为共同应对全球气候变化,国际海事组织(IMO)于2018年通过了船舶温室气体减排初步战略,提出了在本世纪内实现温室气体零排放的愿景,并在船舶设计能效、营运能效和温室气体排放总量三个方面提出了阶段性量化目标。作为落实举措,IMO计划制定一套强制性船舶营运能效(碳排放强度)国际机制,与现有强制性船舶设计能效机制互为补充。然而,由于受诸多因素影响,船舶营运能效具有较大的随机性和不确定性。同时,海运船舶营运模式多样,运输活动特征各异,这些都为相关国际机制的构建带来巨大挑战。目前,在船舶营运能效表现的指标、波动性和评价方法等方面,都缺乏成熟的解决方案,成为影响国际机制构建的最大技术障碍。本论文以支撑海运船舶营运能效国际机制构建为目标导向,对国际海运船舶营运能效的指标、波动性特征和评价方法等关键技术问题进行深入研究。主要内容和成果如下:1)系统评述了国际海运船舶温室气体排放的现状与趋势,IMO相关审议进程与主要成果,以及欧盟单边机制和行业举措在海运温室气体减排全球治理中的作用和影响。在此基础上,分析了船舶能效与温室气体减排国际规制发展趋势,提出了影响船舶营运能效国际机制构建的主要技术问题。此外,通过对比船舶设计能效与营运能效的内涵、指标与影响因素,分析了船舶设计能效水平与营运能效表现的关联性,并借助随机森林分析等手段,对船舶营运能效的影响因素和特征进行了探索。上述工作为后续章节的深入量化研究提供了明确的目标导向和理论与实证基础。2)从能源效率的一般概念和指标入手,提出了船舶营运能效指标构建的基本原则。据此,基于不可观测因素影响效应模型,创建了一个新的船舶营运能效性能指标(Energy Efficiency Performance Indicator,EEPI),并验证了 EEPI相对于现有指标的优越性。该指标克服了现有船舶营运能效指标的商业数据敏感性和评价结果偏倚性这两个主要缺陷,在透明度与准确性之间取得了平衡,能够作为支撑国际海运船舶营运能效机制构建的关键技术要素。3)通过对船舶营运能效指标的解构和对船舶设计能效传导效应的分析,识别出船舶营运能效表现的主要影响因素。在此基础上,以关键影响因素为输入变量,建立动态回归模型,实现了对船舶营运能效影响因素贡献度的量化。此外,利用核密度分析法,提取了船舶营运能效全尺度波动率和解耦波动率的分布特征。进而,提出了基于“可接受波动率”的船舶营运能效表现评价方法,为科学评价国际海运船舶的营运能效表现提供了解决路径。4)通过构建带有年份虚拟变量的碳强度分位数回归模型,实现了对不同时期海运船队碳排放强度分布的中间水平、尺度及偏态的静态描述和动态比较。在此基础上,提出了以国际海运船队碳排放强度目标为导向的船舶营运能效评级机制。实证分析表明,该评级机制对船舶个体营运能效表现的波动具有鲁棒性,能够约束国际海运业作为一个整体共同实现碳强度目标,为科学评价船舶营运能效水平提供了系统性解决方案。本论文研究提出的船舶营运能效性能指标(EEPI)、船舶营运能效波动性评估方法、船舶营运能效评级机制及构建方法等均已作为中国提案正式向IMO提交。其中,EEPI被IMO列为船舶营运能效国际机制构建中的关键技术要素备选方案;国际海运船舶营运能效评级机制和构建方法已形成《防止船舶造成污染国际公约》(MARPOL)附则Ⅵ的修正草案和配套导则草案,进入IMO审议程序。为进一步完善该评级机制,本论文提出了需要继续开展研究的技术问题和潜在解决方案。