随着对环境保护科学研究的日益深入，控制温室气体排放、保护大气环境问题受到航运界的普遍关注，二氧化碳是最重要的人为温室气体。据DNV的研究报告指出，船舶排放的二氧化碳量占到总排放量的2～3％。在国际贸易和世界经济快速发展的推动下，船舶日益大型化，船舶功率不断增加，CO2排放量也日益增大，随着人们对环境保护重视程度的日益提高，船舶节能减排问题受到了造船界和航运业的普遍关注。
一、低碳环保迫在眉睫
在温室气体减排的潮流已不可逆转的背景下，EEDI的产生演变经历了漫长论证过程。时至今日，在2011年7月召开的国际海事组织海洋环境保护委员会(MEPC)第62次会议上，能效设计指数EEDI与船舶能效管理计划SEEMP作为MARPOL附则Ⅵ的延续获得通过，将于2013年1月1日生效，并将于2015年起执行。
EEDI是一种新船设计标准，2013年1月1日以后开工的400GT以上的国际航行所有新船和重大改建的新船以及部分重大改建的现有船舶必须进行EEDI的计算，并满足相应的能效要求(基线值)这将涉及七类主要船型，即散货船、气体运输船、油轮、集装箱船、多用途船、冷藏船及混装船。EEDI纳入强制要求，将进一步暴露我国船舶工业技术创新不足的问题，影响市场竞争地位。同时，基线要求将构成行业的技术门槛，分化并威胁发展中国家造船产业的发展。他指出，我国高技术附加值船舶的设计水平以及大型船用配套设备和关键零部件的生产能力不足，船体优化设计缺乏创新概念和核心技术，船用节能技术的研究应用基础薄弱、反映迟缓，不具有高技术附加值自主知识产权的船用设备品牌产品等，将导致我国船舶设计和建造工业面临更多挑战。
据权威部门初步统计，在基线折减率为10%时，我国近10年建造的船舶中，符合EEDI要求的油船为54.1%、集装箱船为30.4%，散货船只有4.6%；当折减率为30%时，符合要求的油船为16.2%，集装箱船为4.3%，散货船为2.1%。显然，EEDI2013年就开始全面强制实施，将对我国船舶工业造成严重冲击，被强制淘汰或进入优化序列的船型不在少数。
交通运输部安全总监刘功臣在接受记者采访时表示，这既是国际海事组织首次制定并通过的关于船舶温室气体减排的强制性能效技术标准，也是人类历史上第一部专门针对国际海运的温室气体减排法律文件。这标志着国际海运业低碳时代的正式到来，也意味着海运业将面临着严峻的"碳"考验。中国政府已经向全世界庄严宣布，到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，国务院已经通过了"十二五"节能减排综合性工作方案。交通运输"十二五"发展规划也明确了，到2020年，营运船舶单位运输货物周转量能耗下降15%，二氧化碳排放下降16%。毫无疑问，推进船舶节能减排工作与我国节能减排的总体战略目标完全吻合。
相对与国际海运市场即将强制执行能效标准，中国内河船舶能效设计指数仿佛并未纳入到强制要求之列。但其实包括中国船级社的各方已经开始着手相关的工作。为把握这场变革带来的新机遇，CCS基于IMO的GBS理念制定了"绿色船舶计划"，以国际节能、环保、减排政策研究为基础，针对国内外节能减排技术整体实力的现状，推行新造船和现有船舶节能减排管理和技术相关措施，以满足船舶工业实现可持续发展的需要。同时，为航运业提供更多的节能减排支持服务。为政府制定船舶节能减排政策提供支持，促进船舶能源效能的持续提高，减少污染物排放，并控制和减缓温室气体释放。制度上，CCS还成立了由社领导牵头的政策组、技术和实施小组，确保节能减排工作顺利开展。这意味着我国内河船舶不但面临的低碳的考验，而且低碳形势也是迫在眉睫，不容忽视。
二、长江船舶现状分析
我国目前已经初步形成了以长江、珠江、黑龙江、京杭运河等水系为骨干的内河航运体系。而其中最为重要的即被誉为黄金水道的长江航运体系。国内航行的船舶主要包括三类：海船；江海直达船；内河船。长江中主要有江海直达船和内河船这两类船舶。由于CCS将基于IMO的GBS理念制定"绿色船舶计划"，再计划尚未公布之时，以国际航线船舶的能效要求为基准，结合实船资料，对长江船舶的能效现状进行试探性分析。
我国长江内河船主要以可运载散货和集装箱的多用途船型为主，还有少量的集装箱船，成品油船和滚装船。根据收集到的39艘货船资料，以干散货船的基线公式为基准，对其进行计算，得到如下结果：多数船舶的实际EEDI都在目前GHG-WG2/2/7定的基线以下，也就是说基本都能满足EEDI的要求。这主要在于所计算的江海直达船舶的航速在9.2~13.5Kn之间，且属于浅吃水肥大型船舶。对于更多长江内河船舶，还存在着大型化标准化不足，主机油耗高，运输效率较低的问题，实际长江船舶的EEDI现状将比图表中的较差，考虑到IMO计划每隔一个时间段就会调整EEDI的基线值，逐渐紧缩以提高对能效指数的控制。因此我长江船舶需要抓紧现阶段的时间来考虑各类能效创新技术和船型优化措施，以提高船舶能效，应对将来强制性规范的要求。
三、节能减排技术对策初探
我国造船业虽然位居世界第三，但尚未形成船体优化设计核心技术，缺乏具备高技术附加值的自有船用设备品牌，大型船用配套设备和关键零部件的生产能力不足。一旦国际海事组织强制执行能效设计指数，将对我国的船舶设计、生产工艺技术、配套设备、新能源技术应用等提出巨大挑战。为促进内河航运的调整，是我国内河船舶满足即将出台的CCS"绿色船舶计划"。怎样在内河航运船舶大型化和标准化之际，在设计中注入"低碳"理念，推进内河船舶大型化和标准化之际也向低碳环保转变更成为一大挑战。
要促进内河航运顺利踏上低碳化道路，可借鉴国际和国内沿海海运的低碳创新方式，从以下几个方面尝试努力：即建立绿色节能机制；创新节能环保技术；完善污染防治法律制度；提升船员技术水平。通过各方面的努力可以在船舶设计、营运和管理机制三方面减少CO2的排放，实现低碳航运。针对船舶的设计和制造环节，最重要的就是新技术的应用。利用创新节能环保技术减少船舶EEDI值，实现设计环节的绿色船舶。
伴随着世界经济发展的需要，新能源、新技术正处于一个快速成长的良好时期，但在船型的发展中大量使用新技术仍然存在一定的风险，主要是：
1、环保节能技术的成熟度不够。
在没有长时间验证的情况下，新船在实际使用过程中存在的风险。国外在新能源利用方面一度开发出利用太阳能、风能作为推进动力的船舶，可以大幅降低温室气体的排放量，但这种绿色、清洁的能源技术如何能大范围的推广到商船船队中使用仍然是巨大的未知数。又如目前造船界非常火热的压载水处理装置，鉴于压载水管理公约何时得到各船旗国批准达、到所需的商船总吨位尚未可知，满足D2标准开发的压载水处理装置仍然仅有少数的几家得到IMO的最后认可，更不用提是否在实船上经过长期验证。
2、新船型开发、新技术带来的技术成本的上升。
近些年来，各项环保公约的实施使船东不得不增加投入以满足对船舶的各种要求。低碳船型、新设备、新技术的应用必将也带来船舶设计、建造成本的上升，船舶的经济性还需慎重考虑。
低碳减排措施有很多，分为技术性减排措施，营运性措施和基于市场的减排措施。本文主要介绍与船舶设计制造息息相关的技术性减排措施。上文中分析了技术性减排措施可能存在的风险，接下来就具体针对两种主要的风险具体分析低碳减排措施。
针对环保节能技术的成熟度不够和技术成本上升的问题，可以把EEDI改进措施分为两类。第一类是EEDI常规改进措施，第二类是EEDI未来改进措施。
根据规定，船舶设计的EEDI值≤要求的EEDI值＝(1-X/100)*基准线，而在不同时期，也就是现在和未来，船舶要求的EEDI值是不用的，上面公式中X为折减系数，随着时间的推移，折减系数将增大，随之要求的EEDI值将变得更小，船舶设计的EEDI值将更为严格。
第一阶段是2013.1.1-2014.12.31，对于不同船型X为0，采用基准线。
第二阶段是2015.1.1-2019.12.31，对于不同船型X为0-10，采用第一阶段设计要求线。
第三阶段是2020.1.1-2024.12.31，对于不同船型X为0-20，采用第二阶段设计要求线。
第四阶段是2025.1.1以后，对于不同船型X为0-30，采用第三阶段设计要求线。
针对现阶段即2013-2019年，设计要求线还不是特别低，第一类改进措施理论较为成熟，技术得到验证，可在当前的条件下或者未来的十年内得到应用和推广，是一种切实可行的低碳减排措施，对我国内河船舶EEDI值减小以满足将要设定的基线值有重要的意义。常规改进措施包括：
1、型线优化。通过型线优化减小静水阻力，提高推进效率，减小波浪增阻。具体实施流程为在原型方案模型试验的基础上提出改型方案。改型方案的提出是在原型方案CFD评估的基础上结合专家经验和半自优化技术完成的，形成的改型方案还需进行模型试验验证。
2、螺旋桨设计优化。包括各种高效螺旋桨，有对转螺旋桨，VLCC3叶螺旋桨，Kappel螺旋桨和NPT螺旋桨等。
3、舵叶优化。此项改进措施包括优化舵叶剖面，减小叶厚比，舵桨组合设计和扭曲舵设计。
4、提高推进效率的节能装置。包括预旋叶系统，舵鳍系统，带舵秋的扭曲舵Mewis导管等。每项均可提高4%以上的推进效率。
5、主机选型优化。选择新一代主机：低转速G型主机、电喷主机等。电喷主机采用部分负荷或低负荷优化模式。
6、增大载重量。提高高强度钢使用的比例或钢级，优化设计减少结构、管系和设备重量等。采用抗疲劳钢，耐腐蚀等新材料。
7、减少上建风阻。
8、焊接改进以降低摩擦阻力。
第一类措施在当前基线值下可以减少约15%的CO2排放。
而随着时间的推移2020年以后，第二阶段第三阶段的设计要求线将变得更低。通过上诉常规改进措施可能无法满足需求，就需要更多现在还不完善的新技术或新能源的应用，这里称之为EEDI的第二类改进措施--未来改进措施。未来改进措施包括：
1、低阻力油漆。高新材料的低阻力油漆可减少5%左右的摩擦阻力。
2、气泡减阻系统。目前经实验验证的最大船舶的船长120m,因为水与气体的摩擦小于水与船体外表面的摩擦力，气泡减阻可以有效的减少摩擦阻力。
3、废热回收装置。包括废气锅炉+蒸汽透平发电机，主机废气透平发电机，主机高温冷却水加热锅炉给水或生活用水，船舶使用热泵技术等等。
4、LNG作为燃料。包括LNG舱罐的布置，LNG燃料的补给。
5、风能利用。风能技术可分为风帆，筝帆等。利用风能作为为节能环保能量。
6、太阳能利用。太阳能电池的利用一直作为最被看好的清洁能源，起太阳能电池板单位面积的能量吸收转化率如果得到大幅度提升，必定能大大减少碳燃料的使用。
7，其他技术。包括燃料电池、生物质材料，LED技术的利用，船舶动力管理系统和核能的利用。
第二类改进措施提供了更多的优化选择，在2030时可以减约30%-50%的CO2排放。
针对新技术的开发利用带来经济成本的上升这个风险，又可以把低碳措施分为两类，第一类是在减少CO2排放的同是降低了成本，第二类是在减少CO2排放但以消耗资金为代价。显然直观的看第一类措施较优可以既节省成本也达到CO2减排的目的，但是往往是以减少航行距离速度或者主机功率为代价，而且随着EEDI设计要求线的进一步降低不得不用消耗资金来开发新技术以减少CO2排放。客观的看待应该以CO2减排量带来资金成本的减少或增加的乘积来表征积极性和各种技术的优劣。
从经济性考虑，首先考虑一类措施，是在减少CO2排放的同是降低了成本。在单位CO2减排量节省最多成本的措施为减少航行距离，在船舶营运中适当选择航线将能最好的减少CO2排放，但这并不属于本文所讨论的技术措施。其次的措施为主机选型优化和进行主机监控。其余包括减小辅机及锅炉燃料消耗量，提高螺旋螺旋桨推进效率和与主机的匹配，型线优化以及对外壳的优化实现减阻的目的。主要为常规改进措施，及在满足技术成熟度的情况下也满足经济性。
对于第二类措施，以消耗等量资金能减少的CO2排放总量考虑，首当其冲的是减小航速，由于EEDI计算值基本与V3成正比，所以航速的减小能最有效的达到减排的目的，但是由于航速降低将使得经济性受损。以消耗等量资金能减少的CO2排放总量为衡量指标，较为明显的措施还有建立船舶的废热回收装置，实现热能的二次利用。在新能源的开发与利用这一块。燃料电池开发成本低，可实现的CO2减排量高，是目前性价比最高的新能源开发类型。其次是风帆，开发成本最高，现阶段最难实现的为太阳能电池的开发利用。但如果未来真正攻克起太阳能电池板单位面积的能量吸收转化率这一难题，将是潜力最大的绿色环保新能源。主要为未来改进措施，及在基于折减率考虑时不牺提高技术成本来进一步减少CO2排放，建造更为节能环保的绿色船舶。
对新造船能效指数起决定性作用的主要参数有航速、为达到该航速而需的安装功率、船舶载货量三项。而能效设计指数对航速的变化最为敏感，如果想在短时间内考虑权宜之计，减小设计航速将是所需的推进功率降低获得更小的EEDI值。但是如果一味降低航速不但影响了运输效率，而且在以后的船舶应变中将显得适应性不足。所以不能单一的采取这一措施，应该综合运用多项改进措施叠加来减少碳排放，在综合优化措施方面应参照世界一些对市场较为敏感的航运公司和船级社纷纷推出环保节能船型，通过与船舶设计公司、船厂联合研发，打造出高科技的绿色船舶的经验。
在高效、减排呼声高涨以及海事新规范、新标准不断出台的当下，通过低碳设计而具备绿色"基因"的船舶将成为船市主角。一项优秀的船舶设计，不仅可以帮助船企降低建造成本及难度，缩短建造周期，还可以降低船舶使用过程中的运营成本、环保成本和维护成本，为船东节省资金投入。可以预见，充分运用绿色设计理念和船舶节能技术，开发出高效、环保的优秀船舶，将是长江及内河船型发展的方向。
