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船舶能效设计指数的公式简析


公式中分母部分计算船舶的载重量与该载重量下的航速 的乘积,并考虑了因为技术规范要求、恶劣海况等对船舶载重 吨、航速的限制因素,记为 ε。
基于以上公式分析,EEDI 计算公式可以简化为式(2),即 船舶各部分 CO2 排放量总和与船舶载重和航速乘积的比值:
EEDI 计算值要小于规范要求的标准值,其值越大,表ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ船 舶能效水平越低,反之,则能效水平越高。
近年来,随着世界贸易的发展,民用船舶日益大型化,其功 率增大、航速提高,导致了温室气体大量排放。为了能够加强控 制船舶温室气体的排放,IMO 提出了船舶能效设计指数的概 念,并在 MEPC 第 62 届会议上通过了《国际防止船舶造成环境 污染公约》(MARPOL)附则 VI 有关船舶能效规则的修正案,确 定船舶能效设计指数于 2013 年 1 月 1 日生效实施。
对于配备主机功率小于 10000KW 的船舶:
(3)
(2)
(4)
收稿日期:2012-08-17 作者简介:王志炎(1967-),男,江苏南通人,常务副总经理,从事船舶设计与制造研究。
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规范将逐年提高 EEDI 标准,强制促使船舶设计改善和优 化,降低 EEDI 值,进而强制 CO2 排放控制。
二、计算公式各参数意义
(一)船舶的运载能力 Capacity 根据船型的不同,对 Capacity 的定义也不同:对于干散货 船、液货船、气体运输船、集装箱船、滚装船和普通货船,Capaci- ty 为船舶载重;对于客船、客滚船,Capacity 为船舶的总吨;对于 集装箱船,Capacity 为载重吨的 65%。 (二)船舶的航速 Vref Vref 是假定在无风浪、主机 75%额定功率以及最大设计载 重条件下的航速。 (三)船舶的功率 P 1.主机功率 式(1)中 PME 取主机的额定功率 MCR 的 75%,如果船舶配 备了轴带发电机,还需要减去相应功率,计算公式为:PME=0.75 (MCRME-PPTO),其中 PPTO 为每台轴带发电机 75%输出功率除以 该轴带发电机的转换效率。 2.辅机功率 式(1)中 PAE 表示为保障船舶在正航最大海况下以一定航 速(Vre)f 和载重(Capacity)运营所需的辅机功率,根据船舶主机 功率的不同,PAE 分别按照以下经验公式进行计算: 对于配备主机功率大于 10000KW 的船舶:
2012 年 第 10 期(总第 406 期)上
3.轴带马达输出功率 式(1)中 PPTI 为每台轴带马达额定功率 75%除以每台发电 机的加权平均效率。如果船舶设有兼用的 PTO/PTI,则应根据船 舶在海上的常规运营模式来确定在计算中使用哪个参数。 4.新能效创新技术减少的主机功率 式(1)中 Peff ,表示表示采用了能效创新技术而减少的主机 功率的 75%。 5.新能效创新技术减少的辅机功率 式(1)中 PAEeff ,表示主机在 PME 状态下,因为采取能效创新 技术而减少的辅机功率,目前相关的主要能效创新技术是主机 废热回收系统,可以利用回收主机废气中的能量进行发电等, 进而代替或减少部分辅机功率。 式 (1) 中 SFC 值需要根据 ISO 1555:2002 和 ISO3016-1: 2002 及标准低热值燃油进行修正,主机、辅机燃油消耗取值方 法如下:1)SFCME,取主机 NOx 技术文件中主机 75%额定功率或 扭矩下的燃油消耗率。2)SFCAE,取辅机 NOx 技术文件中主机 50%额定功率或扭矩下的燃油消耗率。 (四)碳转换系数 CF CF 是基于燃油中的含碳量将船舶消耗的燃油转换成 CO2 的排放量,用 t-CO2/t-Fuel 表示。CF 主要取决于所选的燃油种类。 (五)修正系数 fj— ——用于补偿船舶特殊设计因素而考虑的修正系数,对 于冰区加强的船舶,可根据 MEPC 62/5/4 Annex 1 中给出的公式进 行计算,目前主要适用于油船、干货船和杂货船,其他船型取1.0。 fw—— —船速修正系数,是非量纲系数,考虑了浪高、浪频、风 速等不良海况导致航速降低的因素。该值可由船模试验获得或 通过标准曲线求取。IMO 正在制定模拟试验和标准曲线指导性 文件,在这些文件没有完成以前,应该取 1.0。 fi—— —最大设计载重修正系数,是指因技术或规定要求对 船舶装载能力的限制,目前只对冰区加强船舶制定了相应的取 值标准,对于其他船型,其 fi 取值 1.0。 feff— ——创新能效技术可用系数,如果采用废热回收系统,则 该系数取值为 1.0。
式(1)中分子部分计算船舶运行中消耗燃油转换成 CO2 排 放的量,可以分以下四部分:
(1)部分为船舶以一定航速装载一定载重航行时,主机消 耗燃油换成 CO2 排放量,记为 α;(2)部分为保证主机在第一部 分所述状态下,辅机燃油消耗转换成 CO2 的排放量,记为 β; (3)部分为当船舶设有轴马达和废热回收系统时,贡献的轴功 率与辅机燃油消耗乘积,转换成 CO2 的排放量,记为 γ;(4)部分 为采用新节能技术减少燃油消耗所转换成的 CO2 排放量 δ。
Capacity:船舶的载重;Vref:航速;P:功率,PME、PAE、PPTI、PAEeff、 Peff 分别表示主机功率、辅机功率、轴带马达功率以及采用能效 创新技术而减少的主机功率、辅机功率;SFC:燃油消耗,SFCME、 SFCAE 分别表示主机燃油消耗、辅机燃油消耗;CF:碳转换系数, CFME、CFAE 分别表示主机燃料、辅机燃料的碳转换系数;fj:用 于补偿船舶特殊设计因素而考虑的修正系数;fw:船速修正系 数;fi:船舶最大载重修正系数;feff:创新能效技术可用系数;n:表 示主机、辅机等设备数量;
一、计算方法及意义
船舶能效设计指数,是衡量船舶效能水平的一个指标,利 用 CO2 排放量和货运能力的比值表示船舶的能效,即根据船舶 在设计最大载货状态下,以一定航速进行所需推进动力以及相 关辅助功率所消耗的燃油计算出的 CO2 排放量。
式(1)为“船舶能效设计指数计算方法临时导则”中提出的 EEDI 计算公式,其中:
的设计提出了更为严格的要求。基于此,概述船舶能效设计指数的意义、计算方法、验证过程,以及船舶能效设计指数对
船舶设计的影响,以期提高我国在国际船舶市场中的影响力,推动我国早日成为造船强国。
关键词:能效指数;计算方法;船舶设计
中图分类号:U66
文献标志码:A
文章编号:1000-8772(2012)19-0138-02
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2012 年 第 10 期(总第 406 期)上
船舶能效设计指数的公式简析
王志炎,曲永华
(大连中远川崎船舶工程有限公司,辽宁 大连 116052)
摘 要:船舶能效设计指数将于 2013 年 1 月 1 日生效,旨在通过法规强制控制船舶温室气体 CO2 的排放,并对船舶
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