环境问题日益凸显，低碳、节能减排已经成为世界各国关注的焦点。绿色经济正在成为继信息化之后经济领域的又一场重大革命。国际海事组织（IMO）作为联合国负责海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的专门机构，一直致力于海洋防污染和航行安全公约的制定和相关技术的推广。目前，有关油污排放标准日益完备成熟，压载水管理公约也已进入生效程序，截止至2013年6月，缔约国超过30个；同时，EEDI被写入MARPOL公约，并于今年强制生效；大气排放限制区域（ECA）不断扩大。IMO有关绿色船舶公约框架雏形初具，并日益完善。
绿色船舶公约体系
绿色船舶分绿色造船和绿色航运，本文着重探讨新型船舶及绿色航运技术。绿色船舶公约体系目前主要由以下几个公约和规则组成。《MARPOL公约》、《船舶能效规则》、《防污底公约》、《拆船公约》（尚未生效）、《压载水管理公约》（尚未生效）、《噪声规则》（2014年7月1日生效）、《国际干预公海油污事故公约》1969、《国际油污损害民事责任公约》、《国际油污损害赔偿基金公约》、《1972国际防止废弃物和其他物质倾倒污染海洋公约》《1990国际油污防备、反应和合作公约》（OPRC）。
图2：LNG-FSRU作业流程图
2012年国外研究机构对绿色公约生效时间表做过预测（图3），其中，EEDI能效规则以及北美排放控制区以及生效。但压载水管理尚未生效，截止至2013年6月30日，缔约国为37个，占世界船舶总吨位30.32%，尚未达到35%的生效条件。从图3中可以看出未来几年排放标准不断收紧，有关大气排放几近苛刻，如不从设计上、能源替代上做出调整，航运成本将大大增加。
1、天帆设计 天帆（Sky Sails）设计理念来源于风筝，等效于帆船。天帆系统一般布置在船艏露天甲板，可于驾驶室遥控，危险状况下可自动切断，目前最大天帆能提供的动力相当于6800hp的主机。 实船试验数据表明，天帆技术的使用至少能节省10％～15%的燃油，稍加改进，可望突破30%，甚至更多。 目前该技术还处于前期摸索阶段，全球近10艘船配备该推进系统，主要用于可行性、经济性试验。 优点：环保、经济性好。 缺点：成本较高、使用过程中对于船舶的稳性影响较大，对于船员操纵要求较高（可应急切断）、收帆操纵难度较大。
2、太阳能船舶
MS Turanor Planet Solar是一艘碳纤维双体太阳能动力船舶，由新西兰LOMOcean设计，德国基尔Knierim Yaehtbau船厂建造，挂瑞士旗。该船中心船体的外壳长30米，宽15米，由4mm厚的碳纤维增强外壳和50mm厚的C70.130高密度芯材构成。船重60吨，其上层配备了约600平方米的太阳能电池板。据制造商称，该船储存的能量能在缺乏阳光的情况下进行大约3天旅行，最高时速约15海里。2010年9月27日，MS Turanor PlanetSolar从摩纳哥出发，开始环球之旅。它宁静的航行在蔚蓝色的海洋上，向世界展示可持续能源的发展前景。
3、气膜减阻 瑞典著名油轮公司斯特纳（Stena）经过7年研发，终于在钢壳船船底气垫润滑，减少钢板与水接触的科学实验设计上有所突破，在一艘名为Stena AirMax的船体设计试验中，利用在船底制造一个充满空气的空腔，减少船身与水摩擦的阻力，可为船舶航行节省燃油超过20%（图6）。在当今燃油价格不断上升，柴油引擎效能开发几近顶峰的情况下，这将为全球船舶设计者带来革命性的新选择。 Stena AirMAX 设计模型的技术参数： 缩尺比：1:12 船长：15m 船宽：3.3m 满载吃水：0.9m 满载排水量： 35t 航速：5kn 主机： 2×10kW。
4、LNG动力船
据不完全统计，船舶采用柴油LNG双燃料动力后，柴油的平均替代率达到60%至70%，可实现硫氧化合物减排85%～90%，二氧化碳减排15%～20%，同时，噪声污染、烟尘、废油水排放也大大降低。目前制约LNG动力船发展最主要的因素是加气配置设施滞后，而国内加气设施滞后的根本原因是规范、法规体系的滞后。目前国内正在开展LNG加注趸船试点建造工作，相关规范、法规及主管机关管理规定等政策性文件有望近期生效出台。北欧一些国家大力推广LNG最为船舶动力燃料，其LNG加注设施网络已基本形成，目前正大力推广shiptoship的加注模式。2013年3月20日，世界上首艘LNG加注船Seagas在瑞典斯德哥尔摩命名交，该船由car&passengerferry改装而成，其LNG储罐容积187m3，载重84t（图7）。
5、节能型船型设计 Rolls-Royce公司从上世纪70年代开始就致力于各种船型研发，目前推出的新船型中采用穿浪型垂直船首设计，独具特色，并迅速抢占新造船市场。穿浪型垂直船首由Rolls-Royce公司和挪威科技大学共同研制开发，与传统的球鼻舷相比，穿浪型船首能够使船舶所受阻力降低8％～10％。此外，Rolls-Royce开发的Promas整合型桨舵推进系统，能有效地改善螺旋桨尾流，减少推力损失。数据表明，仅整合型桨舵推进系统一项技术就可有望使船舶的效率提高4％～9％。
图8. Rolls-Royce公司开发的节能型船首和整合型桨舵系统
6、无压载水船舶设计
对于传统型船舶，压载水是确保船舶航行的重要手段，是船舶稳性管理的重要步骤之一。但伴随在压载水管理而产生的海洋生物入侵危害巨大，因此国内外部分研究机构开始致力于研究——如何在不使用压载水的情况下确保船舶航行时的稳定性。目前压载水船舶理念有大致可分为三种，分别为：美国密西根大学研发设计的贯通流系统船体（Through-FlowSystemHull）、日本造船研究中心（SRC）提出的无压载水船舶（NOBS）理念、荷兰代尔夫特大学试造的单一结构船体。其中，日本和荷兰的无压载水理念较相近，均是以改变船体浮性以达到无压载水目的。贯通流系统船体设计目标既可阻止压载水中的非本土生物入侵，又无需使用昂贵的杀菌设备。严格来讲，该型设计并不是“纯”无压载水船舶，而是采用“活水”以达到压载目的。具体来讲，就是在其水线下拥有一个由大型管道组成的管路网络，海水从船首进入，船尾排出，并形成稳定的流场。从某种意义上来说，这种船舶更像潜艇，部分船体是开放的，流动缓慢的海水始终充满了整个船底部以取代压载水的作用。由于采用的始终是当地海域的海水，因此不会造成外来物种入侵这一情况。从结构上来讲，为了在稳定性、安全性、装载量等方面同于典型远洋散货船，该型设计在船体结构方面需做出不少改变，如为了能布置足够的压载水管路，内底就需要有所增高，如此一来，为了确保足够的装载量，船深必然也随之加大，目前生产的船舶在性能方面的参数对此类船舶基本不能满足，因此该类船舶可能成为后续研究的方向之一
图9. 贯通流系统船体（Through-Flow System Hull）和传统压载水船原理
