浅谈船舶能效管理与合规运营

  的数据证实,2023年6月全球平均气温比工业化前水平高1.46℃,越来越接近《巴黎协定》中设定的本世纪末1.5℃的关键升温指标;

  美国国家海洋和大气管理局(NOAA)、美国缅因大学汇编的多个方面数据显示,2023年7月3日是地球上有记录以来最热的一天;

  联合国世界气象组织2023年7月4日预测,厄尔尼诺现象有高达90%的可能性在2023年下半年继续发生,对于马上就要来临的高温天气必须要时刻准备好,人类需要直面“更热、更旱、更涝的未来”。

  联合国政府间气候平均状态随时间的变化专门委员会(IPCC)发布的评估报告以最新数据和详实证据进一步确认了人类活动已造成气候系统发生了前所未有的变化,预计到本世纪中期气候系统将持续变暖,频发的反常/极端天气对人类生活造成影响的同时,还会对人们的生命财产安全造成威胁,引起国际社会广泛关注。

  人类燃烧化石燃料向大气中排放的二氧化碳等温室气体增加是气候系统持续变暖的根本原因。监测多个方面数据显示:过去10年,全球温室气体排放量创下历史上最新的记录,每年排放的二氧化碳高达540亿吨,导致全球以前所未有的速度变暖。

  海上运输是国际货运的主渠道。作为海上运输工具的船舶,其动力装置二氧化碳排放量随着国际海运贸易的迅速增加,排放量的增速也在加快。在国际社会高度关注能效与环保的大环境下,航运所带来的环境污染问题也慢慢变得得到了人们的重视,航运节能环保绿色低碳理念应运而生。

  1997年12月11日,《联合国气候平均状态随时间的变化框架公约》京都议定书启动了国际海运温室气体减排议题的讨论;

  2003年,IMO大会A.963(23)号决议督促海上环境保护委员会(MEPC)确立和建立国际航运温室气体(GHG)减排机制,并优先开展技术、操作和基于市场的解决方案的评估;

  2015年,巴黎气候协会达成针对现有船舶提升能效的海运“三步走”减排路线图,并制定了数据收集机制;

  2018年4月,IMO第72届MEPC会议通过了《船舶温室气体减排的初步战略》,对国际海运业应对气候变化行动做出了临时性总体安排。以2008年碳排放为基准,提出到2030年将航运业碳排放强度降低40%,2050年碳排放强度降低70%(温室气体年度总排放量至少减少50%)的明确目标,并为实现这一目标制定了短期、中期和长期措施。

  2020年11月,MEPC 75批准了《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL公约)附则VI的修正案中关于现有船舶能效指数(EEXI)、碳强度指数(CII)等航运业减排短期措施的修正案草案,对温室气体(GHG)的排放提出了新的要求;

  2021年6月,国际海事组织MEPC76通过了一系列技术导则草案,旨在配合碳强度机制的实施。其中,通过了2023-2026年每年2%的船舶二氧化碳强度减排目标,预计到2026年将比2019年水平提升11%,将对航运业产生深远影响;

  2021年11月,国际海事组织MEPC77成为继COP26(第26届联合国气候平均状态随时间的变化大会)后又一令人瞩目的国际会议,增强了航运业减排的雄心。此次会议同意提高IMO船舶温室气体减排初步战略的减排要求,或期在2050年实现航运温室气体零排放;

  2022年6月,国际海事组织MEPC 78将“应对气候变化-减少船舶温室气体排放”被作为本届会议的主要议题之一;

  2023年7月国际海事组织MEPC 80通过了《船舶温室气体减排战略》(在2018《船舶温室气体减排的初步战略》基础上进行了重新修订):

  1. 进一步提高新造船的能源效率以降低船舶碳强度;到2030年,国际航运业平均每次航程的二氧化碳排放量比2008年至少减少40%、国际航运业温室气体年度排放总量相比2008年应至少降低20%,并力争降低30%;零/近零排放技术、燃料和/或能源的应用,在国际航运中的占比至少达到5%,并力争达到10%;

  2. 到2040年,国际航运温室气体年度排放总量相比2008年应至少降低70%,并力争降低80%;

  3. 尽快使国际航运的温室气体排放达到峰值,同时考虑不同的国情,在2050年之前或2050年左右达到温室气体净零排放。

  在国际海事组织的船舶碳减排战略目标明确和环保法规日日严苛的前提下,脱碳已经被行业视为一种竞争性资产,国际规范与新能源、新技术、新材料的研究和推广已成为船舶节能减排的重要因素。

  航运业减排目标是在没有一点经验可以借鉴、需要持续开展核心技术攻关、不断在控制成本与满足减排要求之间寻求平衡的模式来实现。谁掌握了更先进的低碳或无碳能源、脱碳技术或材料以及碳减排途径,谁就在航运市场上占据了更为主动、有利的位置,所以众多涉船涉海企业聚焦航运产业脱碳减排技术高地,积极研发和尝试各种技术路线的节能减排措施,助推航运业低碳环保高质量发展。

  在海事领域,产生温室气体排放的大多数来自是船舶,实现海事领域的减排目标要解决船舶的排放问题,而实现船舶的绿色则需要技术的加持,更换使用低碳/零碳替代燃料是船舶减排最有效的方法。

  船舶能效管理和碳达峰、碳中和一样,是全球应对气候平均状态随时间的变化的共识,是未来航运业健康可持续发展必不可少的手段和强制性要求。国际海事组织(IMO)、欧盟(EU)以及航运相关组织对于不同阶段的船舶能效提出了不同的要求,不断颁布、更新、修订各种环保法规和行业规范,促使海运行业加快发展节能减排技术,以满足IMO对船舶减排和能效提出的要求。

  许多国家净零排放目标通常假设化石燃料的排放能够最终靠“碳抵消”和从大气中进行“碳清除”的负排放技术获得补偿,但是“碳抵消”和“碳清除”其实并不能减少排放量,目前亟需的是立即采取实质性的减排行动。国际海事组织早已意识到了这一点,所以出台了“新造船能效设计指数EEDI”、“现有船能效指数EEXI”和“营运碳强度指标(CII)”等概念,目的是结合联合国气候平均状态随时间的变化框架公约和气候议定书及协定的要求和目标,推动航运业的温室气体减排工作。

  2008年10月,IMO在第58届MEPC会议上提出将新造船CO2设计指数标准改为船舶能效设计指数EEDI,这是MARPOL公约附则VI实施之后,与后期颁布的船舶能效管理计划SEEMP并称为强制减少航运业二氧化碳排放的两项主要法规。

  2011年,第62届环保会MEPC通过了《国际防止船舶造成污染公约(MARPOL)》附则Ⅵ修正案,新增第四章“船舶能效规则”,首次将操作性减排措施——船舶能效管理计划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组织批准的能效管理计划。

  2012年,在第63届MEPC会议上通过了《2012船舶能效管理计划定制导则》和船舶能效营运指数(EEOI)自愿使用指南,在按要求做检验后,由主管机关或经其正式授权的任何组织为其签发《国际能效证书》(IEEC)。

  2013年1月1日开始,要求400总吨及以上的国际航行船舶配备SEEMP Part I。船舶能源效率管理计划(SEEMP)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、每一艘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,需要制定操作程序,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。SEEMP分为四个步骤:规划、实施、监控、自我评价和改进。

  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 Part II),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。

  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,必须监测和报告其年度燃油消耗数据并配备经主管机关验证的Part Ⅱ(包括一份关于燃油消耗数据收集计划的方法描述、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),并核发的《船舶能效管理计划符合性确认书》(CoC)。

  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以上船舶应完成未来三年的船舶营运碳强度计划CII并通过主管机关验证,用于计划和记录实现碳减排目标,其碳强度评级船舶除应持有经验证的SEEMP Part I、SEEMP Part Ⅱ及其CoC,还需配备Part Ⅲ并于2023年1月1日前完成验证取得相应CoC。2023年1月1日还没完成SEEMP Part III编制、验证或审核、缺少燃油消耗报告和营运碳强度评级符合声明的营运船舶将面临滞留和停运风险。

  SEEMP Part III作为帮助船东实现CII目标的重要文件和手段,将通过动态管理的方式来进行定期更新和修订,反映一直在变化的船舶排放性能及所需采取的措施。具体包括三个方面:

  三是明确船舶达到的年度营运碳强度指标(CII)的计算方式和数据报告方法。

  2023年1月1日MARPOL附则VI修正案生效后,现有营运船(包括EEDI要求生效前的船舶和已满足EEDI要求的船舶)既要满足技术能效(EEXI)要求,还要满足营运能效(CII)要求。同时,船舶还需按照年度营运碳强度进行分级(A-E级)。IMO建议主管机关、港口及航运相关方对评级为A、B级的船舶进行激励,而对连续3年评级为D或当年评级为E的船舶,需制定达到Required annual operational CII的纠正计划,经批准后纳入SEEMP执行。CII的评级直接影响着船舶能否正常营运以及船舶融资、贷款、租赁和买卖,可见提前做好船舶能效履约合规和CII评级规划对船公司的经营多么重要!

  除了国际海事组织(IMO)、欧盟(EU)不断推出温室气体减排法规外,世界各国政府和船级社也纷纷成立船舶能效数据中心或提供技术上的支持,目的是助力实现国际海事组织《船舶温室气体减排战略》制定的目标。

  我国是《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL公约)的缔约国之一,在维护、执行和发展MARPOL公约方面与国际接轨,积极推动国内航运业绿色发展:

  2012年发布《营运船舶燃料消耗限值及验证方法》和《营运船舶CO2排放限值及验证方法》;

  2018年发布了《船舶能耗数据收集管理办法》,要求进出我国港口400总吨及以上或者主推进动力装置750千瓦及以上的船舶按规定的方法和程序收集船舶油耗、航行时间、航行里程、货物周转量等数据,为构建船舶碳排放的监测、报告和核实(MRV)体系打下了基础;

  基于国家战略需要、行业变革需求和技术趋势研判这三个方面,陆续提出了一系列与内河船舶“船舶能效管理计划”有关的公告,并在上海海事局安全处设立了船舶能效数据中心。

  船级社:近年来,世界各大船级社纷纷推出了船舶数字化规范、船舶应急响应系统、船舶能效在线智能管理系统、船舶能效管理计划(编写、计算、审核发证)导则、《现有船舶能效指数(EEXI)计算与验证指南》等。

  各大船级社都在充分的利用长期积累的丰富经验和专业相关知识,为改善船舶能效和碳强度、满足EEXI和CII规则提供对应的技术支持。

  在表征船舶能效和碳强度指标方面,目前有EEDI、EEOI、EEXI、EVDI、AER和CII等几个概念,它们的计算方式差不多,计算结果的单位都是g CO2/t. n mile,只是在不同场合需要用不同的名词罢了。

  EEDI——Energy Efficiency Design Index,新造船舶能效设计指数,是船舶在设计和建造阶段固有CO2排放水平的衡量指标,是从源头(船舶设计、建造环节)开始控制CO2的排放量,是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日开始所有新造船一定要满足该船型的基准线标准的能效要求。各类船舶的Required EEDI也不完全一样。越新的船舶,Required EEDI越小,也就是要求越严格。EEDI分为三个阶段,不同的阶段有不同的折减系数(2015年10%,2020年20%,一直到2025年后到达30%)。

  EEDI的实施,对于船公司(船东)来说,在船队更新和中长期规划时应最大限度地考虑IMO相关战略及政策对使用传统燃料提出的挑战以及低碳(零碳)燃料技术的发展和应用趋势,第一先考虑能够很好的满足EEDI折减要求的高能效新船型,或考虑能够直接满足无碳排放的新能源船型。

  为了确保建造的新船符合能效要求,在颁发证书之前,需要对新建船舶来测试和验证。在船舶设计阶段,主要是通过数据、文件和船舶模型来测试完成。在建造完成后,专家、验船师会跟随船舶到海上试航,根据试航情况重新审视和验证EEDI所有相关的方面。在验证结果正常后,船旗国会颁发国际能源效率证书(IEEC)。

  IMO允许缔约国主管机关对新造船的EEDI给予最多不超过4年的宽限期(一旦推迟执行EEDI,不仅会失去参与国际竞争的资格,也不利于该国造船业的发展。谁的船舶设计水平高、能耗低排放少,谁的竞争力就强)。

  由 EEDI衍生 出来 的 EEOI、EEXI、EVDI、AER和CII等与船舶碳强度或航运低碳化紧密关联的概念在船舶能效管理方面相继得到 重视和 应用。

  EEOI——Energy Efficiency Operation Index,船舶能效运营指数,是通过计算一段时间内船舶实际运营排放的二氧化碳总量与实际客货周转量之间的比值(船舶燃料消耗 x CO2转换系数/实际载货量x 航行距离)来反映了船舶的船型特征和航运公司的经营状况。通俗地讲,就是营运船舶每装载1吨货航行1海里所排放的CO2量,属于船舶营运能效和经济敏感性指标。

  船舶只有有欧盟航次的时候才需要每年向欧盟上报EEOI,所以能看作是一种自愿型的指数,也可以认为它就是欧盟要求的EU MRV(Monitoring, Reporting, Verification)。EU MRV要求的EEOI数据是根据船舶航行的实际载重量算出,所以是船舶实际营运的CO2排放数据。

  EEXI——Energy Efficiency Existing ship Index,现有船舶能效指数EEXI是在船舶设计参数EEDI的基础上参考折减系数进行估算的,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。

  EEDI是对2013年以后新造船的设计的基本要求,而EEXI是针对2013年以前交付的、无法通过设计和建造等环节对船舶的能效进行约束的现有船二氧化碳排放量的要求。

  现有船舶能效指数EEXI与在2013年起生效的EEDI(能效设计指数)方案类似,其计算方式、衡量标准相同,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。EEXI的计算还考虑到了主机辅机的排放系数以及可能的减排因素、节能设备等。EEXI分为Attained EEXI(船舶实际营运达到的EEXI)和Required EEXI(按船型吨位分类要求的EEXI)。

  EEXI要求从2023年1月1日开始,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%)的要求指标。其中,对于散货船和油轮来说,需要满足EEDI第二阶段的指标,即在基准线%的碳排放;对于集装箱船来说,在基准线%的碳排放;对于LNG船舶来说,则需要满足EEDI第三阶段的指标,即在基准线%的碳排放。

  EEXI是IMO“技术&营运碳强度综合机制”中针对现有船技术方面的一项强制性指数,主管机关或授权的组织评估后,对达标的船舶颁发国际能效证书(IEEC)(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)。

  EVDI——Existing Vessel Design Index,现有船舶设计指标,也是针对现有船技术设计设置的一个指数,与EEXI的不同之处在于,它不是IMO的公约里的要求,而是船舶安全评级平台Rightship在评级时提出来的一个要求。它的计算方式与EEDI、EEXI一样。唯一不同的是,出于安全考虑,它还有一个最小功率的限制。

  AER——Annual Efficiency Ratio,年度营运能效指数(船舶的年效比),是通过计算船舶实际运营中一年时间内所有压载+满载航行与锚地+港口停留的CO2排放量与船舶载重吨DWT x一年内航行距离的比值来衡量营运船舶一年时间内的碳排放量。

  船舶的年效比AER是根据IMO要求,收集2019年以来船舶记录的燃油消耗、航行距离和航行时间等数据(IMO Data Collection System)计算出来的,是CII评级的依据。

  2) AER由公约要求,范围扩张到了全球航次,是一种强制型的指数;而EEOI是船舶只有有欧盟航次的时候才需要每年向欧盟上报;

  3) AER的参数取自于IMO的DCS数据库,所以AER是一种估计数值,而EEOI是利用不一样种类的能源消耗质量、航段航行里程、载货量计算出来的,数值比较精准。

  CII——Carbon Intensity Indicator,碳强度指标,是用营运船舶全年CO2的排放量与船舶载重吨x全年航行距离的比值来衡量船舶实际的营运能效水平,是表征船舶在营运过程中单位运输功平均CO2排放量的指标。每个日历年需基于上一个日历年的收集数据来进行一次性测算,根据CII折减率确定当年的CII评级。等级分为A-E,获得E等级一年的船舶或连续三年获得D等级的船舶,都必须提出改善其等级的计划,并记录在船舶的船舶能效管理计划(SEEMP)中。

  与EEXI在基准线标准的基础上分阶段折减方法不同的是,CII的指标会逐年收紧,即根据2019年的数据作为基准指标,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%。

  上述船舶碳强度或航运低碳化概念中,新造船能效设计指数EEDI、现有船能效指数EEXI和现有船设计指数EVDI等船舶技术碳强度指标是船舶在理论设计情况下的碳强度指标,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)。

  Required值是一种要求的数值,Attained值是某条船舶设计本身的数值。对于EEDI、EEXI和EVDI来说,某条船舶的Attained值只有在小于等于Required值时,才可以获得船级社的SoC;对于EEOI、AER和CII这些实际碳排放强度指标来说,某条船的Attained值既可以小于等于Required值,也可以大于Required值。

  根据国际海事组织的规定,无论船舶是否正在航行中,使用何种燃烧设备和燃料,都应记录并向船旗国管理当局报告船舶全年消耗的每种类型燃料的数据(SEEMP指南规定了确定燃料消耗量的方法)以及船舶航行的距离和航行的时间等信息。船旗国管理当局对这一些信息做验证后,将数据传输到IMO,并将其存储在一个集中的数据库中。依据这一些收集到的数据,国际海事组织秘书处将向海洋环境保护委员会MEPC提供年度报告,以便能够更好地采取温室气体减排行动。

  虽然目前航运业在脱碳方面取得了一些进展,但还是有很多船舶在满足IMO碳强度评级、应对欧盟海事法规方面还存在比较大困难,如果减排措施不到位,将会有相当一部分船舶到2026年的碳强度评级是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。

  船舶能效管理和履约合规运行是一个复杂的系统工程,只有提高船舶的能效管理上的水准、高度关注船舶能效及航运减排有关公约、法规的动向,通过船机桨的设计优化、替代燃料的选用、船舶岸电的使用、采取营运管理技术方法及优化措施等多方面的协调整合来履行相关公约法规的条款,保证船舶能够很好的满足国际海事组织的能效管理和减排要求。

  在应对全球气候变暖造成的反常/极端天气频繁发生和航运绿色低碳可持续发展方面,欧盟始终以其独有的战略思维、前瞻性布局、区域性立法、经验积累分享等方面长期处在国际领头羊,特别是在减少海事领域碳排放发展进程中的高新技术引领和IMO法规推动,扮演着很重要的角色。

  贻贝平台专家委员会将在下期为大家推出《欧盟海事法规浅析》,敬请期待。返回搜狐,查看更加多