基于补偿总吨位（CGT）的船舶建造碳足迹快速评估方法及其在可持续航运中的应用

本文推荐一种基于补偿总吨位（CGT）的船舶建造碳足迹快速评估方法，通过建立CGT与船舶尺寸的经验关联，结合生命周期评估（LCA）量化各工艺排放。该方法在初步设计阶段可实现最大尺寸误差<6.25%、排放误差<22.6%，为数据有限场景下的环保决策提供实用工具，助力航运业减排目标（如IMO 2050减排50%）。

　　

Highlight

基于补偿总吨位（CGT）的船舶建造碳足迹估算方法

本研究提出一种利用CGT快速估算船舶建造碳足迹的四步法：

1. 1.

   船舶尺寸估算：通过CGT和修正系数A、B，基于船舶设计图谱经验公式推算主尺寸与方形系数；

2. 2.

   工艺工作量计算：依据估算尺寸，量化切割、焊接等工艺的钢材重量（W_st）、涂装面积等关键参数；

3. 3.

   排放因子映射：结合区域能源结构（如CO₂/CH₄排放因子），将工作量转化为碳排放；

4. 4.

   用户界面集成：开发自动化工具实现快速输出，支持早期环保决策（如材料选择）。

案例研究——巴拿马型散货船与油轮

对两类船舶的最终装配阶段排放进行量化，与历史数据（Kameyama等, 2007）对比验证。结果显示：

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  巴拿马型散货船工艺能耗中，焊接占38%（主因电弧焊高能耗），涂装VOC排放贡献率达52%；

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  尺寸估算误差<6.25%，排放差异主要源于区域电网碳强度（如中国煤电占比导致误差上限22.6%）。

结果与讨论

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  散货船：每CGT单位对应CO₂排放2.1吨，其中钢材预处理环节PM_2.5排放显著；

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  油轮：因舱室复杂导致焊接工作量增加15%，但缺乏工艺级数据限制深度分析；

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  敏感性：CGT系数A/B的选取对涂装面积估算影响最大（±18%波动）。

结论

该方法在精度与效率间取得平衡，尤其适用于设计初期的碳足迹预判（如IMO减排合规性筛查），但需注意区域能源数据库的更新（如非甲烷挥发性有机物NMVOC因子）。未来可扩展至LNG动力船舶的建造排放建模。