0 引　言

水运行业在我国国民经济中占有举足轻重的地位，截至“十二五”末我国拥有水上运输船舶16.59万艘，海运船队运力规模1.6亿载重吨,位居世界第三。与其他行业相比，水运行业的碳排放数据更难准确获取，这主要是因为船舶油耗计量监测难度高、数据量庞大,且在航行过程中受气候条件、船舶工作周期、航行特点等因素影响，能耗量及碳排放量存在一定波动性，因此在船舶二氧化碳排放数据收集、基线设订及排放量监控等方面难度较高。

根据IPCC的定义，任何行业在计算其二氧化碳排放量时都存在一定的不确定性，主要是由数据缺乏代表性、统计随机取样误差、测量误差等原因引起的，不确定性估算是一份完整的温室气体排放清单的基本要素之一^{[1 – 3]}。在我国碳排放权交易市场建设中，在MRV阶段，北京等地区的重点排放企业被要求计算其二氧化碳排放量的不确定性^[4]。由于水运行业没有纳入全国碳排放权交易，尚未有针对船舶碳排放计算二氧化碳的不确定性的案例，因此，本文尝试采用IPCC提出的不确定计算原则，提出船舶二氧化碳排放不确定性的计算方法和案例分析。

对不确定性的分析和控制可以提升对水运行业二氧化碳排放量计算的准确度，确定现有船舶能量利用薄弱环节，对于提高船舶的能源利用水平具有重要意义。

1 船舶二氧化碳排放量计算的不确定性分析

根据IPCC的定义，不确定性主要包括与活动数据相关的不确定性和与排放因子相关的不确定性。

1.1 活动数据不确定性

活动数据即船舶燃油消耗水平，对船舶碳排放来说，活动数据不确定性主要来自于：

1）计量设备如量油尺、容积流量计、质量流量计产生的计量误差；

2）船员对燃油密度进行修正产生的不确定性；

3）燃料的错误分类及缺乏数据完整性。

船舶燃油体积计量主要采用油舱监控和流量计2种计量方式：1）油舱监控。通过舱容表和量油本计算吃水差（Trim）、横倾角（Heel）及燃油体积，即先由船员监测油舱深度（或空距），再以油舱深度（或空距）为引数，查吃水差修正表，或查横倾修正表，再查舱容表得出燃油体积。2）流量计计量。目前我国绝大部分船舶安装的是容积式流量计，每艘船上配备的容积式流量数据与船型有关，例如一艘超大型油轮VLCC船配备的流量计有5个，分别为主机1个、副机2个、锅炉2个，分别计量主机燃油消耗量、副机燃油消耗量、锅炉燃油消耗量。因此，由于油舱监控的复杂性、容积流量计的安装数量和覆盖范围，不可避免会产生活动数据的不确定性。

由于燃油计量的结果是燃油体积，体积折算成重量需要乘以密度，因此需要对燃油做密度修正。燃油密度与温度呈线性关系，且燃油供应单BDN上只有标准温度下的标准密度，因此做燃油密度修正时需要将标准密度转换为油舱实际温度下的燃油密度。船舶燃油温度通常是：对接触海水且没有加热的油舱采用海水温度作为该舱的油温，对空气包围的且没加热的油舱采用气温作为该舱的油温，日用柜、沉淀柜一般都配有温度计可直接读取温度；如果对温度没有测量，将根据经验估计温度。因此，对燃油密度的修正也会带来活动数据的不确定性。

1.2 排放因子的不确定性

二氧化碳排放因子主要取决于燃料的碳含量。对船舶来说，排放因子的不确定性主要来自于：

1）区别国内和国际燃料消耗的难度带来的不确定性；2）燃料构成的不确定性；3）不同供油方的燃油杂质含量及含水量；4）船舶使用年龄分布；5）燃烧条件（气候，海拔）和行驶方法的不确定性；6）燃烧后排放控制技术应用率的不确定性（如催化剂）；7）作业温度 （N₂O）的不确定性。

由于国际标准《ISO 8217-2010船用燃料油规格》和我国的《GB/T 17411-2012船用燃料油》均未对船用燃料油的热值和含碳量做出规定，且由于国内船舶燃料油交易具有灵活性（我国船舶燃料油的价格完全由市场来决定，不同于柴油、汽油是由发改委定价的），因此，炼油厂的炼油厂工艺不同，有的是用煤焦油调的燃料油，有的是用石油烃调的燃料油，生产的燃料油的热值、含碳量也有一定的差异。燃油检测通常也只检测的是8217中规定的17项指标，对17项指标之外的物质含量通常不检测，从船上BDN和油品化验单，并不能准确估算出燃油含碳量。

因此，由于缺乏统一的含碳量标准，各型号油品的热值和含碳量差异也无法具体量化，行业上统一采用了IMO在2008年MEPC.1/Circ.684通函《船舶能效营运指数（EEOI）自愿使用指南》上提出的转换系数，即1 t重质燃料油完全燃烧时排放3.1144 t二氧化碳，但这种通用的排放因子并不能代表国内所有船舶的燃烧排放情况，因此在排放因子方面存在一定的不确定性。根据IPCC的研究，柴油燃料的CO₂排放因子的不确定值大约为±1.5%，残留燃料油的为±3%；非CO₂排放的不确定性大得多，CH₄排放因子的不确定性可能高达50%，N₂O排放因子的不确定性可能低于缺省值大约40%。

2 不确定性的案例计算 2.1 IPCC提出的不确定性量化原则

IPCC提出，不确定性量化过程采取误差传递公式进行估算。当不确定量由加法合并时，总和的标准偏差为相加量的标准偏差的平方之和的平方根，其中标准偏差都以绝对项表示：

${U_{{\rm{total}}}}1 = \frac{{\sqrt {{{({U_1} \cdot {x_1})}^2} + {{({U_2} \cdot {x_2})}^2} + \ldots + {{({U_n} \cdot {x_n})}^2}} }}{{{x_1} + {x_2} + \ldots {x_n}}}\text{。}$

其中：U_total1 为所有量的总和的百分比不确定性；x_i和U_i分别为不确定量及其相关的百分比不确定性。

当不确定性量用乘法合并时，应用同一规则，但标准偏差表示为适当平均值的分数：

${U_{{\rm{total}}}}2 = \sqrt {{U_1}^2 + {U_2}^2 + \ldots + {U_n}^2} \text{。}$

其中：U_total2为所有量的乘积的百分比不确定性；U_i为与每个量相关的百分比不确定性。

2.2 船舶二氧化碳排放量计算及其不确定性水平

以某集装箱轮为例，2016年其全年的航行里程及油耗量见表1。

经计算，该轮2016年二氧化碳排放总量82 495.9 t，计算不确定性为3.2%^①。具体计算过程如表2所示。

3 不确定性的主要控制措施

从船舶管理现状角度分析，针对船舶二氧化碳排放量的不确定性，可以从以下几个方面加强管理：

1）更新计量标准，完善计量器具配置

由于目前船舶燃油计量仍属于石油计量范畴，沿用的是石油计量方法和石油计量标准《ISO-91/1石油计量表》，与计量容积大的石油相比，这种计量方法对船舶燃油来说略于粗略，行业上需要从计量标准的角度完善船舶燃油计量。

目前国内新船已经按《JTT12-2004 运输船舶油耗计量仪表配备技术要求》配备了流量计，但老船未对主机、辅机和锅炉单独配备燃油计量器具，应进一步完善船舶计量器具的配置。同时，应逐步将传统的容积式流量计更新为质量流量计。由于质量流量计可以直接测出燃油质量，而不是通过测量体积再乘以密度后得出燃料重量，监测精度较高。但由于其价格昂贵，目前我国绝大部分船舶安装的都是容积式流量计，目前只有少数几家大型船公司为部分船舶安装了质量流量计。

2）加强燃油管理，降低燃油损失

加强船舶燃油管理，按照燃油的加装计划、航线情况，合理使用或调整各油舱的存油量，尽量避免大量的不同品质的燃油掺混，避免燃油不相溶产生沉淀。燃油加装后要合理安排使用，不能在船保留太长时间，防止其老化和变质，影响使用效果。

加强对船舶分油机、加油及驳油管路、流量计的定期检查校验，提高设备管理水平，降低以下方面的燃油损失：分油机跑油造成的损失；分油机排渣造成的损失；每次加装燃油时造成的损失；流量计误差造成的损失；燃油混舱后造成分油机出渣率增加造成的损失；主机、副机、锅炉故障（燃烧不良）造成的损失；焚烧炉使用时，由于频繁点火、甚至轻油伴燃造成的轻油消耗。

3）加强燃油计量管理，提高能耗统计自动化水平

燃料油由企业选定的多个供应商进行供应。一级计量器具为供油船流量计，由供应商提供，应在加装燃料油前确认流量计的有效性。每艘船舶的燃料舱都配有量油尺和舱容表，舱容经船级社审批，每次对供应商供应的燃油的加装量由船舶、供应商双方确认签字，必要时聘请有资质第三方检测机构进行量油检测，并出具报告。当轮机长确认船舶需要加油时,通知供货商,以双方互派监督员确认的数据为准,加油偏差量控制在一定范围内,双方确认加油单时如出现争议，双方互相妥协并商定加油量。

由于船舶吃水差和横倾角的准确度都会影响查算燃油体积的精度，所以测量燃油时应排除影响测量精度的干扰因素。船舶航行特别是在浅水区域航行、装卸货、排放/压入压载水、船吊移动等会引起船舶吃水差和（或）横倾角的变化，因此应把握最佳的燃油测量时机，选择吃水差和横倾角变化小且不影响船舶正常作业的时间段，应尽量降低由各舱温度、船舶摇晃、油渣估算等因素引起的测量误差。

企业应逐步提高能耗统计的自动化水平，建立能耗信息系统平台,进行燃油消耗的自动统计监测，逐步用自动化手段替代人工摘录方式,提高数据统计的准确性和实时性,提高船岸油耗数据的同步效率。根据油渣量及水分进行耗油量修正时，采用计算机软件进行修正，降低船员直接根据经验判断修正系数。