摘要：为了解世界船队船舶技术能效特征并建立具有较好适用性的表达方法，基于欧洲海事安全局针对海运CO2排放监测、报告和验证法规开发的THETIS-MRV数据库，对2023年在欧盟水域内航行或进出欧盟港口的1.2万余艘船舶，分船舶类型、船舶吨级和建造年份开展船舶技术能效统计分析。结果表明，就该数据库所包含的10类船舶而言，船舶技术能效与载重吨可用幂函数关系进行较好的拟合；散货船、油轮、集装箱船、LNG运输船、气体运输船的技术能效与船舶载重吨有较好的拟合优度，杂货船、冷藏船、( 滚装 ) 客船、滚装货船、汽车运输船的技术能效与船舶载重吨的对应关系比较离散；考察建造年份对船舶技术能效的影响，总体而言，船舶技术能效表现随着船龄减小越来越好，但散货船、油轮的技术能效提升已近极限；集装箱船和杂货船的技术能效相对于EEDI参考基线值有大幅提升，且随时间呈优化状态。所建立的船舶技术能效与载重吨的拟合关系式可为船舶废气排放测算、船舶技术能效国际规则制定等工作提供有价值的参考。

关键词：世界船队；船舶技术能效；MRV；回归分析

一、引言

航运业是全球产业链供应链中不可或缺的重要一环，为经济社会发展做出了巨大贡献。相比航空、公路、铁路等运输方式，航运的能源利用效率更高、单位排放量更少，但其带来的大气污染物和温室气体排放问题也不容忽视。根据国际海事组织 ( International Maritime Organization，IMO ) 第四次温室气体研究报告得知，航运业二氧化碳 ( CO2) 排放量占当年全球人为源排放量的比例已从2012年的2.76%增长到2018年的2.89%；据相关研究，若不采取有效的控制措施，2050年航运业CO2排放量相比2012年最高可增长250%。与此同时，控制温室气体排放、积极应对气候变化已成为全世界各行各业的普遍共识。在此背景之下，IMO在《国际防止船舶造成污染公约》( MARPOL公约 ) 附则VI中引入了船舶能效设计指数 ( Energy Efficiency Design Index，EEDI )、现有船能效指数 ( Energy Efficiency Existing Ship Index, EEXI ) 和营运碳强度指标 ( Carbon Intensity Indicator，CII ) 等强制性法规。鉴于IMO减排政策推进速度缓慢，欧盟决定采取单边行动，制定自己的法规框架来监测和助力减少船舶CO2排放。2015年5月19日，欧盟在其官方公报上公布了2015/757号法案，针对在欧盟水域内航行或进出欧盟成员国港口的超过5 000总吨的船舶建立一套机制，要求其监测、报告和验证 ( Monitoring，Reporting and Verification，MRV ) 每年的燃料消耗、CO2排放和运输功。

2018年1月1日起，MRV机制进入首个监测周期，目前已有一些关于MRV数据利用的研究。Panagakos等[1]基于MRV数据，收集了丹麦一家领先航运公司运营的干散货船在2018年内的所有航行信息，并在全球范围内重新计算MRV指标。Mannarini等[2]针对滚装渡轮，利用哥白尼海洋环境观测服务 ( CMEMS )、IMO全球综合航运信息系统 ( GISIS ) 和一个开放的渡轮数据库Ferry-site等三方面的数据集增强了MRV数据，开展了对滚装客船的能效评价。Yan等[3]分析和比较了2018—2019年的MRV记录，结合外部数据库中的船舶特征，开发了各船型年均燃料消耗预测的机器学习模型。Luo等[4]分析了收集的2018—2021年的MRV数据，对五家航运公司的案例进行了研究，以评估其碳排放绩效。目前关于MRV数据利用的研究主要局限于单个船型、单个船队或单一年份，与其他数据集的融合也存在较大的差距，远没有充分挖掘出MRV数据的潜能，国内相关研究更是鲜少。本文基于欧盟MRV数据开展船舶技术能效特征分析，以期对全球性或区域性船舶温室气体排放量化、船舶能效法规和激励政策制定、航运公司管理和商业决策完善提供有价值的参考。

二、数据来源与研究方法

( 一 ) 数据来源

根据欧盟2015/757号法案要求，每年7月1日后欧盟委员会将公开MRV数据。截至2024年底，欧盟委员会已发布了2018—2023年共6年的MRV年度报告，这些报告可在欧洲海事安全局 ( European Maritime Safety Agency，EMSA ) 的THETIS-MRV网站上公开获取。报告涵盖的数据项包括船名、IMO编号、船舶类型、报告期、技术能效、平均能效等年度监测结果。由于可能存在错漏，MRV年度报告在不断更新。例如，其2018年度报告的最新版本号为271，于2024年5月14日更新。

MRV年度报告关于技术能效有三种表现形式：EEDI、EEXI和估计指标值 ( Estimated Index Value，EIV )。根据MARPOL公约附则VI，EEDI适用于新船或经过重大改装的现有船；EEXI适用于现有船，也可以适用于新船。所谓新船，是指2013年1月1日或之后签订建造合同的船舶；或在没有建造合同的情况下，2013年7月1日或之后铺设龙骨或处于类似施工阶段的船舶；或交付日期为2015年7月1日或之后的船舶。而EIV不同于EEDI或EEXI，它是船舶技术能效的估计值，并非法定指标，适用于无法报告EEDI或EEXI的船舶，其值通常高于实际能效指标。根据欧盟MRV机制，船舶应按MARPOL公约附则VI的规定报告其达到的EEDI或EEXI，超出报告范围的某些类型的船舶可报告EIV。

虽然已经过验证以及多年的实践，但MRV年度报告关于船舶技术能效的内容仍然比较混乱，无论对于新船或现有船，均存在报告为EEDI、EEXI或EIV的情况。当船舶不存在大的改装时，其技术能效应该是恒定的，且自2023年开始报告为EIV是不合规的。但考察2018—2023年的MRV年度报告发现，同一艘船，不同年份可能报告为EEDI、EEXI和EIV；即便是报告为同一个评价指标，其数值也可能存在变化。本文仅针对2023年的MRV年度报告开展统计分析，一方面因为2023年度报告是最新的，可假设其相对完整、准确，另一方面，MEPC.328 ( 76 ) 号决议关于EEXI和CII的要求是从2023年1月1日开始实施的，在IMO强制性法规的约束下，可以认为2023年度报告的数据信息更完整、准确。

( 二 ) 研究方法

MRV年度报告不包括船舶吨级和建造年份信息，为了按船舶类型、船舶吨级和建造年份开展船舶技术能效特征分析，本文的处理方法是：船舶技术能效信息来源于THETIS-MRV年度报告；根据THETIS-MRV年度报告中的IMO编号，通过Clarksons航运信息网络 ( Clarksons SIN ) 查询获取船舶吨级和建造年份信息；对于Clarksons SIN数据库缺乏少量船舶的个别数据的情况，通过查询亿海蓝旗下船讯网的档案模块补充相关信息。

本文研究对象为MRV截至2024年底的第28版2023年度报告 ( 后续仍会进一步更新 )，共包含12 698艘船舶的数据，剔除掉关键字段项数据为空值、0值、非数字值等不适用的情况，有效的数据条目共12 362条。进一步分析还发现个别数据显著异常，在特征分析中直接予以剔除，共剔除掉13条数据 ( 占比0.1% )。参照MARPOL公约附则VI关于EEDI、EEXI对船舶类型的分类，将报告的船舶归并为10个类型：散货船；油轮，含化学品船、油船和兼用船 ( 仅个别数量 )；集装箱船；气体运输船，除LNG外的LPG、乙烯等气体运输船；LNG运输船；杂货船，含普通货船和其他类型船舶；冷藏船；( 滚装 ) 客船，含滚装客船、客船、豪华邮轮；滚装货船，含滚装船、滚装货船和滚装/集装箱兼用船；汽车运输船。MARPOL公约附则VI中的船舶类型还包括兼用船和非传统动力的豪华邮轮，因在MRV数据报告中数量较少或没有特别标记，本文予以忽略。

为研究船舶技术能效特征随建造年份的变化规律，将各类型船舶按2014年及以前 ( 后文图中标记为Pre-2015 )、2015—2019年 ( 含 ) 以及2020年及以后 ( 后文图中标记为Post-2019 ) 分为三组，而没有逐年考察。这样分组的依据是：关于EEDI的强制性法规是自2013年开始实施的，且2013年1月1日至2014年12月31日为过渡期，所以在2014年及以前建造的船舶分组为Pre-2015；实施EEDI的第一阶段是2015年1月1日至2019年12月31日，所以在此期间建造的船舶分组为2015—2019；2020年开始国际航运脱碳要求进一步严格，IMO在2023年修订的温室气体减排战略的目标为2050年前后实现净零排放，国际行动也将进一步加速，所以在此之后建造的船舶分组为Post-2019。

对2023年度报告数据进行初步处理之后，用于后续分析的数据见表1。

三、船舶技术能效特征分析

( 一 ) 欧盟港口相关船舶的基本信息特征

以筛选得到的12 349艘船舶作为分析样本，各类型船舶的数量如图1所示。MRV年度报告包含15种船舶类型，主要为散货船、集装箱船、油轮、化学品船和普通货船，这五种类型船舶数量合计占所有船舶总数量的81.3%。为与MARPOL公约附则VI关于EEDI、EEXI折减系数对船舶的分类保持一致，将样本的船舶类型归并为10种。

图1 欧盟港口相关船舶类型和数量

船舶技术能效所采用的报告指标如图2所示。就本文按建造年份对应的三组船舶而言，仍有大量新船按EIV报告，最主要的原因可能是其实际的技术能效指标值是按达到的EEDI计算的。船舶技术能效按EEDI报告的船舶数量为2 586艘，仅占统计分析样本总数量的20.9%。因此，MRV机制在数据质量、报告和验证的规范性方面还有待提升。

图2 船舶技术能效指标

( 二 ) 欧盟港口相关船舶的技术能效特征

以筛选得到的12 349艘船舶作为分析样本，按归并之后的10种船舶类型开展技术能效回归分析，结果如图3 ( a )、图3 ( b ) 所示。船舶技术能效与载重吨的关系可通过幂函数表达如下：

Y=a ·X -c( 1 )

式中：Y 为船舶技术能效，gCO2/( t·n mile )；X 为船舶载重吨，t；a、c 为系数。

( a ) 散货船、油轮、集装箱船、气体运输船和LNG运输船

( b ) 杂货船、冷藏船、( 滚装 ) 客船、滚装货船和汽车运输船

图3 船舶技术能效与船舶载重吨的对应关系

在进行回归分析时，船舶技术能效未区分EEDI、EEXI和EIV，而是合并在一起进行处理，得到的相关参数见表2。各船型均表现出随着船舶吨级增加，其技术能效降低的规律，这是规模效应在技术能效方面的体现：散货船和油轮的能效表现最佳，且具有近似重合的技术能效与载重吨拟合曲线；集装箱船和冷藏船能效表现相对较差，前者归因于其较高的设计航速，而后者则可能归因于其货物冷藏导致的能耗。散货船、油轮、集装箱船、气体运输船、LNG运输船的技术能效与载重吨有较好的拟合优度，得到的技术能效表达式的系数具有较高的可信度；杂货船、冷藏船、( 滚装 ) 客船、滚装货船、汽车运输船的技术能效与船舶载重吨的对应关系比较离散。虽然后5种类型船舶的技术能效表达式的系数并不完美，但在开展船舶燃料消耗、废气排放、技术能效趋势分析等相关研究时仍可作为有效的参考。

表2 船舶技术能效与载重吨回归分析相关参数

( 三 ) 欧盟港口相关船舶技术能效的时间特征

分船舶类型考察建造年份对船舶技术能效的影响，结果如图4所示。作为对照，将MARPOL公约附则VI中EEDI参考基线值也在图4中示出。针对各类型船舶，按建造年份划分的每一组的散点图包括EEDI、EEXI和EIV三种技术能效指标。可以看出，各类型船舶的EEDI、EEXI指标分布高度重叠，但EIV指标是明显偏大的，这与它们的适用对象和计算方法高度相关。鉴于EIV只是一种估计值和参考基线值，并不能真实反映船舶技术能效，通常会高于EEDI数值，图4中的散点分布也能明显看出这一趋势，因此，这里仅利用EEDI、EEXI两类指标数值对三组建造年份的船舶进行技术能效与船舶吨级的拟合。

图4 船舶技术能效随建造年份的变化关系

注：Pre-2015、2015—2019和Post-2019的数据分别用×、＋和△符号标记；每一组散点图中的EEDI、EEXI和EIV分别用蓝色、棕色和绿色标识；对于汽车运输船，EEDI参考基线值系数a的取值和载重吨与总吨的比值 ( DWT/GT ) 有关，本文中的460个汽车运输船样本，DWT/GT≥0.3的船舶占比82%，图4 ( j ) 中EEDI参考基线值仅示出按DWT/GT≥0.3取值的情况。

同样采用公式 ( 1 ) 进行拟合，相关系数列于表3中。其中，冷藏船、( 滚装 ) 客船、滚装货船和汽车运输船由于样本较少、船型的标准化程度较低，得到的参数的可信度相对较低。

表3 考虑船龄因素的船舶技术能效与载重吨回归分析相关参数

根据MEPC.231 ( 65 ) 号决议，EEDI参考基线值是由美国信息服务提供商IHS数据库中1999年1月1日至2009年1月1日交付的400总吨及以上船舶的数据计算而来的；对于 ( 滚装 ) 客船和滚装货船，则为1998年1月1日至2010年1月1日交付的400总吨及以上船舶的数据。MARPOL公约附则VI对不同类型船舶EEDI和EEXI相对于EEDI参考基线值的折减有具体规定。对于新船EEDI分三个阶段折减，各类型船舶相对于EEDI参考基线值有0~30%折减率要求 ( 取值与船舶吨级有关 )，集装箱船的折减率要求甚至高达15%~50% ( 取值与船舶吨级有关 )。考察建造年份对船舶技术能效的影响，总体而言，船舶技术能效数值随着船龄减小而降低，也意味着船舶的能效表现越来越好。然而，散货船、油轮的技术能效提升已近极限，拟合曲线随时间变化不大；集装箱船和杂货船的技术能效数值相对于EEDI参考基线值有大幅提升，且随时间呈优化状态；2015年及以后建造交付的LNG运输船、( 滚装 ) 客船的技术能效基本维持不变。

( 四 ) 不确定性分析

( 1 ) 虽然航运公司报告的数据已经过验证者检查和核验，THETIS-MRV系统也在不断更新数据，但汇总分析时发现仍存在明显错漏，因此不排除本文统计分析所使用的样本数据可能存在错误。

( 2 ) 年度报告数据预处理时，因个别数据显著异常或不合理而直接剔除了13项。这些数据虽然仅占分析数据总量的0.1%，但不排除会导致一定的误差。

( 3 ) 根据船舶吨级和建造年份，技术能效报告为EEDI、EEXI或EIV有明确的要求。EEDI、EEXI和EIV计算方法及适用对象存在差异，但目前MRV系统中关于技术能效指标的使用还比较混乱，可能导致本文分类统计时存在错误。

( 4 ) 本文针对各类型船舶将EEDI、EEXI和EIV合并处理，统计平均的结果难以真实反映具体船舶的技术能效。

( 5 ) 部分类型船舶的样本数较少，导致回归分析得到的统计结果存在一定的误差。

四、结论

( 1 ) 基于欧盟2023年度船舶MRV数据，开展了欧盟港口相关船舶基本信息、技术能效、船龄因素的统计分析，并针对散货船、油轮、集装箱船、气体运输船、LNG运输船、杂货船、冷藏船、( 滚装 ) 客船、滚装货船、汽车运输船等10种船舶类型建立了船舶技术能效与载重吨之间的幂函数关系，可为行业开展船舶燃料消耗、废气排放、技术能效趋势分析等相关研究提供有效参考。

( 2 ) 按建造年份将2023年度欧盟港口相关的10种类型船舶划分为2014年及之前、2015—2019年和2020年及之后三组，同时根据所报告的EEDI、EEXI两类指标数值，对三组建造年份的各类型船舶建立了船舶技术能效与载重吨之间的幂函数关系，且随时间呈优化状态。研究结果可为行业开展船舶废气排放测算、制定更严格的船舶技术能效国际规则、设定未来的EEDI和EEXI折减率等工作提供参考。

( 3 ) 欧盟MRV数据库中，船舶技术能效有EEDI、EEXI或EIV三种指标形式，样本占比分别为20.9%、53.7%和25.4%，三种指标的计算方法和适用对象存在差异，目前MRV机制中关于技术能效指标的使用还比较混乱。虽然经过检查和核验，但依然存在一定比例的空值、0值、非数字值、显著异常值等不适用的情况，MRV机制的数据质量、报告和验证的规范性还有较大提升空间。

( 4 ) 数据报告中，船舶类型的选择可能也存在不规范情况。例如，LNG运输船被报告为气体运输船；兼用船是一个独立的报告类型，即便其数量极少，但类似多用途船、重吊船等特殊类型船舶是否应从普通货船或其他类型船舶中独立出来，以便有其各自适用的EEDI、EEXI限值标准，也值得业界探讨。

( 5 ) 各类型船舶的技术能效，就统计平均的结果而言，均满足按MARPOL公约附则VI中EEDI参考基线值及对应的折减率计算结果的要求，但其分布比较宽泛，也就意味着仍有大量的船舶并未达标，或者评价指标对某些船舶的适用性有欠缺。船舶技术能效政策对推动世界船队节能减排无疑是具有积极意义的，但是否应该制定更严格的船舶技术能效要求，或投入更多的时间、经济成本进一步针对具体船舶优化技术能效计算方法，还有待商榷。建议国际海事行业加大力度推动老旧船舶淘汰，以及零或近零温室气体排放技术、燃料和/或能源的使用。

参考文献：

[1] PANAGAKOS G,PESSOA T S,DESSYPRIS N,et al.Monitoring the carbon footprint of dry bulk shipping in the EU:an early assessment of the MRV regulation[J].Sustainability,2019,11:5133.

[2] MANNARINI G,CARELLI L, SALHI A. EU-MRV:an analysis of 2018’s Ro-Pax CO2 data[C]// 21st IEEE International Conference on Mobile Data Management ( MDM ).Versailles:IEEE,2020:287-292.

[3] YAN R,MO H,WANG S,et al.Analysis and prediction of ship energy efficiency based on the MRV system[J].Maritime Policy & Management,2023,50(1):117-139.

作者简介：

常圣岱，中国船级社总部科创试验中心，工程师。

邢 辉，大连海事大学轮机工程学院，副教授。

孙永刚，中国船级社总部科创试验中心，高级工程师。

李皓毅，水上载运装备安全研究院 ( 宁波 ) 有限公司，工程师。

本文刊发于《世界海运》2025年第7期，转发须注明作者和原文出处。