船舶能效管理的发展与我国履约的应对措施

本文介绍了国际公约中的新船设计能效指数（EEDI）、船舶能效管理计划（SEEMP）的基本概念和国际海事组织对船舶节能减排的相关技术措施,再结合我国目前在船舶能效管理方面的实际情况,提出了适合我国船舶的节能减排措施。     

基于EEDI的8000吨级近海油轮节能减排因素分析

在介绍EEDI(船舶能效设计指数)背景以及影响的基础上,突出船舶节能减排理念。以8 000吨级近海油轮为研究对象,提出油船的EEDI计算公式,计算该船的EEDI结果。从影响EEDI变化的三个主要因素——载重量、主机功率、航速出发,研究油轮的节能减排,进而为该类船型控制CO2排放和提高船舶自身性能提供依据。     

基于EEOI的船舶能效管理措施节能分析

为了构建船舶能效运营体系,指导船只运营管理实践,以新美洲轮为例,利用实船数据结合能效运营指数(EEOI)公式,分别从增压器数量、船舶航速、装卸货以及主机气缸注油率等方面进行了理论计算和实验,得到各因素对船舶能效运营指数的影响。结果显示,优化增压器数量、航速、装卸货以及主机汽缸注油率的方法可以有效地减少船舶油耗,为今后船舶运营以及节能减排管理提供参考。     

船舶主机能效模型

根据船、机、桨关系,以船舶动力装置的能量传递为基础,基于MATLAB/Simulink仿真平台建立了主机能效模型。以某内河旅游船舶为研究对象,根据船体与主机参数,利用回归多项式法得到螺旋桨敞水特性曲线。在船舶上安装了油耗仪等传感器,采集了主机瞬时油耗、船舶对地航速、对水航速等数据,并计算了主机的实际能效。针对实船采集数据,分析了航道水流速度的分布特征。基于仿真模型,计算了船舶在不同航道水流速度与对水航速下的主机能效,比较分析了实测数据与仿真结果,并对模型进行了验证。验证结果表明:航道水流速度偏度为-0.033,总体服从正态分布;船舶实际主机能效与对水航速之间不是一一对应关系,而是相关系数为0.824的散点分布;船舶主机能效模型能够精确地表征船舶在航行过程中的主机能效水平及其变化规律,误差不大于10.5%。     

船舶航速优化综述

从航速优化模型、油耗预测模型、航速优化模型求解方法与船舶能效管理系统方面, 分析了国内外航速优化研究现状, 探讨了航速优化存在的问题, 并针对这些问题提出了建议。研究结果表明: 在航运市场持续萎靡的情况下, 经济航行将被更广泛应用, 针对航速优化的研究仍然具有重要的意义; 在航速优化模型方面, 目前多集中在以碳排放政策、不确定因素的影响、排放控制区政策、船队调度等为单一优化目标建立航速优化模型, 优化目标主要为成本最小化和利润最大化, 未来应将航速与航线、纵倾、船队部署联合优化, 考虑多种不确定因素、多种优化目标建立航速优化模型; 在油耗预测模型方面, 预测模型主要分为白盒模型、黑盒模型和灰盒模型, 白盒模型具有更好的可解释性, 黑盒模型的预测性能更好, 灰盒模型弥补了白盒模型和黑盒模型的缺点, 将成为未来的研究重点, 未来应基于精确的船舶数据和先进的人工智能算法进行数据学习, 提升油耗预测模型预测准确性; 在优化算法方面, 由于航速优化模型的复杂性, 大多采用启发式算法进行优化求解, 这种算法可以减少优化求解时间和提高求解质量, 未来需要探索更加精确高效的求解算法; 在优化策略方面, 采用大数据分析可以识别天气对航行的影响, 动态优化策略可以补偿环境因素引起的扰动, 能够进一步提升船舶能效水平; 在船舶能效管理系统方面, 船舶能效管理系统主要包括航行数据采集、数据传输、数据储存、数据分析与智能决策等功能, 由于其成本高昂, 目前尚未在船舶上大规模运用。      

基于ASAE深度学习预测海洋气象对船舶航速的影响

为了有效地预测海洋气象对船舶航速的影响, 在稀疏自编码(SAE) 网络模型的基础上提出交替稀疏自编码(ASAE) 网络模型; 构建了海洋气象对船舶航速影响的预测框架, 利用关联规则方法对航行数据进行特征选择, 挖掘了船速影响因素及其隐含关系; 整合了中国远洋海运集团有限公司提供的船舶航行数据以及美国国家海洋和大气管理局提供的气象数据, 用训练样本对ASAE网络模型进行训练, 用测试样本对ASAE网络模型进行验证, 并与支持向量回归(SVR) 模型、反向传播神经网络(BPNN) 模型、深度信念网络(DBN) 模型及SAE网络模型的预测结果进行了对比。研究结果表明: ASAE网络模型的训练时间和海洋气象对船舶航速影响预测值的均方根误差分别为8.2s和0.287 3kn, 与SVR模型、BPNN模型、DBN模型及SAE网络模型相比, 训练时间分别缩短了1 683.1、66.9、2.0、1.5s, 预测准确度分别提高了0.045 5、0.296 9、0.153 4、0.178 6kn; ASAE网络模型的预测结果更符合实际海况, 可动态掌握海洋气象对船舶航速的影响; 通过预测的航速影响值来推算实际航速可为气象导航优化船舶运输过程起到辅助作用, 在进行航线规划、航速推荐等航行优化策略时能准确考虑海洋气象所产生的复杂影响, 从而改善船舶运营能效指标, 实现节能、低碳、绿色航行的宗旨。      

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用，同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗，将船舶航速作为决策变量，以所有船舶总的在港成本最小为目标，建立泊位协同调度模型. 依据模型特点，设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能，结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化，有利于降低船舶总的在港成本；依据燃油价格的变化，适时采用不同的航速策略，能够获得更好的经济和环境效益.     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用，同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗，将船舶航速作为决策变量，以所有船舶总的在港成本最小为目标，建立泊位协同调度模型. 依据模型特点，设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能，结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化，有利于降低船舶总的在港成本；依据燃油价格的变化，适时采用不同的航速策略，能够获得更好的经济和环境效益.     

基于“华泓”轮的船舶能效管理研究

文章通过对能效管理计划和船舶能效营运指数的说明,证实了能效管理对船舶节能减排的重要性,并以"华泓"轮的船舶能效管理、能效监控为例,说明了在实船上进行能效管理及减少碳排放的措施,以实现船舶节能减排。     

船舶能效营运指数监测系统

船舶燃油消耗是航运企业燃油管理的重要组成部分,本文分析影响船舶燃油消耗的因素,以船舶燃油消耗量为基础,以可编程控制器为核心,建立实时远程监测系统的硬件和软件,开发船舶能效指数实时远程监测系统,实时采集显示船舶燃油消耗量、航程、燃油种类、载物量等参数,计算船舶能效营运指数,实现油耗的自动测量和远程监控.     

京杭运河船型标准化示范工程经济鼓励政策研究

京杭运河船型标准化示范工程通过经济鼓励政策为我国推行船舶标准化工作打开了新的思路．为全国内河船舶标准化的实现奠定了良好的基础。该项目的研究成果在后续的三峡库区船型标准化工程中得到了推广应用．推进了长江水系、珠江水系、黑龙江水系的内河船型标准化工作，显著地促进了行业标准的提升。     

基于CFD的多用途船纵倾优化

船舶阻力性能优化中,通过调整船舶纵倾值进行装载优化的方法成果显著且易于实施。选取30000DWT多用途船为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)软件(STAR-CCM+)对目标船的静水阻力进行预报,数值计算结果与船模试验数据进行对比分析,验证网格划分、数值计算相关设置的准确性。在此基础上对船舶纵倾优化进行研究,计算不同纵倾角、不同航速下的船舶阻力,得到相对于设计吃水下的阻力变化曲线及减阻效果。结果表明在设计载重量和航速下运营,其最佳纵倾角度为尾倾0.55°左右,减小船舶总阻力约1.5%。     

3400TEU集装箱船船型开发设计

集装箱船以其装卸效率高、航速快等优势,得到国内外以集装箱船运输为主的船东青睐.近年来,世界上主要发达国家出口的大部分杂货采用集装箱船运输,同时随着造船新规范、规则贯彻实施的深化,开发新型环保节能新船型是船厂保证持续接单量的重要手段.3400TEU集装箱船是针对船东的需求开发的一型适合公司#1号干船坞建造的新型集装箱船,本文就本船的主要参数和总体布置情况以及主机选择、船型优化设计、EEDI能效设计指数和经济性能指标等进行探讨.     

内河船舶主机动态油耗模型的研究与建立

针对内河某宽浅型船舶进行研究,结合实船设计参数和船模试验数据,建立了船舶动态油耗模型,对船舶的航速和油耗进行了定量的计算与预测．为船舶经济航速的确定提供了数据基础。     

基于CAPESIZE船型澳大利亚西北航线经济航速与超经济航速的应用研究

针对国际油价的不断攀升,船舶营运成本的不断加大,航运公司越来越重视船舶的营运经济问题.运用了主机转速有效控制船舶航速的方法,对澳大利亚西北至中国大陆航线上的经济航速与超经济航速的应用进行对比分析,得出了船舶运营油耗节约与航速、主机转速的关系,为航运公司实现精细化航运管理、提升经营效益提供参考.     

基于船舶操纵模拟器的内河驾驶实操考试方案设计

针对目前内河船员实际操作考试工作现状及不足,根据《中华人民共和国内河船舶船员实际操作考试办法》,分析了船舶操纵模拟器在内河驾驶实操考试中的可行性,提出了基于船舶操纵模拟器的内河驾驶专业实操考试的主要思路和考试方案．该考试方案于2008年6月在广东珠江水系内河船舶一等驾驶实操考试中试行,并取得了良好的效果．     

基于航行安全上的船员素质分析

据国际海事组织(IMO)对海难事故的调查统计显示,约80%的船舶事故是人为因素引起的.加强人为因素管理,提高船员的安全意识,是减少船舶事故发生的根本措施之一;因此,研究人为因素,分析航运中船员素质的风险并采取预防措施显得至关重要.     

泛珠江内河航运掀开新的一页

泛珠三角内河航运地位显赫 珠江由西江、北江、东江和珠江三角洲水道组成,全长2 214公里,现有通航河流905条,通航里程1.298 8万公里;年吞吐量1万吨以上的港口126个;国家一类开放港口30个;内河船舶3万多艘、410万载重吨.珠江水系地跨我国广东、广西、云南、贵州、湖南、江西、香港、澳门以及越南部分地区,流域面积45万平方公里.其中,西江发源于云南省曲靖市马雄山,至珠海市磨刀门口注入南海,流域面积约占珠江全流域面积的八成.珠江的水资源、货运量仅次于长江,居全国第二位.     

基于神经网络的安全航速的计算

对安全航速影响因素进行量化,借助神经网络,预测在当时海上航行条件下,舰船应该采用的安全航速,给出基于神经网络的安全航速计算模型,对船舶海上航行安全有一定的指导作用.     

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考虑到航速变化对航线配船决策所产生的非线性影响,推导了船舶航速与船舶往返航次时间、航次成本及航线配船数之间的数学关系式,把船舶航速作为决策变量引入传统的航线配船模型中,并且把船队的二氧化碳排放量作为优化目标之一,建立船队利润最大与碳排放量最小两个目标最优的双目标航线配船模型.针对模型非线性和混合整数解的特点,采用LINGO11.0优化平台,自编程序,应用分支定界算法,进行仿真算例研究.结果表明,该模型可以同时决策航线配船和船舶航速,其优化结果更符合实际情况,同时更有利于运力的有效利用,船舶燃油消耗的节省和碳排放的减少.