新造船舶能效设计指数对主机选型影响分析

功率与航速关系如图2。
EEDI公式和同样的船型图数据1 （散英货国船劳EE氏DIFa基irp线la随y的载数重量的变化
据）作重新计算。丹麦代表团在2009年3月的温室气
体工作组第二次会议（GHG-WG2/2/7）上，重新提
交了基线的计算公式，利用以下公式求得： （BLV）=a*Capacity-c其中，a,c均为常数。
2 EEDI浅析 国际海事组织IMO第57届环境与保护委员会
MEPC57会议同意了按照“新造船CO2设计指数”
作者简介：田长伟（1983-），男，助理工程师，主要从事船舶动力装置相关的研究设计工作。 赵 翠（1983-），女，助理工程师，主要从事船舶轮机相关的设计工作。
收稿日期：2011-03-01
Peff(i)—由于采用了创新的机械能效技术而减少的 主机功率的75%；
PAEeff(i)—系指当船舶在P 状 ME(i) 态下由于采用了创 新的电能效技术而减少的辅机功率；
PAE—系指在设计工况下以Vref航速航行时所需求 的提供正常最大波浪载荷的辅机功率；
SFC—系指发动机经核定的特定燃油消耗量。下 标ME(i)和AE(i)分别表示主机和辅机；
关键词：EEDI；主机选型；航速；功率；影响分析
The Influence of New Ship Energy Efficiency Index on Main Engine Selection
TIAN Changwei, ZHAO Cui
(CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co., Ltd. Guangzhou 511458)
Abstract: EEDI (Energy Efficiency Design Index) is a criterion to judge CO2 emission of a ship in navigation. This paper analyzes the influence of EEDI on main engine selection according to the interim formula in MEPC.59. Taking 230,000 DWT ore carrier as an example, reducing the design service speed to decrease the installed power of main engine to meet the EEDI requirement proves the validity of this method. Other methods to meet EEDI requirement are also introduced in this paper.
设计开发
Design & Development
新造船舶能效设计指数对主机选型影响分析
田长伟，赵 翠
（广州中船龙穴造船有限公司技术中心， 广州 511458）
摘 要：EEDI（船舶能效设计指数）是衡量船舶在航行中CO2排放量的考核指标。依据MEPC.59提出 的EEDI临时指导公式分析了EEDI对主机选型的影响。以230 000 DWT矿砂船为例，在核算的EEDI与基线 差别不大情况下，通过适当降低航速来降低主机安装功率以满足EEDI基线的要求，从而验证了该方法的的 有效性。探讨了未来应对EEDI的其它方法。
j=1
i=1
j=1 i=1
i=1
i=1
f .cap’acityÂ.V .f ’ Â Â Â i
M
(
f
j
nME
)( rePfME(i)w.CFME(i).SFCME(i))
+
(BPaAsE.eCBlaFAisEen.S表leFi=Cn1aAe﹒E*各=)aC+船﹒a(型p(CaMa的cpffiia.jact.cna和yPipT-taIPccyPiT-的tIy(ci.V)值r-ef n.effwf
算CO2方法临时导则草案”。2009年7月的MEPC第59 机和辅机。对于重燃油取CF=3.114；
次会议对EEDI导则草案作了进一步的修订并提出了
Vref —航速，Kn；
M
nME
M nPTI
neff
neff
以下指导公式：
’ Â Capacity—按照不同船型定 ’义Â：对干Â 货船、液货 Â (
f
Keywords: EEDI; Main engine selection; Service speed; Power; Influence analysis
1 引言 随着全球环保意识的日益增强，一种适应环境发
展的低碳时代已经到来。这种以减少煤炭、石油等高 碳能源的消耗、减少温室气体排放，从而达到社会发 展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态，势必冲 击到全球造船业。对中国这个新兴造船大国而言，冲 击和影响将是全方位的，船舶温室气体的排放越来越 引起世界各国的重视。国际贸易的快速发展推动着船 舶日益大型化，船舶功率也随之增大，快速攀升的大 型船舶，犹如一座座工厂在大海上航行并排放大量的 二氧化碳，人们不得不以立法的手段来限制温室气体 的排放。 2009年7月，国际海事组织（IMO）通过了 一揽子自愿性的技术，制定了《新船能效设计指数 （EEDI）计算方法临时导则》和《能效设计指数自 愿验证临时导则》，推出了“新造船能效设计指数” 作为新造船舶能效衡量标准，尽管该导则仍属于自愿 试用阶段，但随着环保要求的不断提高，该导则被
EEDI基线
230 000 18.1 MAN B&W 6S80ME-C8.2 25 080 22 000 19 125 15 15.15 163.4 192 2.567 7 2.443 6
从表2可以看出，在设计航速为15 kn的情况下，
依据EEDI指导公式核算结果，不能满足基线的要
求。从公式（1）和（2）可知，通过降低设计航速可
Baseline=a﹒Capacity-c
2
nAE—辅机台数； Baseline=a﹒Capacity-c
PME(i)—每台主机额定装机功率（MCR）减去轴带
表 1 各船型的 a 和 c 的值
Ba2seline=a﹒Capacity-c
2
发电机后的75%时的功率值；
PPTI(i)—每台轴带发电机额定功率的75%除以发电 机的加权平均效率；
nPTI
(
i=1f j )( j=1 neffi=1
PME(i).CFME(i).SFCME(i)) + (PAE.CFAE.SFCAE*ne)f+fji=f.c1((ajp=1ai=fc1j.iti=y1.VPrePfT.I(fii)=w1-i=1
f .P eff(i) AEeff(i)).CFAE.SFCAE) -i(=1
j
)( M
PMEn(Mi).ECFME(i).SFCME(i)) + (PAE.CFAE.SFCAE*)+ ((
fMj. P - nPPTTII(i) f .P neeffff(i) AEeff(i)).CFAE.SFCAE) -( f .P neffeff(i) eff(
M
nME
M
’ Â ’ Â Â Â j=1
以较大程度的降低主机安装功率，从而可以有效地降
低EEDI值。
假设主机耗油率不变，仍然取163.4 g/kW. h,满载
吃水状况下设计航速分别为14.8 kn、14.6 kn、14.4
kn，根据公式（2）、（3）可知需要的主机安装功率
如表3。
表3 不同航速下EEDI核算
设计航速
14.9
14.8
14.7
RME = 0.999 RZ表示和理论值的吻合度。
（2）
考虑1%的轴功率损失、15%的海况裕度及15%主
机裕度，需要的主机安装功率为：
PME = （P /0.99）*1.15/0.85
（3）
主机可选用MAN B&W 6S80ME-C8.2 Tier II, SMCR
点取PME =22 000 kW,依据EEDI指导公式及基线公式对 该设计状态进行EEDI核算如表2所示。
ME
neff
j=1
i=1
j=1 i=1
’ Â ’ Â Â Â ( if=j)1( PME(i).CFME(i).SFCME(i)) +(表PAE1.CF各AE.船SF型CAE的*)i+=a1((和 cf j.的值PPTI(i) - f .P eff(i) AEeff(i)).CFAE.SFCAE) -( feff(i).Peff(i).C
3 EEDI对主机选型的影响
f j—非量纲系数，包含了因浪高、浪频和风速导 致船舶减速的因素；
以230 000 DWT矿砂船为例，初始设计航速为15 kn，通过船模图实1 验散报 货船告E得EDI出基结线随构载吃重水量的状变态化下主机传递
f w—装载量系数，如无需考虑该系数，取1.0； f i—每个创新能效技术的可用系数，对于废能回 收系统，f eff(i)应为1.0。 关于基线的回归公式，与会各方一致同意：采用
纳入到强制实施的时间也指日可待。EEDI的最终实 施，势必对新造船舶从设计到建造的各个方面产生深 远影响。
EEDI提出看起来只是出现了一个新的术语，但是 它已经引起了国内外船舶企业的格外关注。实际上， 它给出了关于船舶设计建造新方法一个主流发展方 向，鼓励船厂、船舶设计者和设备制造商采用有效地 方法提高船舶能效从而促进造船技术的革新进步。当 前，国内外船舶研发、设计、建造单位都将EEDI作 为一项课题进行研究，探索如何降低CO2排放。在降 低EEDI的一些新技术、新方法出现之前，通过降低 航速来适当降低主机安装功率从而满足EEDI要求不 失为一种直接有效地方法。
feff(i).PAEeff(i)2).CFAE.SFCAE)
-
neff
(
feff(i).P
j=1
i=1
j=1 i=1
i=1
2
i=1
船、集装箱船等，Capacity为载重吨；对客船为总吨；
表1 表各1船各型船的型f的ai.c和aapc和a值ccit的y.V值ref .fw
nME—主机台数；
表 1 各船型的 a 和 c 的值
表2 230 000 DWT矿砂船EEDI核算
总长
(m)
324.99
载重量（结构吃水） (t)
结构吃水
(m)
主机型号
MCR
(kW)
SMCR
(kW)
CSR
(kW)
设计航速（结构吃水） (knot)
75%SMCR下的航速 (knot)
75%SMCR 下主机油耗 (g/kW.h)
辅机油耗
(g/kW.h)
EEDI
i=1
feff(i).Pef
’ Â ’ Â Â Â (
f j )( PME(i).CFME(i).SFCME(i)) + (PAE.CFAE.SFCAE*)+ ((
f j. P - PTI(i) M f .P nMEeff(i) AEeff(i)).CFAE.SFCAE) -(
f .P .C .SFC ) Mfeif.cf(ain)pPTaIceifft(yi.V)renfe.ffFfwME
经过DNV和GL的计算，各主要船型的a和c值如表1。
以干散货船（包括矿砂船）为例，EEDI基线随载
重量的变化关系如图1所示。
图2 主机传递功率与航速关系
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设计开发
Design & Development
根据曲线啮合的三次多项式为：PD= 39.88 Vs3 1394 Vs2 + 18274 Vswk.baidu.com 78 969b
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进行审议。在MEPC第58次会议上，同意了将“新
其中：
造船CO2设计指数”更名为“新造船能效设计指数
CF—无量纲转化系数，基于含碳量的将燃料的消
EEDI”，并且在该次会议上形成了“新造船EEDI计 耗量转化为CO2的排放量。下标ME(i)和AE分别代表主
14.6
PD SMCR
15 752.67 21 527.71
航速（75%SMCR） 15.02
15 427.1 21 082.79
14.92
15 109.08 20 648.17
14.82
14 798.34 20 223.52
14.72
EEDI
2.5 148
f j—考虑船舶特殊性的系数，该系数用于冰区加 强型的船舶，将通过指导性文件中的标准f 曲线查 得；
图1 散货船EEDI基线随载重量的变化
通过分析不图难1图发散1货现散船货，E船E包DIEE基括DI线基其随线它 载随重载船量重型的量变的在化变内化，随着载 重吨位的不断增加图E1E散D货I基船 E线EDI的基线要随求载重越量来的变越化严格。