报告系统中不同船舶二氧化碳排放监测法的适用性
曹博文 郑海林 杨志林 崔建国 陈玉傲
【摘 要】 为使不同特点的船舶选择更适用的CO2排放监测法，结合国际海事组织和欧盟不同的船舶CO2排放报告系统，提出燃料供应单（BDN）跟踪和燃料舱定期盘点法、燃料舱液位监测法、针对燃料燃烧过程的流量计监测法、直接CO2排放测量法等4种船舶CO2排放监测法，并分析其中的优缺点。根据船舶结构、运营等特点分析从事国内航行船舶和国际航行船舶所适用的CO2排放监测方法。
【关键词】 国际海事组织（IMO）;船舶CO2排放监测方法;船舶CO2排放报告系统
0 引 言
海上运输是最具性价比的大规模商品运输方式，超过80%的国际贸易货运量是通过海上运输完成的，货物类型涵盖食品、燃料、建筑材料和家居用品等众多品类。目前世界上超过艘商船在海洋上航行，总运力高达18.6亿t。但是，航运业庞大的规模也带来了巨大的船舶CO2排放量，根据《2014年国际海事组织第三次温室气体研究报告》，海上运输每年约排放10亿t CO2。为此，国际海事组织（IMO）发布了船舶燃油消耗的数据收集和报告系统（以下简称“IMO DCS”），欧洲会议及欧盟理事会发布了用于监测、报告、验证船舶CO2排放的海上运输法规则（以下简称“EU MRV”）。IMO DCS提供了3种CO2排放的监测方法，而EU MRV除了IMO DCS中提到的3种CO2排放监测方法外还增加了直接测量CO2排量的方法。但是，不同的船舶有各自不同的结构特点和运营特征，本文参考IMO DCS和EU MRV两种报告系统，分析不同船舶更适用的CO2排放监测方法，并给出建议。
1 EU MRV
1.1 适用船舶、航行区域及特点
（1）适用船舶。EU MRV适用于驶往/驶离或航行于欧盟成员国管辖下港口的总吨及以上的商船，但不包括：渔船、军舰、海军补给舰、简单建造的木船、不配备机械推进系统的船舶、用于非商业用途的政府船舶。
（2）适用航行区域及特点。EU MRV用于监测欧盟境内运行的符合要求的商船的CO2排放量。适用的航行区域范围相对较小，适用的船舶燃料规格较为统一，监管手段及地方法律法规较为协调，其特点与从事国内航行的船舶类似。
1.2 碳排放报告内容
第一次监控月历年度为2018年1月1日―12月31日;报告时间从2019年起，每年4月30号前航运企业将经认证机构验证的排放报告发给欧洲海事安全局（EMSA）数据库。
报告参数包括：各类燃油消耗量和排放系数、排放的CO2、航行距离、海上航行时间（不包含锚泊）、装载货量、运输作业
2 IMO DCS
2.1 适用船舶、航行区域及特点
（1）适用船舶。IMO DCS适用于5 000总吨及以上的国际航行船舶，但不包含：不配备机械推进系统的船舶，以及浮式生产储油船、浮式储油装置和钻井装置的平台（不论是否配备推进系统）。
（2）适用航行区域及特点。EU DCS用于监测全球范围内运行的符合要求的商船的CO2排放量，航行区域范围扩大至全球，船舶燃料规格各式各样，监管手段及地方法律法规差别较大，其特点与从事国际航行的船舶类似。
2.2 碳排放报告内容
第一次数据收集月历年度为2019年1月1日―12月31日;報告时间从2020年起，每月历年结束后的3个月内向主管机关或认可组织报告收集的数据，待主管机关或经授权的认可组织签署符合声明后的1个月内报送IMO燃油消耗数据库。
报告参数包括IMO编号、船型、总吨、净吨、载质量、大于130 kW的引擎功率、船舶能效设计指数（如适用）、冰级、各类燃油消耗、航行距离、航行小时数、收集燃油消耗数据方法。
3 船舶CO2排放监测方法的优缺点
通过收集船舶各项数据、船舶燃料消耗和排放可以计算得出船舶CO2排放量。4种船舶燃料消耗和排放的计算方法具有不同程度的复杂性和可靠性。
3.1 燃料供应单（BDN）跟踪和燃料舱定期盘点法
根据《国际防止船舶造成污染公约》要求，400总吨及以上船舶必须保留每次加装燃料的BDN，并留船保存3年，自2010年7月起生效。另外，所供燃料样品必须留船保存12个月或保存至该批燃料耗尽，取晚者。
单位时间内，船舶燃料消耗数量计算方法如下：
燃料消耗量=期初存量+BDN载明数量-期末存量-期间燃料驳出量
该方法的准确性取决于该国船用燃油数据的质量。该方法的输出结果将为全国提供CO2排放量的估计值。
使用这种方法可以相对容易在短时间内完成计算，且采用的是IMO《2014年第三次温室气体研究报告》中自上而下的方法。但是，如果船舶在运营过程中使用了不止一个国家的燃油，那么最后的计算结果与实际就会有较大出入。同时资料是由运营人提供的，其可靠性无法保证。因此，该种方法非常适用于航行范围小、运营成本低，且没有发生燃料和排放区域改变的船舶进行使用，否则计算出的CO2排放量就会不够准确且没有办法区分船舶在不同航行区域内各自的CO2排放量。
3.2 燃料舱液位监测法
液位监测通过测深设备测量燃料舱液位高度，经测深表转换为燃料体积，再根据燃料密度（可通过BDN获得）换算成燃料重量。
单位时间或固定航次内，船舶燃料消耗数量计算方法如下：
（海上航行）燃料消耗量=驶离当前挂靠港时舱内液位+航次期间加装燃料时液位差-抵达下一相邻挂靠港时舱内液位-航次期间驳出燃料时液位差
（停港）燃料消耗量=抵达当前挂靠港时舱内液位+停港期间加装燃料时液位差-驶离当前挂靠港时舱内液位-停港期间驳出燃料时液位差
加装燃料时液位差是指加装燃料后与加装燃料前燃料舱液位的差值，驳出燃料时液位差是指驳出燃料前与驳出燃料后燃料舱液位的差值。
此计算方法同样需要在一段时间内访问所有国家的燃油数据，后续依然可以使用国际公认的排放因子计算排放量。该方法的优点和缺点与BDN跟踪和燃料舱定期盘点法相同。
3.3 针对燃料燃烧过程的流量计监测法
在船舶各个排放源或燃料管道内加装流量计。
单位时间或固定航次内，船舶燃料消耗数量计算方法如下：
（海上航行）燃料消耗量=航次期间各碳排放源处流量计之和
（停港）燃料消耗量=停港期间各碳排放源处流量计之和
流量计测量的方法更加精确、具体，可以查出船舶在同一次航程中不同时间段的CO2具体排放量，非常适用于经过多个国家领海的船舶。但此种方法操作难度大，对器材要求较高，且成本较高，同时不同船舶使用的流量计型号不同，需要国家制定相应标准。
3.4 直接CO2排放测量法
使用气体流量检测计监测船舶气体排放总量，同时使用CO2浓度测量器测算出船舶排放气体中CO2的浓度。
单位时间或固定航次内，船舶燃料消耗数量计算方法如下：
（海上航行）燃料消耗量=航次期间废气总量锥趸寂ǘ葊魈寂欧乓蜃？
（停港）燃料消耗量=停港期间废气总量锥趸寂ǘ葊魈寂欧乓蜃？
使用废弃流量计进行测量是计算精度最高、数据收集最准确的方法，但成本和操作难度也是4种方法中最大的。此外，该方法具有针对燃料燃烧过程的流量计监测法中提到的可以区分船舶在不同航行区域的CO2排放量和可忽略因燃料改变而造成的影响的优点，但同时也存在成本高、人员素质要求高和法律文件要求完备等问题。
4 船舶 CO2排放监测方法的适用性分析
IMO DCS和 EU MRV提供了4种船舶CO2排放监测方法，但并未明确规定或推荐不同的船舶使用哪种监测方法。在实际使用中，同一船舶同一航次使用不同的监测方法检测出的船舶CO2排放不同，因而需要根据具体情况适当选择船舶CO2排放监测方法。
在分析4种监测方法的适用性时，船舶种类和船舶运营特点是选择监测方法的主要依据，而从事国内航行的船舶和从事国际航行的船舶在这两点上差别较大，所以应分别讨论国内航行船舶和国际航行船舶。
4.1 国内航行船舶CO2排放监测方法
国内航行船舶种类繁多，包括：散货船、杂货船、集装箱船、滚装船、载驳船、油船、天然氣船等运输船;挖泥船、承重船、布设船等工程船;科考船、破冰船等特种船。国内航行船舶中运输船占主要部分，工程船等其他类型船舶的比重也不低，这使得船舶成分相对复杂。在选择船舶CO2排放监测方法时，BDN跟踪和燃料舱定期盘点法或燃料舱液位监测法无附加要求，对船舶要求低，监测方法操作简单且对人员要求低，适合国内船舶种类复杂、人员素质参差不齐、船舶管理较为松散的现况。缺点是精度低，只能监测固定阶段的船舶CO2排放，无法监测实时排放量。
同时，运输船和工程船及特种船三者结构差别大，法律要求不尽相同，虽然针对燃料燃烧过程的流量计监测法和直接CO2排放监测法可以实时监测CO2排放量，但需要船舶安装流量计和排放监测设备。不同种类的船舶其加装的监测仪器的精准性、可靠性不同，监测仪器的种类、规格和要求无法统一，不利于相关机构颁布制定相应的法律法规和统一的登记管理。
以中国船级社（CCS）发布的2018年年报为准，截至2018年年底，CCS检验入级的国内航行船舶达到艘、共万总吨，其中，海事船检接收船舶艘、共计985万总吨，民用船艘、共计万总吨。可以看出国内航行的船舶排水量相对较小，船舶规模不大、造价较低，加装流量计或CO2监测设备会对船舶运营成本造成显著的影响。
除此之外，国内航行船舶营运时的状况非常复杂，尤其是内河航道的船舶和许多较大的工程船在航行工作时需要许多较小的船艇配合。主机辅机种类规格繁多，使用BDN跟踪和燃料舱定期盘点法或燃料舱液位监测法可以避开这些复杂的条件，较为简单地估计船舶的CO2排放量以便核对船舶上交的CO2排放量是否准确。不仅如此，由于船舶运营范围较小，船舶使用的燃料种类统一，提高了BDN跟踪和燃料舱定期盘点法或燃料舱液位监测方法的适用性。
4.2 国际航行船舶CO2排放监测方法
国际航行船舶的种类相较于国内航行的船舶来说要简单得多，杂货船、散货船、集装箱船、油船、天然气船和客滚船等运输船占国际航行船舶的主要部分，工程船等其他船舶受制于自身的局限性从事国际航行的较从事国内航行的比重要低。船队组成相对简单，且运输船结构差异相对工程船来说要小，不同船舶搭载的辅机种类和数量差别不大，降低了相关机构在制定船舶流量计和二氧化碳监测设备加装标准的相关法律法规的难度。因此，国际航行船舶适用针对燃料燃烧过程的流量计监测法和直接CO2排放监测法。
截至2018年年底，经由CCS检验入级的从事国际航行的船舶达到艘、共计万总吨，平均每艘船舶达到总吨，船舶规模大、造价高，加装流量计或二氧化碳监测设备对成本影响相对要小。同时从事国际航行的船舶其人员配备齐全、人员素质高、营运管理严格，且大多数船舶所有人与船长之间为雇佣关系，不容易出现瞒报设备数据的情况。
国际航行船舶在营运时还具备一个显著特征：船舶在航行时会途径许多国家或地区。船舶在一个或若干个航次后加装的燃料规格或许与前几个航次的燃料规格会有较大不同，在使用BDN跟踪和燃料舱定期盘点法或燃料舱液位监测法时，不仅会因为燃料规格问题造成较大的CO2排放量计算误差，而且难以确定某一段航程所产生的船舶碳排放量，尤其是在遇到国际碳排放管控区域时会非常麻烦。不同航行区域船舶特征对比见表1。
5 结 语
国内航行船舶适用BDN跟踪和燃料舱定期盘点法或燃料舱液位监测法，而船舶造价较高、规模较大或船舶营运范围复杂且对CO2排放监测精度要求较高的船舶可以适用针对燃料燃烧过程的流量计监测法和直接碳排放监测法。
国际航行船舶适用以针对燃料燃烧过程的流量计监测法和直接碳排放监测法为主要监测方法，以BDN跟踪和燃料舱定期盘点法或燃料舱液位监测法为辅助监测方法。
