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。     

定航线下考虑ECA的船舶航速多目标优化模型

在考虑船舶排放控制区(Emission Control Area,ECA)的背景下,通过航速优化对船舶航行成本和航行时间进行有效折中,降低船舶营运成本。针对营运成本和航行时间2个互相冲突的关键因素建立一种多目标航速优化模型。分别建立船舶营运成本模型和航行时间模型,通过带精英策略的非支配排序遗传算法(Nondominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGAⅡ)求得营运成本和航行时间的Pareto解集,采用模糊隶属度函数,从Pareto解集中筛选出最佳折中解。实际案例分析结果表明:在一定的时间约束下,船舶在ECA内适当减速,在ECA外加速可有效减少营运成本。当船舶以优化航速航行时,可有效减少船舶营运成本,节省船舶航行时间,为船公司提供一定的管理依据并带来可观的经济收益。     

船舶营运航速的经济性探讨

本文对船舶营运航速的改变与主机功率、主机转速、油耗量之间关系，及服务航速在８０￣１００％之间波动时，所产生的技术问题和总的航运经济效益等利弊进行分析与探讨。     

航速优化下小型船舶调度目标选取优化方法分析

航运公司在进行货物运输时,为了提高航运经济性,降低营运成本,会对海域内的船舶进行灵活调度,对每艘船的航线、航行速度、途径码头、港口、货物运载量等内容进行详细的控制,船舶调度控制也是一项航运领域的研究热点。本文提出一种基于遗传算法的小型船舶调度优化技术,通过建立船舶的调度数学模型和目标函数,实现了航速优化条件下的船舶调度目标快速化选择。     

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。     

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。     

考虑货量的集装箱班轮营运成本优化

针对集装箱班轮单航线同型船的运输优化问题,考虑航线港口时间窗和货量的影响,建立以航线营运成本最小为目标的优化模型,设计和应用向上取整的遗传算法,通过算例分析验证模型的有效性。结果表明:燃油价格上升或货量增加时,最优配船数量会随着燃油价格的上升在一定范围内保持不变,总体随着燃油价格的增加而增加;最优航速在配船数量不变时基本上保持不变,受港口时间窗的影响,各段最优航速均不相同;主机总燃油成本在配船数量不变时会随燃油价格的上升而增加,但在配船数量增加的转折点处会随着燃油价格的上升而下降;总营运成本是否增加主要取决于最优航速下燃油成本的节约量与增加配船对应固定成本的增加量两者之间的博弈。     

集装箱运输船舶调度的多目标优化模型建模

在多通道运输环境下,集装箱运输船舶调度是一个复杂的多元目标优化模型,提出一种基于自适应回归分析的集装箱运输船舶调度的多目标优化模型,采用多源信息特征重组方法进行集装箱运输船舶资源信息重构,结合自适应学习方法进行集装箱运输船舶资源的信息融合处理,采用非线性二元自回归分析方法实现集装箱运输船舶调度的控制目标函数构建,采用多目标均衡优化策略求解控制目标函数的全局最优解,实现集装箱运输船舶的最优化调度。仿真结果表明,采用该方法进行集装箱运输船舶调度的均衡性较好,提高了运输时效性。     

交通运输部将设置营运船舶能耗和排放标准

交通运输部副部长徐祖远在11月29日举行的“2011年中国国际海事会展高级海事论坛”上透露,“十二五”期间．交通运输部将通过设置营运船舶能耗和排放限制标准,强化交通运输业的节能减排和环保,力争到2015年．与2005年相比,海洋和内河船舶单位运输周转量能耗分别下降16％和14％。     

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。     

考虑船舶航速的集装箱班轮燃油补给策略

针对集装箱班轮运输中船舶燃油补给问题,分析船舶航速变化对燃油消耗产生的非线性影响,推导出船舶航速与船舶往返时间及船舶油耗之间的关系式,以连续多航次船舶燃油补给总成本最低为目标,加油港与加油量为决策变量,建立周计划内考虑航速的集装箱班轮燃油补给混合整数非线性规划模型.根据模型特点,利用分段线性逼近函数对模型进行等价转换.以某航运公司的亚欧单航线为仿真实验,依次分析港口时间窗、船舶类型、燃油价格及船舶油舱容量等因素对船舶燃油补给策略的影响.结果表明:该模型可以同时决策船舶加油港的选择、加油量的大小及航速的调整,比传统模式更能节省油耗和成本.     

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。     

船舶初步设计的多目标优化研究

提出了应用于船舶初步设计的多目标优化策略和决策方法.详细介绍了集成模型分析和优化算法的多目标优化求解思路,并使用改进的非支配排序遗传算法获取优化问题的Pareto解集.针对多目标优化问题中各子目标之间存在相互冲突、不能同时达到最优的特性,采用多属性决策理论对设计空间进行计算分析,找出.Pareto前沿面上的最优解.以散货船的初步设计为实例,对多目标优化策略和决策方法进行了验证分析.结果表明优化策略和决策方法不仅是可靠的、实用的,而且能广泛应用于各类船舶初步设计的优化与决策分析中.该文为船舶的初步设计提供了一条新途径.     

船舶概念设计阶段多学科和多目标优化研究

船型设计之初,设计者往往会通过船舶多个学科的分析,并从很多船型方案中进行选择比较.该文基于多学科设计优化(MDO)的框架,采用多目标进化算法和决策技术的运用,讨论了船舶概念设计阶段的综合性能优化问题.将船舶总体概念设计按MDO的要求分解为系统控制层和5个子系统,考虑了排水量、综合效率、相对回转直径和造价等多目标函数,采用改进的非支配解排序的多目标进化优化算法(NSGA Ⅱ)和多学科可行解方法(MDF)求出Pareto最优解.然后用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)对这些Pareto解进行选优.应用文中的方法,对35 000吨载重量的油船进行了概念设计分析.数值算例表明,综合多学科设计和多目标优化以及决策,能够有效、客观选择合理的船型和主尺度参数.     

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。     

气象条件和排放控制区规定的船速多目标优化

针对(Encission Control Area, ECA)法规背景下燃油价格升高的问题,以船舶营运成本和航行时间为目标,综合考虑ECA内外使用燃油的价格差以及气象条件的影响,提出一种船舶航速多目标优化模型。采用非支配排序遗传算法(Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-II, NSGA-II)寻找Pareto最优解集,利用TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)算法从Pareto最优解集中筛选出最佳折中解。选定天津—宁波航线进行案例分析,结果表明:综合考虑ECA法规和气象条件能够有效减少船舶航行时间和航行总成本,并能帮助船公司更好地应对燃油价格上涨。此外,制定改变船速的最佳时间间隔,同样可有效减少航行成本。     

基于航次营运效益的不定期船航速优化研究

为探究不定期船的最优航速问题,对单航次、单货物的不定期船进行航速优化研究。建立2个基于航次营运效益的船舶航速优化数学模型,分别以航次净收益最大和航次日收益最大为优化目标,全面考虑航速对航次净收益、航次日收益、航次时间的影响和货主的运输服务时间要求等。基于设计的优化算法,自主开发了优化软件对模型进行求解,实现航次净收益或航次日收益最大化。研究结果表明：通过某型散货船算例分析,验证了软件给出的最优航速比航运公司提供的指导航速取得的航次净收益更大或航次日收益更大。     

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。