大型集装箱船能效营运指数仿真研究

为应对IMO提出的日益严格的排放法规,降低船舶EEOI值,本文分析了EEOI的数学计算公式以及简化公式,并以某8063TEU大型集装箱船为目标船,基于MATLAB/Simulink建立了船舶能效系统的仿真模型。通过仿真研究,分析了船舶航速、航期、载货量、航程对船舶EEOI的影响,同时研究分析了EEOI对航速、载货量、航程变化的敏感性。结果表明随着航期的增加船舶EEOI逐渐减小;EEOI对航速的敏感性最高,对载货量的敏感性其次,而对航程的敏感性较低;降低主机工作负荷从而降低航速,以及提高船舶载货量都能有效降低船舶EEOI值,而增加航程则对降低EEOI值效果不明显。     

集装箱船能效运营指数研究

为了探寻国际海事组织船舶能效运营指数的影响因素,评价各种提高能效的措施,推导集装箱船船的能效运营指数估算公式,使用敏感性分析,量化航速、航程、载箱率、停泊时间等因素对指数的影响程度.结果表明,运营条件一定,船舶大型化有助于提高能效;在船型一定的前提下,采取降低航速,提高载箱率,增加港口效率等营运措施,有助于提高船舶运营效能.     

纵倾优化下的船舶能效数值模型

通过Fluent数值计算和Simulink建模仿真的方法,建立船舶的CFD计算模型及能确定转速(n)-航速(V_s)-船舶能效营运指数(EEOI)间对应关系的船舶能效准稳态仿真模型,进而分析不同工况下纵倾变化对船舶营运能效的影响。以定转速航行模式的46000t油轮为目标船,经模型的计算和船模试验的验证,发现适当纵倾可提高目标船的营运能效。结合相关海事公约法规,计算目标船的最佳纵倾在艉倾2.61m处,可降低EEOI达0.8%。     

船舶能效营运指数和能效管理实践分析

在2012年通过的《船舶能效管理计划(SEEMP)制订导则》中,IMO推荐使用船舶营运指数(EEOI)作为设定自愿性能效管理目标和能效水平检测的指标。以某多用途船为例,通过实际航行数据,计算该轮年度和航次的EEOI,对航次内各航段的EEOI值进行分析,最后从航速优化、最佳纵倾、船体清洁度、螺旋桨和废热回收等方面总结降低EEOI的措施,可为该船型在特定航线的能效管理提供指导,也可为其他船舶的EEOI计算和能效管理提供参考。     

基于人工蜂群算法的船舶航速优化

航速优化是船舶智能能效管理的主要组成部分,对降低船舶营运成本、减少温室气体排放具有重要意义。为减少船舶航行时的主机燃油消耗,根据实船数据首先构建了主机油耗模型,模型的平均误差仅为0.813%,然后对整个航程进行分段,基于人工蜂群算法对整个航程的航速进行优化。经过验证可得结论：优化后的航速对应的整个航程航行时间减少了14.44%,油耗量降低了3.012%。研究结果表明,使用人工蜂群算法对航速进行优化,能够对航速提出建议,达到提高船舶能效水平,提高经济性、环保性的目标。     

基于人工神经网络的船舶油耗模型

针对船舶能效管理计划SEEMP的实施需求,寻求建立油耗模型的通用方法,为航行优化提供决策基础。以丹麦籍客滚轮MS Smyril号作为研究案例,对船舶实测运行数据进行了分析和预处理,并采用人工神经网络构建了船舶油耗和航速的黑箱模型。基于实测数据与模型预测数据的对比,验证了上述油耗模型的准确性和实用性,对于提高船舶能效运行指数EEOI具有重要意义。     

面向最小EEOI的船舶航速矩不确定分布鲁棒优化

船舶能效营运指数(Energy Effciency Operational Index,EEOI)与航速、水道环境等因素密切相关,寻找最优主机转速来实现航速优化是降低EEOI的重要方式。引入矩不确定鲁棒优化(Distributional Robust Optimization under Moment,DRO-MU)理论,并建立模型,计算上、下水工况,考虑多航段内水流速度的不确定性分布,以各航段的主机转速作为设计变量,航程时间与航速限阈作为约束条件,通过以追求最小EEOI为目标的优化模型,得到鲁棒性较高的分段航速优化方案,计算结果表明:该方法能在约束范围内有效改善船舶的EEOI能效特性,且能更好地反映真实情况,更具合理性与优越性。     

基于纵倾调整的集装箱船实海域航行阻力减少的研究

为应对"能效运营指标(EEOI)自愿应用导则",提出了在航行中采用调节纵倾的方法,降低营运能耗。选取了3100TEU集装箱船作为研究对象,应用Rankine源自由面势流理论计算不同纵倾下船舶兴波阻力系数以及总阻力系数,应用三维面元法计算了规则波中的波浪增阻,并针对实海域进行了増阻预报。研究表明,一定的艉倾能减小兴波阻力和总阻力。通过实海域増阻预报,服务航速下采用艉倾0.4°的纵倾航行会使波浪増阻增加4.21%,但总阻力仍能减少3.38%,较有效地降低了EEOI值。     

船体接长应注意的技术问题

近几年来,水运市场竞争十分激烈.部分航运企业和船东将小吨位及功率偏大的船舶进行加长、加宽、加深改造,在不影响航速的情况下,增加载客量、载货量来降低运输成本,提高经济效率.船检部门一方面要为船舶改建提供技术服务;另一方面应按照船检局有关规范规定,严格把关,及时解决改建过程中存在的各种问题,保证船舶安全航行.     

7.5万吨油轮EEOI实船计算与分析

通过对7.5万吨油轮70个航次的EEOI进行计算,分国际航线、国内固定航线和国内不固定航线三种情况分析不同航线对EEOI的影响,以及不同航线各航次主机、副机及锅炉对EEOI的贡献率,航行和在港对EEOI的贡献率,载货量、载航比和每海里耗油量对EEOI的影响。结果表明:船舶能效国际航线优于国内航线,国内固定航线优于随机航线;不同航线副机的EEOI贡献率基本维持在20%左右,而主机和锅炉的贡献率在国际航线和国内航线中显著不同;国际航线中航行和在港的EEOI贡献率基本一致,而国内航线中大部分燃油消耗于在港期间。最后提出船舶能效管理的几点建议:一是合理规划航线以减少空载率和空载距离;二是公司应根据船舶类型和航线的不同在能效管理考评中区别对待;三是在有关排放的法律法规的制定上,应充分考虑不同航线和船舶类型对EEOI的影响。     

船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。     

“门”字型货船最佳纵倾试验研究

正确地调整船舶航行时的纵倾是一项有效的节能措施,特别对载重量变化频繁的杂货船及带球首的船尤为重要。 上海船研所于1982年开始,对“门”字型货船进行了调整纵倾试验研究。通过变四种排水量、每种排水量各变五个纵倾状态的阻力、自航试验结果的分析,可以看出,对每一种排水量、每一个航速都存在一个最佳纵倾状态,其节能效果相当显著。 本文分析了吃水及纵倾变化对船舶阻力和自航要素的影响。通过对最佳纵倾与常用纵倾装载航行的营运经济进行分析比较可知,在最佳纵倾航行时平均每天可节油2.55 t左右。     

基于港航联动的船舶航行计划优化

针对船舶航行成本受航速影响较大的问题,设计一种港航联动机制,旨在降低船舶航行成本。在港航信息互通的基础上,建立以最大程度降低航线总成本为目标的多阶段优化模型,得出船舶航行成本优化效果随规划距离变动的关系曲线,并分析航行成本优化效果同规划距离之间的关系,证明该联动机制的可行性。计算结果表明:在通过该联动机制对船舶航行计划和对航行速度进行优化后,船舶航行成本能够获得有效的降低,并通过计算获得该机制下存在的最优规划距离。因此,该联动机制能够更好地对船舶航行计划进行优化,满足船舶航行的实际需求。     

海船船行波对游艇航行安全影响试验

采用不同比尺的物理模型,研究了3万t级海船及游艇在进出港航道中航行产生的船行波特性;利用造波机模拟海船船行波,试验分析了海船船行波对游艇航行安全的影响。研究表明,当航道两侧挡沙堤出水后,对海船航行具有较明显的限制性航道特点;海船航速8节时在游艇航道中产生的最大波高为0.46m,对单游艇航行安全没有影响;当海船和2艘游艇三者同时相遇时,游艇航速宜小于等于10节。     

Voyage-based statistical fuel consumption models of ocean-going container ships in Korea

ABSTRACT

Accurately estimating fuel consumption of ships is crucial for shipping companies, port authorities, and environmental protection agencies. The bottom-up approach is becoming increasingly popular because it can estimate ship fuel consumption by accounting for ship activity conditions, such as changes in voyage speed, time, and distance; however, its use is still limited when estimating ship fuel consumption. Ship-specific information, such as the daily fuel consumption rate for main and auxiliary engines for every vessel, is expensive to gather, and generally not collected from private shipping companies. To address this research gap, we develop simplified and composite ship fuel consumption models for ocean-going container ships by size using a regression model. To estimate the fuel consumption models for container ships, we rely on ship activity data, including average speed and sailing time, distance, and actual fuel consumption for main and auxiliary engines. This information is obtained from a major container shipping company in Korea. We estimate and validate the parameters associated with fuel consumption for five different container ship sizes, all of which are smaller than the Post-Panamax container ship (15,000 TEU and above).     

Energy efficiency optimization analysis of fuel cell/lithium battery hybrid ship based on whale optimization algorithm北大核心CSCD

[目的]为提升船舶的能源利用率,对多因素影响下的燃料电池/锂电池混合动力船舶能效优化方法进行分析。[方法]基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的能效仿真模型,研究通航环境要素对船舶能效的影响。考虑动力源特性和船舶功率需求,提出基于模糊逻辑的功率分配策略,以优化系统能量流动。然后在此基础上,以系统总能耗最低为优化目标,建立考虑多因素的船舶航速非线性优化模型,采用鲸鱼优化算法开展优化模型动态寻优,并进行不同航行方法和航行时间约束下的能效优化分析。[结果]结果显示,在总航行时间不变的情况下,采用所提的考虑多因素的船舶能效优化方法可以降低船舶5.04%的总能耗和13.16%的燃料电池氢气总消耗。[结论]所述方法对船舶节能减排具有积极的作用,同时对提高船舶续航力和经济性具有重要意义。     

基于能效管理的船舶航速系统优化设计

在目前航运业市场低迷、运力过剩的境况下,航运企业愈发重视对燃油成本的控制,对航速节油也有了更多的要求.为此,提出基于能效管理的船舶航速系统优化设计,计算船舶营运的经济航速.并结合航次的航线、航向、航速及每段航线的天气、水文等信息,对船舶营运航速的模型进行不断优化调整,指导船舶航行,为船舶及船岸操作提供决策支持,以达到优化节能的目的.     

基于航行数据的船舶航行油耗模型建立方法

准确评估船舶的能效表现是研究船舶性能、优化船舶能效的基础。为准确评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响和船舶的能效表现,以某超大型散货船为研究对象,基于船舶智能能效综合管理系统获取大量船舶航行数据,通过数据处理和特征工程找出影响船舶航行油耗的因素,采用人工神经网络建立船舶航行油耗模型。采用该模型预估船舶在一段航程中的总油耗量,验证该模型在评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响方面的有效性。此外,采用该模型对航程和转速进行优化,验证该模型对能效优化的可行性。