知海拾贝 | 精读Ocean Engineering系列 | 船舶能效综述

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摘要

在全球变暖加剧、海运业温室气体排放占比虽低但增长潜力巨大的背景下，提升船舶能效以减少排放并降低运营成本已成为关键议题。然而，实践中存在能效监管标准不完善、不同类型船舶能效评估存在盲区、行业内存在能效提升障碍等问题，极大地限制了海运业向绿色化发展的进程。针对这些问题，本文对船舶能效领域进行了系统性综述，涵盖监管框架、设计与运营阶段的能效提升措施、行业整体能效提升路径及面临的障碍。研究结果表明，通过优化设计（如船体参数、推进系统、采用替代能源等）、改进运营（如减速航行、航线优化等）以及完善监管和利用新技术（如大数据、生命周期评估等），能够有效提升船舶能效，为海运业实现生态友好转型提供了全面的思路与参考。

研究方法

本研究采用了系统性的文献综述与整合分析方法，对船舶能效领域的相关研究、法规及实践进行全面梳理。整体技术路线包括监管框架梳理、设计阶段能效措施分析、运营阶段能效措施探讨、行业整体能效提升路径研究以及障碍识别，形成从具体措施到宏观发展的完整分析体系。

研究首先对国际及区域层面的船舶能效相关法规（如 IMO 的 MARPOL 公约及其附则 VI、欧盟的 MRV 等）进行系统梳理，明确各法规的核心内容、适用范围及时间节点，为后续分析奠定制度背景基础。

在设计阶段与运营阶段能效措施分析部分，通过整合不同研究中针对各类船舶（如油轮、散货船、集装箱船等）的具体案例，分类探讨了船体参数修改、推进系统优化、混合动力系统应用、替代能源利用等设计措施，以及减速航行、航线优化、纵倾优化等运营措施的效果，涉及能效指标（如 EEDI）变化、燃油消耗减少、排放降低等多方面数据。

对于行业整体能效提升路径，研究综合了现有标准修改建议、生命周期评估的应用、大数据与信息技术的融入以及船舶建造综合方法等内容，分析其在提升全行业能效中的潜力。

最后，通过总结现有研究中关于能效提升障碍的讨论，识别出利益冲突、组织结构问题、信息不确定性等关键障碍，形成对船舶能效领域的全面认知

结论

本研究通过对船舶能效领域的系统综述，得出以下关键结论。首先，所梳理的各类设计与运营阶段的能效提升措施具有显著有效性。例如，设计阶段的船体参数优化可使 EEDI 降低 10%-15%，运营阶段的减速航行能为集装箱船带来 16%-19% 的燃油节省，这些措施有效应对了船舶能效提升的核心问题，证明了多维度优化是提升船舶能效的可行途径。

其次，现有监管框架在推动船舶能效提升方面发挥了重要作用，但也存在不足。如 EEDI 在评估内陆船舶和客船时存在缺陷，需要进一步完善以适应更多船舶类型和实际运营情况。而生命周期评估、大数据等技术在船舶能效评估与优化中展现出良好性能，为全面、动态评估船舶能效提供了新工具。

最终，本研究为海运业提升能效提供了全面且具有实践意义的参考框架。它涵盖了从具体技术措施到宏观政策调整的多个层面，无需对现有船舶进行大规模改造即可通过部分措施实现能效提升。从更宏观视角看，本研究是可持续发展理念在海运领域的具体体现，为海运业向绿色化、高效化发展提供了宝贵的思路与方向。

文中图表系统梳理

本文的图表在支撑研究内容、可视化关键信息方面发挥了重要作用。

Table 1 Main regulations of ship

Table 2 Timeline of the IMO regulations

监管框架与组织结构的可视化方面，图 1 展示了国际海事组织（IMO）的结构，清晰呈现了其内部各委员会及子委员会的组成与关系，帮助读者理解 IMO 在船舶能效监管中的组织基础

图 2 呈现了 MARPOL 公约的结构，明确了各附则的核心内容，尤其是与空气污染防治相关的附则 VI，为理解能效相关法规的源头提供了直观参考。

数据与效果展示类图表中，表 3 展示了不同类型货船相对于 2013 年基准 EEDI 的能效提升情况及符合 2025 年后 EEDI 目标的船舶占比，定量呈现了各类船舶的能效进展差异

表 7 和表 8 分别列出了设计阶段使用 EEDI 和其他参数评估的能效措施效果

表 9 列出了运营阶段措施的效果，这些表格通过具体数据（如 EEDI 降低值、燃油消耗减少比例等），有力支撑了不同措施在提升能效方面的有效性，为读者直观对比各类措施的效果提供了便利，推动了对船舶能效提升措施实际价值的论证。

在船舶运营阶段，通过优化操作方式可在不改变船舶设计的前提下降低能耗和排放，（如上表所示）主要措施及效果如下：

1. 减速航行（Slow Steaming）

方法：降低船舶航行速度。

适用船舶：散货船、油轮、集装箱船等。

效果：

集装箱船速度降低 5%，燃油消耗减少 16%-19%；
散货船和油轮速度降低 5%，燃油消耗减少 13%；
配合辅助系统优化（如可变泵技术），4200 TEU 集装箱船每年可减少 296.2 吨燃油消耗，节省 20.73 万美元，减少 924 吨 CO₂排放。

2. 航线优化（Route Optimization）

方法：根据实时海况（如风、浪、水流）动态调整航速和航线，选择最优路径。

适用船舶：内河邮轮及各类船舶。

效果：

在理想情况下，燃油消耗和排放可减少约 28%，单次航行可节省约 2961kg 燃油；
相比静态优化方法，动态航线优化可额外提升约 2% 的能效。

3. 纵倾优化（Trim Optimization）

方法：调整船舶吃水差（纵倾状态），减少船体阻力。

适用船舶：散货船等。

效果：

最高可减少近 14% 的船体阻力，具体效果取决于吃水和航速；
若通过调整货物分布实现最优纵倾（避免压载水），可进一步降低阻力和燃油消耗。