本文作者：赵庆伟船长
随着IMO MEPC不断颁布各种环保法规，绿色低碳已成为航运业发展的必然趋势。从最开始面向新造船的船舶能效设计指数EEDI，到现在针对所有船的EEXI，以及刚刚实施的营运碳强度指标（CII）评级要求，各种法规和要求让船东目不暇接，充满困惑，不论是对新新造船新燃料的判断，还是对现有老旧船如何优化来满足CII要求等等。由于规则对评级为A与B级的船舶，IMO建议主管机港口及航运相关方进行激励，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的的评级也直接影响着船舶买卖价值，比如很多银行和租赁机构也在参考这个指标，VesselsValue平台也纳入了CII评级，可见提前做好CII评级的规划对船公司的经营至关重要。
关于EEXI和CII的相关规定这里不做陈述，具体请参考：CCS http://eship.ccs.org.cn/requiredEship
关于CII，有的公司还存在着误解，比如很多船务公司认为这个属于技术上的问题，应该由机务部负责，但其实如果机务部完成了EEXI达标认证工作后，CII后续更多的工作涉及船舶经营。BIMCO在2022年11月份发布了CII条款，但是很多公司对此协议存在不少异议，船东和租家之间存在不同的诉求，导致很难达成协议。而且很多公司公开明确表示反对此协议，导致实施起来非常困难。此外，租家和货主也有一个sea cargo charter的联盟，目前大概有36家货主和租家是会员，他们也有自己的减排目标，每个航次结束都要求船长递交能效报告。
这里我们不讨论CII条款的对错，只是从实务和技术角度去探讨对CII进行优化的可能性。我们整理了目前市场上主流的一些针对现有船的CII优化措施和方案，并提出一个大概的思路供读者参考：
一、节能装置，提高能效
对现有船升级主机不太现实，但是通过一些改装对油耗的提升还是比较明显的。目前主流的节能装置如下：
1、导流罩Propellor duct or nozzle
能够改善螺旋桨入流场的均匀性、提高船身效率和降低螺旋桨尾流旋转能量损失，根据Rightship网站的统计，大概是31.1%的船舶进行了此项升级，说明节能效果还是比较明显的。根据重船重工的验证数据，能获得3%-8%的节能效果。
图片来源：Wärtsilä
2、 螺旋桨消涡鳍PBCF
消涡鳍是在螺旋桨将军帽上增设与螺旋桨叶数相同的小叶片，以消除螺旋桨毂涡能量为目的的一种船舶推进器水动力节能装置。根据中船重工的验证数据，无论在新船还是旧船上安装，均可收获2%-5%的节能效果。
图片来源：MOL Techno-Trade Co., Ltd.
3、螺旋桨设计改进
原始螺旋桨叶片的性能是根据船只的规定操作剖面进行基准测试的，而现在大部分船进行EPL限制后，主机功率比出厂时降低很多，这也给螺旋桨提供了进一步改进的空间。Rightship给出的数据是能提高6.5%的优化，但是也有个别更好的案例，例如Berg Propulsion公司的先进模拟工具被用于开发一种新的螺旋桨几何形状，模型显示，这种几何形状将在该船预期的新操作剖面中实现显著优越的性能。经过他们重新改装的集装箱船Indian Express实现了惊人的22%的整体燃油节省，以及更低的排放，这应远远超过IMO的碳强度倡议2026年目标的要求。
图片来源：Berg Propulsion
4、风力助推装置
风力助推转子是以马格努斯效应为空气动力学原理。旋转的圆柱体在来流作用下，将会收到垂直于运动方向的升力作用，借助该升力并通过调整转子的旋转方向，使其在横风或斜风状态下产生沿着船长方向的推力，从而达到助推效果。目前此技术已经很成熟，很多船都进行了实船安装，CCS也出版了【船用风力旋筒助推系统检验指南】。节能效果据说能实现5-25%的燃料节省。例如，英国ANEMOI的官方网站数据则是平均每船油耗和排放减少5-30%。
图片来源：信德海事
5、主机调校
据估计，减排潜力为船舶燃料总消耗量的1%至4%。在效率方面优化发动机的发动机设置的改变因情况和发动机类型而异，但是最典型的改变之一是燃料喷射正时的设置。就绝对燃料消耗减少而言，显然较大的二冲程推进发动机具有最大的绝对燃料减少潜力。需要前期计算加上备件以及后期的服务，所以成本可能相对较高。
6、废弃热能回收
废热回收系统（WHRS）是一种利用船舶发动机的废热来发电的系统。一般来说，余热回收系统将热输出气体或蒸汽等来源的热量转移到其他发动机过程中，以节省能源并提高船舶发动机的能源效率。目前油轮用的较多，降低油耗大概5%-15%。
7、变频技术
变频技术在陆地上的应用已经非常成熟，目前有的厂家已经开始应用的船舶上。比如CTI-Maritec的解决方案（Maritec Energy Efficiency Solutions (EEC-FEC-SP)），通过变频技术控制机舱风机，空调，海水泵和冷却水泵的马达转速，从而大大降低耗电功率，实现节约发电机油耗。安装这套系统后，最高能节能变频控制系统的85%，折算回全船的能耗（包括主机）每年最高节约2-3%，可以说经济指标非常可观，从而有助于改善CII（碳排放强度指标）。在2023年4月份的新加坡SEA ASIA海事展期间，CTI-Maritec的创新节能产品获得了中国船级社的首个产品设计原则证书，除了通过变频能效优化外，同时还提供能效审计帮助船东从运营层面降低操作浪费。
8、碳捕获装置
CCUS作为一种高效的碳收集减排装置，可以成为传统燃料继续在船上使用的良好补充，也为船东提供了一种新的减碳解决方案和路径。目前此技术可行，如果先有船通过适当改装可以安装碳捕获设备并且价格合理的话，将成为船舶脱碳的新捷径。例如海德威科技集团（青岛）有限公司自主研发的船舶碳捕获与封存系统（CCS），正式取得由DNV船级社授予的原理认可证书（AIP），成为该领域内全球少数几家获此认可的厂商之一。山东海洋集团有限公司旗下山东海运股份有限公司与新韩通船舶重工有限公司正式签订了12艘碳捕捉预留8.2万载重吨卡姆萨尔型散货船合同。
图片来源：信德海事
二、船舶改装，增加DWT
如果能通过改装来增加DWT，就可以进一步提升CII评级。个别船级社可以提供这个服务。DNV GL的研究结果表明，通过对船上进行重大综合改造，包括前舱分隔和舱口盖加固，夏季载重吨位有可能增加4%以上。进一步的评估表明，增加3%的载重吨是可行的，只需稍作修改，如提高一些通风口的高度。
三、调整主机功率，降低船舶速度
很多船舶为了满足EEXI的要求，已经开始进行了EPL限制，但是部分船舶主机功率仍然有进一步降速的空间，比如船舶如果常年行驶在经济航速，对CII的提升是非常明显的。
根据DNV数据，有些船舶减速可以对CII提升20%以上。
图片来源：Wärtsilä
四、航次优化
虽然加装设备或者采用更好的油漆等对船舶能效提高明显，但是考虑到成本可能很多船东暂时不会采纳。但是有一个现成的不用投入很大的解决方案，就是航程优化，根据IMO的数据，航次优化能提升1%-10%. 但是根据NAPA-ClassNK联合研究发现，航程优化可以减少7.3%的排放，可以将船只的CII平均提高5-6%，并将CII合规性延长多达三年。
很多气导公司开始推出CII 模拟器，让船东实施监控某航次CII等级或者根据执行情况预估未来几年的CII等级情况。比如传统的气导WNI和stormgeo, WARTSILA的FOS系统也具有类似的功能。国内的HIFLEET也上线了CII监控模块。
关于航次优化，还有如下需要注意的事项：
图片来源：信德海事
1、分档船速油耗
一般CP只给出正常和经济的船速油耗，但这远远不够，很多航次优化软件给出的优化船速甚至低于经济航速。这就需要船东提前在船东测试不同档的船速和油耗，为下一步航次优化打好基础。例如zeronorth的航次优化则给出9档不同的速度供选择。
2、航行距离的统计
根据CII公式，航行距离对CII计算非常重要。众所周知，船舶在海上航行不一定走直线，经常因为避让船舶或者在大风浪中改变航行，这就造成了距离的增加，在DCS申报时这个距离最好加进去，否则油耗多报了距离反而没有增加，导致船舶能耗增加。另外也要注意CII计算导则对航次调整的特殊要求。
3、油耗的报告
根据CII公式，油耗越少，CII表现越好。但是很多船舶是按照CP速度航行，有些船舶的CP速度和油耗是比实际的要好很多，并且可以根据合同允许5%的误差的，这就造成很多船按照上限报告，长此以往船上就会多出很多“口袋油”，有的租家定期安排BDS量油来控制口袋油，但是不排除很多港口加油经常少油，船长不得不拿口袋油去对冲。如果在DCS报告不考虑这个问题，对CII影响也是比较明显的。
4、天气影响
总体来看天气是影响油耗的最大因素，如果天气不好的话往往一个15天的航次就能多跑2天，如果遇到恶劣天气，可能航行很多天船才走几十海里，这里面多出来的油耗是很多的，对CII的影响肯定是不好的。遇到恶劣天气时，有的气导推荐航线会给出几个选择，如果选择更安全的航线可能绕航，但总体对CII是有利的，这就需要船东和租家去协调了。
5、航线的区别
鉴于恶劣天气对能效有不利的影响，也间接影响了CII的表现。如果可行，建议把船队里面的老旧船跑常年天气相对较好的航线，或者根据季节来分配航线，尽量避开恶劣天气的季节。例如印尼到印度港口的航线，天气常年较好，对提升船舶CII的表现是非常有利的。
五、使用高效率船壳涂层
使用高端防污涂层对船舶能效提升明显，例如HEMPEL的最好的防污漆与普通防污漆相比，碳强度指标可提升20%，与高端防污漆相比则可提升7%到10%。
六、船壳清洗
船舶如果长时间抛锚，并且船壳漆是普通的防污漆，船壳非常容易滋生海生物，尤其是热带水域，对船舶油耗影响非常大。研究表明通过定期清洗船壳可以减少大约9%到17%的日常燃料消耗。如果船舶满载航行，结垢对能源效率的影响比船舶压载条件下的任何效率改进都大得多。但是有一点需要注意，如果清污时破坏了原始的船壳漆，可能更容易长海生物。
图片来源：纳百机器人
七、气体润滑减阻技术
船体表面气层润滑减阻技术，是通过向船舶底部喷气、在船舶底部形成并保持薄气层、利用空气在密度和粘性上与水的巨大差异，从而达到显著降低船舶摩擦阻力的一项新型节能技术。该技术适应于具有大平底的低速运输船舶，不仅适用于新造船，同样适用于旧船改造。据称，该技术可以在船舶运营中减少高达 10%的燃料。
图片来源：信德海事
八、靠泊接岸电
由于DCS统计的是全年的油耗，其中包括在港油耗，如果在港时间久，对CII的评估是非常不利的，如果条件许可，靠泊接岸电可以减少在港的油耗，对CII计算是有利的。有研究案例确定，岸电可以将CII提高7.8%。
图片来源：Rostock Port
九、减少港口等待
根据CII公式可以看出，一艘船舶仅仅因为在港口停留的时间更长，其评级就会恶化。
大家都听说过 "rush to wait "或 "sail fast，then wait "，这是航运业的一种常见做法，船只加速航行，然后在港口排队等候。但是，随着船只速度的提高，温室气体的排放也在增加--只是为了快速到达，在等待的时候也会排放出更多的温室气体。
目前业内有一个“Blue Visby”方案，该方案致力于探索如何使船舶及时到达港口，从而降低速度，减少航行中的排放。如果实施效果好的话，大概也能降低15%温室气体排放。
十、其他“捷径”
根据CII公式可以看出，年度航行距离越长，CII效果越好，为此也留下了很多漏洞可钻。
业内针对CII的公式有很多抱怨，例如Oldendorff称：“在每个评级年度结束时，一艘评级为D或E的船只可以停止交易，只需空载运输就能改善其CII评级。显然这很愚蠢，还会燃烧更多的燃料，产生更多的排放，但这就是船东可以钻空子的方式。”
通过CII公式可以看出，虽然这个办法不合理，但是的确可以做到提升CII的目的。另外为了增加航行距离，减少在港等待，有的船舶甚至可以通过跟租家协商在递交NOR后锚地附近绕圈慢速航行来改善CII。
图片来源：IMO
大家认为有了EEXI和CII软件就够了，其实这些工具只是助于计算和提交CII评级，仅仅遵守是不够的。CII评级旨在优化船只、航线、速度和消耗，所以只有在经营角度去去规划和优化CII才能得到良好的效果。这就需要公司统一部署，制定计划才能维持船舶的正常营运。我们建议如下措施来优化CII:
1.制定船队年度和长期的CII目标
2.根据船舶实际情况加装不同的节能装置
3.监控船队的在港时间和污底状况，如果发现有海生物尽快安排船壳清洗
4.跟踪船队的航速油耗，如果发现异常必要时定期安排量油。
5.进行EPL满足EEXI后，如果可行进一步测试不同档的船速油耗，为航次优化打好基础
6.选取合适的航次优化软件，跟踪每一个航次的CII表现，提前做好优化。
7.如果是期租，船舶的速度和油耗由租家来指定，需要跟租家协商(CII条款)来进行CII优化。
备注：以上文章部分资料来自网络，如果有偏差以原数据为准。其中的统计数据仅供参考，因为不同船型得到的结果可能不同，但是从整体看可以看到一个优化CII的大致思路。另外在写此文章过程中，咨询了业内相关专家，在此一并表示感谢。
