航运业作为全球物流的核心,其高碳排放对环境和行业发展带来了重大挑战。如何从船舶的设计、建造、营运到拆解的全生命周期内,采用绿色技术和方法,把对环境产生负面影响的因素做全面管理和优化,最大限度地减少碳排放,以满足行业合规要求和长远发展慢慢的变成了人们关注的焦点。
为了助力国际航运碳排放的有效管理,国际海事组织(IMO)于2018年4月批准了船舶温室气体减排初步战略。随后又在2023年7月的MEPC 80会议上,通过了新的船舶温室气体减排战略,除了把初步战略中的2100年实现温室气体净零排放提前到了2050年外,还为国际航运业的温室气体减排工作设定了三个新的愿景目标和两个指标性校核点:
2) 到2030年,零碳或近零碳燃料或能源占航运能源总使用量的比例至少达到5%.,并力争达到10%。
1)到2030年,国际海运温室气体年度排放总量比2008年至少降低20%,并力争降低30%;
2)到2040年,国际海运温室气体年度排放总量比2008年至少降低70%,并力争降低80%。
随着船舶温室气体减排战略的修订,航运业进入了一个前所未有的转型期,市场对航运业低碳转型的需求已经很明确。
从2023 年1月1日开始,国际海事组织(IMO)温室气体减排中期目标阶段的新规定全方面实施,即所有5,000总吨以上的国际贸易船舶都要受到新的二氧化碳法规的约束。2024年及之后每年年初,将对船舶上年度提交的DCS报告和“达到的年度营运CII”做验证,根据“要求的年度营运CII”确定船舶的营运碳强度等级并签发“燃油消耗报告和营运碳强度等级符合声明”。
2024年1月1日起,欧盟将航运业纳入碳排放交易体系(EU Emission Trading System,简称EU ETS),这在某种程度上预示着途经欧洲的船只将面临高额的温室气体排放税费。另外,一些机构也在呼吁针对国际航运业的温室气体排放征收税费。
在如此大的航运减排压力下,市场机制正在不断地调整,航运业必须加快低碳转型。有关预测数据表明,到2026年,将会有10%至30%的船舶由于合规要求而被淘汰或减速;随着环保法规的进一步严格,到2030年将会有约35%至70%的船舶可能被迫退出合规市场。
在加速低碳转型和被迫退出市场之间的竞争的背景下,航运业节能减排进入了快车道。而通过综合运用技术、管理和经济手段,最大限度地提高燃油利用效率,减少能源消耗和碳排放,从而应对全球气候平均状态随时间的变化、提高船舶竞争力并符合环保法规要求的船舶能效管理是航运业节能减排的重要手段。船舶能效管理计划也被国际海事组织列为航运减排的五大监管措施之一。
针对航运业减排,IMO制定了五大监管措施来防治和限制船舶污染物排放造成的环境损害,这些措施对缔约国船舶有着强制约束力。
船舶能效设计指数(EEDI)在最大限度地考虑到船舶的载重量、航速、主机功率以及船舶类型等因素的基础上,用以推动船舶制造商和船东在船舶的设计和建造阶段更看重节能环保的因素,由此减少船舶在运营过程中的能源消耗和排放。
以1999年1月至2009年1月期间各大船型新造船能效的平均值为基准线GT以上的船舶一定要进行新造船能效设计指数EEDI的计算,一定要满足该船型的基准线标准的能效要求,旨在从源头(船舶设计建造环节使用更节能的设备与发动机)开始控制CO2的排放量,以减少污染。
EEDI是船舶在设计和建造阶段固有CO2排放水平的衡量指标,即船舶在设计最大载货状态下消耗的能量换算成CO2排量与船舶有效能量换算成CO2排量的最大允许比值。EEDI指数越小,能源效率越高。
以新造船EEDI的计算数据为基准,2015年EEDI能耗指数必须降低10%,此后每五年进行一次递减达标式验证,2020年能耗减低20%,2025年能耗降低30%。在验证结果正常后,船旗国将会为船舶颁发国际能源效率证书(IEEC)。
EEDI的强制实施明显加快了造船业绿色技术的创新、应用与发展,推动了船舶设计和建造领域的进步,在推动航运业可持续发展方面发挥着重要作用。
2016年10月,国际海事组织(IMO)海上环境保护委员会第70届会议通过了MARPOL公约附则VI关于船舶记录和报告其燃油消耗的强制性要求,以获得必要的数据,为IMO制定船舶温室气体减排的进一步措施提供信息。
DCS要求自2019年1月1日起,5000总吨及以上的船舶*必须向IMO船舶燃油消耗数据库提交船舶身份、技术参数、燃油消耗等经验证的相关信息,这一些信息是IMO减少船舶温室气体排放战略的一部分,也是建立航运碳排放市场机制和制定有效减排政策的关键基础。
EEDI仅针对2013年1月1日起新造船舶,所以IMO在2021年推出了适用于所有400GT及以上的现有船舶能效指数EEXI。EEXI与新造船舶能效设计指数EEDI类似,计算方式也相同,即通过船舶的载运能力、主机功率、航速等技术参数来确定现有船舶的技术能效水平,两者都是促使船舶进行技术更新,提高船舶能效,降低碳排放的强制性技术要求。
EEXI与EEDI一样,都表示满载状态时主机在最大持续功率、最大航速下的碳排放强度,是船舶固有的设计能效特性,并非船舶实际营运的碳排放强度,可以看做是一个恒定不变的常数(除非船舶经过重大改建)。EEXI是在EEDI的基础上参考折减系数进行估算的,是理论碳排放强度的技术性指标,不需要在船舶运营期间对实际的CO2排放进行任何测量或报告。船舶类型不同,其折减系数也有差异。从2023年1月1日开始,主管机关或授权组织对现有船舶在年度检验中达到EEDI第二(折减系数20%)或第三阶段(折减系数30%)指标做评估后颁发国际能效证书(IEEC)。
作为技术能效指标,对于评估后不满足EEXI要求的船舶,则能够最终靠主机功率限制(EPL) 、轴功率限制 (ShaPoLi)、使用节能装置或替代燃料等技术措施来达到一定的要求的EEXI值或直接对节能减排潜力不大的老旧船舶进行淘汰拆解。当前市场上大约有3万条船要提交EEXI,大约只有20%-40%的船舶符合EEXI。
2021年6月,MEPC 76通过了关于降低国际航运碳强度的MARPOL公约附则VI修正案,旨在从技术和营运两个方面同时提高船舶能效,降低碳强度水平,要求自2023年1月1日起,所有适用船舶既能满足技术能效要求(EEXI),又能满足营运碳强度要求(CII)。
从2023年1月1日开始,5000总吨及以上船舶利用船舶报告的强制性DCS数据计算船舶营运碳强度指数CII,并将计算出来的CII值与按温室气体减排目标指定的CII规定值相比较,按照其达标情况,船舶将会给予A-E的评级,船舶达到C及以上为合格,评级为D或E的船舶将被视为不合格。
如果船舶营运碳强度评级为 “E” 或连续三年评级为 “D” 的船舶,公司应修订SEEMP PART III,描述如何通过纠正行动计划达到 Required CII。经修订的 SEEMP PART III最晚应不迟于每年4月30日前提交船旗国/RO做验证,并取得船旗国/RO签发的SOC。
*碳强度指数CII=全年CO2的排放量/(船舶载重吨X全年航行距离)。因此,现行的CII评级机制因不涉及船舶实际载货量数据而存在固有的缺陷。
2019年的数据作为CII评级的基准指标,CII的指标会逐年收紧,2023年开始减少5%的碳排放,之后每年在前一年的基础上再减2%,计算得出的数值是Required CII。
船舶能效评级机制是按照各船型的向量值d与 Required CII 的乘积,分为优秀、较低和两个不合格四个边界。各船型的向量值根据船型的不同而不同,如下图:
如果节能减排措施不到位,将会有相当一部分船舶的碳强度评级是不合格的D或E;同时,欧盟碳配额(碳排放的附加成本)价格持续上涨,这就从另一方面代表着由于市场低迷而收益未达预期、资金规模较小的航运企业不得不淘汰那些碳强度评级不达标的船舶甚至令这些航运企业倒闭。
2023年度船舶碳强度指数(CII)评级工作已经于2024年1月1日正式启动。
船舶能效管理计划(SEEMP)是一套旨在提高船舶能效和减少温室气体排放的措施。SEEMP要求所有400总吨及以上的商业船舶都必须有一个本船特定的能效管理计划。这个计划分为三个部分:
Part I(提升能效的船舶管理计划)——船东自愿采取各种办法降低能耗阶段:2013年1月1日强制实施的Part I的核心在于制定适用具体船舶的能效措施并有效实施,因每个航运公司的每一艘400总吨及以上的船舶,都具有各自经营的特点,为保证能效措施的有效性与可操作性,应该要依据能效管理计划编制指南自行编制操作程序,自行执行,并通过科学系统评估和一直在改进完善,最终形成针对某一具体船舶的最佳能效措施。该部分不要提交船旗国/RO批准,一般作为船舶体系文件SMS的一部分进行审核即可。
Part Ⅱ(燃油数据收集计划)——强制船东提交能耗数据阶段:2019年1月1日开始,要求5000总吨及以上的国际航行船舶,除应持有SEEMP Part I外,还必须根据能效管理计划编制指南进行监测和报告其年度燃油消耗数据并配备经船旗国/RO验证的船舶能效管理计划第二部分Part Ⅱ,包括一份关于燃油消耗数据收集计划的方法描述(包括BDNs,流量计法等)、船舶燃料消耗数据收集报告以及向船舶主管机关报告数据的流程,船旗国/RO核发《船舶能效管理计划符合性确认书》(CoC)。
*SEEMP PART II与IMO的数据收集机制(DCS)相关联,DCS要求5000总吨及以上的船舶收集并报告其燃油消耗数据,为船舶碳强度指数CII评级打下基础。
PART III(未来三年船舶营运碳强度计划)——根据历年船东提交的能耗数据对船舶进行等级规划区分,然后淘汰高能耗船舶阶段:2023年1月1日开始,船舶能效管理计划第三部分(SEEMP PART III)要求正式生效,即要求5000GT以上船舶应根据能效管理计划编制指南规定的 CII 的核算方法完成未来三年的船舶营运碳强度计划CII并提交船旗国/RO批准,用于说明船舶如何在未来三年内实现 Required CII 要求的实施计划,其碳强度评级船舶除应持有经验证的Part I、Part Ⅱ及其CoC,还需配备Part Ⅲ及其CoC。
船舶能效管理计划SEEMP的实施有助于船舶运营商采用最佳操作实践,如优化航速、改善船舶操作、维护船体和推进系统、废热回收、改进船队管理等,以提高船舶能效。
青岛儒海船舶工程有限公司针对如何减少船舶燃料消耗和温室气体排放、满足EEXI的折减要求和达到合格的CII评级,以及MRV和DCS自动验证,推出了集实时监控、航行评估、数据分析、管理优化与报告输出于一体的D-VesselKeeper蓝鳍船舶管理平台船舶能效管理系统。
在2024年11月19日-20日举办的2024希腊海事论坛上,青岛儒海应邀发表了《基于能效管理系统的全生命周期绿色低碳解决方案》的主题演讲,与客户分享了在船舶设计、运营和维护阶段影响船舶能效的因素,以及D-VesselKeeper蓝鳍船舶管理平台船舶能效管理系统和以准确数据为依据的船舶碳排放以及绿色气体排放合规化的一站式解决方案,并分享了相关案例,引发了与会各方的普遍关注与讨论。
该系统以客户的真实需求为导向、数据为驱动,追求节能、减排、合规的有机统一,旨在帮助船东、船舶管理公司和船员对船舶航行及装载状态、耗能状况等监测数据和信息做多元化的分析,为船舶提供设备管理、能源管理、航速优化以及根据能效评估结果持续提供节能减排合理化建议等能效综合服务。
D-VesselKeeper蓝鳍船舶管理平台船舶能效管理系统的开发与运维以满足法规要求为前提、以提升客户使用体验为抓手、以为客户创造价值为目标,重点解决客户实施船舶能效管理计划、碳强度指标管控等难点问题。在现有设备的基础上,根据船舶实时能效检测的不正常的情况,平台实战专家从技术上对船员进行指导或提出改变船员操作习惯的建议,来提升船舶能效,延长船舶的合规运营时间。同时,D-VesselKeeper还可以与SmartEye智慧眼AR技术进行有机结合,构建由平台和用户主导的双向输出的网络运行“云诊断”、“云服务”等个性化管理咨询与技术服务,从功能维度和情感维度来创造区别于其它服务平台的价值。
绿色低碳合规化与船东、船管、运营商、租船公司、金融机构、投资者等海事价值链中的所有角色息息相关,为保障数据准确性、透明性以及数据的高质量,D-VesselKeeper船舶能效管理系统着重于数据的自动采集、以ISO19848标准做数据的标准化命名&存储&传输、智能评估、趋势变化分析、方案优化等。其工作流程是对船舶的主机、副机及锅炉等耗能设备的燃料消耗以及船舶主要机电设施运行状态的船端信号源进行自动采集、在线监测并自动记录;将上述自动采集的数据经过异常处理、归一、降噪、去重等数据清理方式,形成高质量的船端能效数据,然后实时打包传输至船端服务器并与岸基系统来进行数据同步;云端服务器依托大数据、云计算等新技术对船端服务器上传的采集数据来进行智能分析后,生成包含船舶能效现状、发展的新趋势、合理化建议等评估报告提供给客户。
3. 针对影响船舶航行阻力的船体附着海生物和船体表面的粗糙,提供船体水下清洗服务、低表面能涂料、防海生物系统等减小航行阻力优化方案。
与此同时,为了更有效地解决现有船舶能耗成本高、低碳环保难度大的两大痛点,D-VesselKeeper蓝鳍船舶管理平台船舶能效管理系统还为客户提供绿色低碳合规化分析报告和以下节能减排设备的设计与安装:
1. 设计安装螺旋桨整流鳍、导流罩、消涡鳍、桨毂帽、高效螺旋桨与舵球的组合、辅助推进的旋转风筒、船首风流挡板、改良球鼻艏等节能装置;
2. 设计安装动力涡轮、朗肯循环、有机朗肯循环发电系统,对船舶耗能设备的排气、冷却水、增压空气等余热进行回收利用的新兴能耗控制和联合利用装置;
3. 设计安装轴带发电机以及通过变频技术控制机舱风机、空调、海水泵和冷却水泵等马达转速,以减少发电燃料消耗;
4. 设计安装船舶交流岸电配电系统的“电能替代”方案,通过岸基电源替代船用柴油发电机的发电,以减少船舶燃油消耗量和大气污染物的排放;
5. 设计安装脱硫、脱硝和脱碳装置(EGCS & OCCS),以满足船舶合规运营要求。
总之,D-VesselKeeper蓝鳍船舶管理平台船舶能效管理系统根据船舶实测数据,对船舶能效做多元化的分析评估,为客户在形势预判和应对公约法规要求等决策提供参考的同时,也为客户提供优质、便捷、高效的全生命周期绿色低碳解决方案。
青岛儒海以“全球船海一站式工程技术解决方案卓越服务提供商”为使命,致力于成为数字化时代全球船海服务技术引领者、标准制定者、价值创造者。