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.     

基于编解码卷积神经网络的船舶航速预测

为提升船舶航速预测精度,为量化分析船舶碳排放提供精确的基础数据,构建一种基于编解码卷积网络的船舶航速预测方法。利用历史的船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据训练编解码卷积网络,在不同编码器之间通过蒸馏操作抑制船舶航速数据信息冗余;在此基础上,以向量的形式将编码后的航速数据输入解码器中,获得最终的航速预测数据。试验结果表明,提出的船舶航速预测方法能准确地预测船舶航速变化,对推动航运碳排放分析和船舶节能航行研究等具有一定的指导意义。     

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。     

船舶纵倾优化节能策略

为研究船舶纵倾优化节能策略,应对能源、环境问题和低迷的航运市场,实现节能减排,以船舶纵倾优化技术为研究对象,通过分析优化原理和优化方法,提出采取经济航速、合理设定船舶纵倾角度、在优化状态下合理操船等措施船舶纵倾优化节能策略。     

一种融合遗传算法和二分法的船舶航速优化方法

面对越来越高的节能减排要求,研究特定航线营运船舶的航速优化方案,对于船舶所有人来说具有重要的现实意义.提出一种融合遗传算法和二分法的船舶航速优化方法,考虑实时气象和风浪条件,构建简化油耗模型,深入阐述遗传算法和多约束条件下的航速快速寻优方法.根据实船反馈的数据动态调整每日航速优化建议并将其推送至船端,通过比较目标航次数据与优化航次数据,验证该方法的有效性.结果表明,采用该船舶航速优化方法能达到降低全航路油耗的目标.     

船舶动力装置的节能控制技术研究

针对当前船舶能源的消耗与能源利用装置的系统中,能源能耗的浪费明显增多,且能源的利用率较低,运行成本较高的问题,需要对船舶动力装置的节能控制技术进行研究。当前采用的方法进行船舶动力装置节能控制时,不能有效地提高能源的利用率,降低能源的浪费与经济成本。为此,提出一种基于混合节能的船舶动力装置的节能控制方法。首先对动力装置的运行点进行选择,对船舶航行的费用最低航速以及混合的加热循环热效率进行计算。利用混合节能方法对船舶动力装置的节能控制进行研究,依据动力装置液压的节能思想及其数学模型,对其压力特性进行分析,得出能量的回收状态时,随液压节能控制的优化参数,依据蓄能器能量的回收最大化优化的条件,完成对船舶动力装置的节能控制技术研究。实验的结果表明,利用该方法能有效地降低能源的浪费,提高能源的利用率,节省运行的成本。     

三峡库区船舶最佳航速与柴油机能耗和排放变化分析

三峡库区船舶节能增效是船舶航行与管理面临的主要问题。文章通过分析船舶柴油机运行机理与船舶操纵航行条件,提出了三峡库区船舶以最佳航速运行是船舶柴油机动力装置节能和船舶驾驶操纵的最佳方式,也是库区船舶节能的有效方法。船舶在最佳航速下运行,适当调整柴油机主要参数,以使柴油机在最佳航速下其工况接近于柴油机额定工况,保证柴油机动力性、经济性和排放污染物得到提高和控制,真正实现船舶节能增效。     

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。     

随机风浪下船舶航速自适应控制

船舶在航行过程中受到参数扰动及海浪因素等影响,导致航速控制的稳定性不好,提出基于自适应反演误差补偿的随机风浪下船舶航速控制方法。构建随机风浪下船舶航速控制约束参量模型,采用船舶姿态信息的实时调节方法进行误差补偿,结合船舶的航速参量进行位姿修正,提高船舶航行的稳定性。采用Kalman滤波算法进行船舶航速参量的融合处理,实现自适应优化控制。仿真试验结果表明,采用该方法进行船舶航速自适应控制的稳定性较好,输出航速参量的自适应调节能力较强,提高船舶抗随机风浪能力。     

基于不同场景的船舶航速优化模型与影响因素研究

航速优化是实现船舶智能能效管理以及降低能耗的有效途径,能产生良好的经济效益和环境效益。论文介绍了船舶航速下的各种定义,并开展了航速优化分类研究。从环境、市场以及约束条件等3个方面阐述了船舶航速优化的影响因素。针对不同运输类型船舶,根据其营运特点,分别建立了以最小油耗和最大收益为目标的航速优化模型,并进行了优化算法的对比分析。开展了长江船舶案例研究,结果表明航速优化可为船舶提供动态航速建议,优化后的航速可以实现全航次节油5 871 kg。     

阿芙拉型油船线型设计与优化

以一艘阿芙拉型油船为研究对象,对其快速性能优化方法和详细过程进行介绍。采用将CAD(Computer Aided Design)软件CAESES与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件Shipflow相结合的方法对船舶线型进行多工况条件下的深入优化,分析对比有无球艏的艏部设计方案;同时,采用桨前节能导管提高螺旋桨的推进效率。快速性试验结果表明,对船舶进行线型优化和加装节能导管,能取得良好的快速性优化效果。经实船试航验证,优化后船舶的航速能超过试验预报的航速。     

考虑营运成本和排放的船舶航速多目标优化模型

针对船舶航速优化中的营运成本和CO_2及污染物排放2个互相矛盾的关键因素,提出一种基于理想点多目标优化的船舶最优航速求解方案。分别通过极小化营运成本和排放得到船舶的最小营运成本和最小排放解决方案,运用线性加权法求得营运成本和排放的Pareto最优解集。应用范数概念,通过Minkowski距离从Pareto前沿寻求权衡最优解,并根据权衡最优解对应的营运成本和排放求解对应的最佳航速。利用实船观测数据进行对比,表明该模型可进一步控制船舶营运成本和CO_2及污染物排放,验证了该方法的可行性及合理性。该航速优化方法的最大优点是能对不同船舶或不同航线的航速实现自动计算,无需人为干涉或借鉴专家知识。     

加强航速与燃油消耗管理问题的思考

从船舶不同航速、主机燃油消耗与航速的关系、船舶航速的选择以及控制燃油消耗的注意事项等几方面进行介绍,旨在为船舶经营者提供一种思路,即根据不同的经营需求,通过选择不同的船舶航速并加强燃油相关操作的管理,有效控制燃油成本的支出,以实现船舶综合经营效益的最大化。     

集装箱船纵倾优化数值模拟

随着全球能源和环境问题越来越严峻,航运市场低迷和竞争的日益激烈,节能减排已成为航运业的迫切需求。船舶纵倾优化具有成本低、易实现和效果佳等优点,是一种更好的节能减排方法。以KCS集装箱船在设计吃水时平吃水状态为基础,对船舶分别进行不同纵倾状态调节,利用RANS方法和切割体自动划分网格技术,计算船舶在不同首倾和尾倾状态下的阻力数值。结果表明,在不考虑水深影响的情况下,KCS集装箱船在不改变船舶航速、载重量的前提下,可以通过纵倾优化调节减少船舶阻力。     

集装箱船纵倾优化数值模拟

随着全球能源和环境问题越来越严峻,航运市场低迷和竞争的日益激烈,节能减排已成为航运业的迫切需求。船舶纵倾优化具有成本低、易实现和效果佳等优点,是一种更好的节能减排方法。以KCS集装箱船在设计吃水时平吃水状态为基础,对船舶分别进行不同纵倾状态调节,利用RANS方法和切割体自动划分网格技术,计算船舶在不同首倾和尾倾状态下的阻力数值。结果表明,在不考虑水深影响的情况下,KCS集装箱船在不改变船舶航速、载重量的前提下,可以通过纵倾优化调节减少船舶阻力。     

动态规划和模糊算法在船舶航速最优调度中的应用

随着海洋网络复杂度及对船舶节能性要求的提高,对船舶航行速度的控制要求也越来越精确。目前的航速调节主要是基于经验,不能够最大限度地提高航行效率和降低能源消耗。因此为了获得船舶行驶的最优速度,本文将动态规划算法和模糊算法应用于船舶,通过对船舶航行建立动力模型,然后使用优化的算法模型进行处理,获取船舶航速最优调度方法,使得船舶在有效航程中油耗最少。     

营运碳强度指标影响下的班轮航速优化

随着全球航运碳排放量的不断增长，节能减排已成为全球航运业发展的必然趋势。本文基于海洋环境保护委员会第76届会议通过的营运碳强度指标及评级制度对营运船舶的影响，从降低成本、节能减排的目的出发，在对航线上各航段载货情况进行预测的前提下，建立油耗预测模型与船舶航速优化模型，实现以降低油耗为目标的更精准航速优化。这对于班轮公司管理者和船舶服务方在全球航运碳减排趋势背景下的营运优化具有一定的实践意义。     

基于船舶能效提升的航速优化研究现状及展望

围绕船舶能效提升与航速优化之间的映射关系,从航速优化主要影响因素、航速优化具体求解方法及新能源使用下的航速优化等3个方面对现阶段的航速优化研究进展进行总结归纳,并根据现有研究状况对未来研究的发展进行展望。结果表明:现阶段的研究集中分析环境因素、内摩擦情况、经济因素、安全因素及新能源技术等多种影响因素对船舶能效的影响,以此建立综合考虑各影响因素的数学模型,为船舶航速优化提供依据。     

船舶航速优化算法研究

有效的航速优化算法能够使船舶处于最佳航行状态,从而减少燃油开支,节约运营成本。本文以船舶航速作为研究对象,给出一种基于遗传算法的不定期船舶运输经济航速优化方法,实现了航线不变情况下,不定期船舶运输的航速优化问题。     

综合考虑SO_2排放和燃油成本的船舶航速优化

为积极落实国家大气污染联防联控重点区域的减排控制要求,推进船舶节能减排和绿色航运发展,我国于2016年1月设立珠三角、长三角和环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区。船舶排放控制区的划定给船舶运营商带来一定的燃油成本负担,船舶运营商为达到政府规定的排放标准并使燃油成本增加最少,分析在整个航程时间及船期不变的情况下,船舶航速变化对整个航程中SO_2排放量和燃油成本产生的综合影响,从而为船舶运营商在排放控制区内外实施航速优化提供决策依据。研究发现,在船舶排放控制区内外进行航速优化能使船舶运营商成本降低最多。