠覆性改变,只是对公式中分子碳排放量和分母船舶载货能力及船舶航行里程结合一些特殊情况加以修正。时至今日,IMO通信组进行了多轮征求意见,根据反馈修正但仍未最终确定的船舶年度营运碳强度计算公式如下:

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其中:[ ∑j( FCvoyage,j·CFj)] 为燃料消耗航次调整项,免除满足调整条件相应航次时间段内船舶所用全部燃料所产生的碳排放。这里的航次不是通常意义上的船舶从某港离港后到离开下一港口的时间段,而是指满足免除条件所对应的时间段;[ ∑j( FCelectrical,j+ FCboiler,j+ FCothers,j) ·CFj] 为修正系数项,修正与货物操作相关燃油消耗的排放,包括电能、锅炉以及其他项的消耗;([0.75]- [0.03yi]) 为折减系数,是对修正系数项减免燃料消耗的激励系数,2023年减免75%,以后随年递减,2024年后yi每年增加数1;( Dt- Dx) 为航行里程扣除项,航次免除过程中,要免除船舶对应航次段内全部的燃料消耗,同时也要在年度总航程中扣除相对应的航行里程;CFPT为豪华游轮在港时间的修正系数;fi·fm为冰区船舶装载能力修正系数,是冰区航行船舶DWT的修正系数;fc为船舶GT修正系数。

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( 一 ) 航次调整

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经过多轮征求意见与讨论,目前G5导则草案中包含以下4种航次调整的情况,分别介绍如下:

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1.MARPOL附则Ⅵ中3.1条款所规定的免除情况

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指在特殊情况下,船舶为了安全或海上人命救助所采取的操作,该调整项目是已经确定的条款,无须进行讨论。

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2.冰级船舶在冰区的航行

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冰级船舶在冰区航行时由于船舶阻力增大,相比于开阔海域,航速会显著降低,相同航程条件下燃料消耗更高。对待冰级船舶除了在冰区航行的修正项外,还考虑了对总载重吨位进行修正,即计算公式中的fi、fm载运能力修正项。对于冰级船舶而言,由于船体结构要进行加强导致空船重量更大,相比同运载能力的船舶排水量更大,航行阻力更大,燃料消耗更多。因此要对其载运能力进行修正。

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3.穿梭油轮动力定位及船对船货物作业

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穿梭油轮不同于同吨位的油轮,它属于近海石油开采平台系统的一部分,往返于海上油田和岸上终端之间,多配备动态动力定位系统。穿梭油轮的年度AER ( Annual Efficiency Ratio,年度能效比,单位:g/(DWT·n mile)) 值是同吨位常规油轮的2~2.5倍,这是因为该种油轮在海上装货时使用的动力定位系统产生大量的燃料消耗,占总燃料消耗量的13%左右。此外,在个别航次进行船对船货物操作也要产生大量燃料消耗。因此,对于穿梭油轮仅特别考虑免除动力定位操作产生的燃料消耗,以及在船对船货物操作产生的燃料消耗。

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4.豪华邮轮在港时间的修正系数CFPT

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对于豪华邮轮,一年内如在港时间超过20%,则采用系数CFPT=( 1.8-HoursUnderway/8 760 ) 进行修正,碳强度计算公式为CIICruise=MassCO2/[GT×( Dt- Dx)×CFPT]。豪华邮轮在港燃料消耗量比其他船舶类型大,且在港时间长,估计能有25%~30%时间,在港期间燃料消耗量占全年的15%左右。豪华 邮轮在港时间越长,对能效评级越不利。如果选择航行则能够降低碳强度,获得更好的等级,但这样会违背豪华邮轮的正常经营规律,产生更多的碳排放,影响其正常经营,对于航运业的总量排放控制是不利的。为此提出豪华邮轮在港时间的修正,对于每年在港时间超过20%也就是航行时间少于7 008 h的船舶,通过修正系数适当降低碳强度值,避免法规生效后对豪华邮轮产生不合适的激励,即避免为提高能效等级进行更长时间的航行从而产生更多的二氧化碳排放。

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( 二 ) 燃料消耗修正系数

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G5导则草案修正系数项规定了对三类燃料消耗修正,同时为激励船舶采取节能措施,考虑了这些修正项的折减系数。三类修正项包括电能、锅炉及其他不能记入以上两项的其他燃料消耗。 本+文`内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com

1.电能的燃料消耗FCelectrical,j

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( 1 ) 冷藏箱的电能消耗 内.容.来.自:中`国`碳#排*放*交*易^网 t a np ai f an g.com

目前航运市场越来越多的冷藏货物使用冷藏集装箱运输。由于冷藏箱需要消耗大量电能用于制冷,营运过程会额外消耗更多的燃料,因此,载运冷藏箱船舶的年度碳强度值大,能效等级低。为保持和同吨位集装箱船的竞争地位,需要对冷藏箱的电能消耗进行修正。 内-容-来-自;中_国_碳_0排放¥交-易=网 t an pa i fa ng . c om

用于冷藏箱制冷所消耗的电量应转换为燃料消耗量统计,不同情况可按照如下方法分别进行计算:对于能够监控冷藏箱电量消耗的船舶,其用于冷藏箱制冷所消耗燃料量依据冷藏箱专用电量表及发电柴油机油耗率进行计算。对于不能监控冷藏箱电量消耗的船舶,冷藏箱电能消耗平均值按照2.75 kW保守估计,根据冷藏箱数量和载运天数计算所耗电能,再将电能乘以发电柴油机油耗率获得燃油消耗量。

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( 2 ) 货物维护或操作相关的电能消耗 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com

此项燃料消耗修正包括但不限于货物加热/冷却系统、氮气/惰气发生器和货物操作装置,如克令吊、挖掘机等。其中,对于安装克令吊的散货船,如经常航经要求自装自卸的港口航线,势必会由于装卸货产生更多的燃料消耗,从而对船舶能效评级不利。如果船舶减少这样的航行,又会进一步危害相关的港口贸易。

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用于货物维护或操作所消耗的电量应转换为燃料消耗量统计,不同情况可按照如下方法分别进行计算:对于能够监控具体系统或设备电量消耗的船舶,根据监测的电量消耗乘以发电柴油机燃油消耗率计算燃料消耗。对于不能监控具体系统或设备电量消耗的船舶,装置电量消耗按照60%的额定功率、运行时间和发电柴油机燃油消耗率进行计算。

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2.锅炉的燃料消耗FCboiler,j 禸嫆@唻洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

此项免除货物维护和操作所产生的锅炉燃料消耗,包括但不限于加热货物、加热洗舱水、货物操作、生产惰气等。许多油轮和化学品船运输的货物需要在航行途中加温,例如成品油、沥青、植物是化学品船在装运不同的货物时需要频繁洗舱,锅炉需要消耗大量燃料来产生蒸汽加热货物和洗舱水。以4万t油化船为例,环境温度和货物维持温度为2.5 ℃,锅炉燃油燃料消耗为每吨货物0.5 kg, 蒸汽压力10 bar,流量16 t/h。锅炉效率为87%,每天燃油消耗为20 t,相当于主机每天的燃油消耗量。

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油轮在卸货期间使用蒸汽驱动的货油泵,锅炉需要消耗大量的燃油,尤其是频繁靠港的油轮。我国的一项研究分析了77艘油轮的AER值随卸货次数的变化关系,其中对4.2万~5.2万DWT油轮的分析如图1所示。随着卸货次数的增加,船舶AER值明显升高,船舶能效等级变差,甚至有可能进入E级。 本%文$内-容-来-自;中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om

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图1 4.2万~5.2万DWT油轮AER值随卸货次数变化关系 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com

货物维护和操作所产生的锅炉燃料消耗量,可以通过锅炉的流量计进行统计。由于抛锚或在港期间辅锅炉除了产生蒸汽用于货物操作外,还能够代替组合锅炉产生蒸汽加热船舶燃油舱柜及生活使用,因此在使用辅锅炉期间将这部分消耗扣除,这部分的燃料消耗以组合锅炉85%额定功率燃油消耗确定。 本文`内-容-来-自;中_国_碳_交^易=网 tan pa i fa ng . c om

四、G5导则的相关讨论和进展 內.容.來.自:中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com

考虑到船舶营运碳强度修正的复杂性,MPEC第76次会议没有在G1导则中纳入初步讨论的修正项,决定成立通信组进一步考虑碳强度修正问题,并要求在MPEC第78次会议提交最终报告供大会决议。

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G5导则草案目前正在制定过程中,最终哪些项目需要进行修正及如何修正还有待于进一步讨论和决议。对于目前修正的内容,还有一些反对的意见,如修正会导致负面的激励、数据记录和审核的困难、修正后的船舶碳强度偏离原先数据所计算的基线等。如免除航次调整的燃料消耗,则不会激励船舶采取有效措施提高相应的能效。修正项目不论对于船方还是管理当局都增加了记录和审核的困难。即便是存在各种反对意见,但考虑到对于特定船型、特定营运特征船舶的竞争公平性,还是应该对船舶年度获得碳强度值进行修正。

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G5导则草案的制定还有不同的建议方案,如为考虑船舶的特殊性,建议对12种类型船舶进一步细分子类型船舶,比如将穿梭油轮列为单独一类船舶进行碳强度计算与评级,但考虑到导则要尽量简单,所以没有采纳这样的建议。还有方案建议不去修正获得碳强度值,而考虑对碳强度基线进行修正,这样船舶的排放量就都会被考虑进去,但限于目前IMO数据收集机制的有限性,也暂不考虑这样的方案。在目前的修正内容中,还没有考虑到装载率不同导致的碳强度差异,但已经有基于船舶装载率考虑进行修正的提案。 本`文@内-容-来-自;中_国_碳排0放_交-易=网 t an pa ifa ng . c om

总之,由于船舶碳强度指标除了受本身的技术特性及营运管理影响,还受到多种船舶营运因素的影响,因此要进行修正以准确反映船舶的营运能效情况。IMO在最近的会间会已明确表示,船舶年度营运碳强度评级将根据修正后的碳强度值进行。 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

作者简介:

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仉大志,大连海事大学轮机工程学院,副教授。 本+文+内/容/来/自:中-国-碳-排-放(交—易^网-tan pai fang . com

孙德平,大连海事大学轮机工程学院,副教授。

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