科技成果——船舶能效管理系统应用技术
能源管理系统在船舶能耗控制中的应用研究
能源管理系统在船舶能耗控制中的应用研究船舶是国际贸易中不可或缺的运输方式之一，随着全球对环保和能源问题的重视，航运业也在不断探索如何减少船舶的能耗和排放。
能源管理系统（Energy Management System，简称EMS）作为一个综合性的船舶能耗控制手段，在这一领域中起到越来越重要的作用。
本文将就EMS在船舶能耗控制中的应用研究作一阐述。
一、 EMS与船舶能耗控制EMS是一套船舶内部设备和船舶外部设施相结合的系统，主要分为两部分：船上的控制系统和外部管理系统。
当船只启航时，EMS能够精准计算并监视使用船只所消耗的每一升油的成本，还能通过数据记录和分析，实现船舶的能源利用率最大化。
通过EMS，船长和管理人员可以及时获得船只的运营情况，进而制定相应的调整策略。
船舶能耗控制需要涉及到一个重要的方面，即船舶排放控制。
如何控制船舶排放是有关于国内外法规标准的，这一方面被认为是所有海运企业都必须要关注的问题。
针对这一问题，EMS系统能够帮助船舶遵循降低排放标准和节省能源的措施。
因此，EMS 与船舶能耗控制，在海运行业中具有重要的意义。
二、 EMS的运作机理EMS被设计为一个自动化的控制系统，包括各种传感器、数据记录和分析仪器以及控制设备。
当船只开启引擎时，传感器会开始工作，整套系统会收集、存储和分析船舶运作中的诸多数据，从而做出相应的调整。
例如，当船只在通过某个航道时，环境中的气流可能出现变化，从而影响船只的航速和燃油消耗。
EMS能够即时感应到船只在该轨道上的运行情况，然后对该情况进行判断，自动做出正确的反应，保证船只的航行效率。
三、 EMS的优势EMS对航运业而言，具有多重优势。
在此，我们将简要讲述其中的三条：（1）减少船舶的燃料耗用和污染排放船只在进行航行时，要消耗大量的燃料。
而EMS能够对燃料油的精准控制，保证每一个船舶运作时的性能水平。
同时，EMS能够帮助船只减少能源浪费，使得船只的燃耗中仅包含必要的能量消耗，大大提高航行效率，从而使得船只在航行时排放的污染物大幅减少。
智能船舶概述及其能效管理系统研究
智能船舶概述及其能效管理系统研究在当今科技迅速发展的时代，智能船舶作为航运领域的创新成果，正逐渐改变着海洋运输的面貌。
智能船舶不仅代表了船舶技术的前沿发展方向，还为提高航运效率、降低运营成本和减少环境影响带来了新的机遇。
其中，能效管理系统作为智能船舶的关键组成部分，对于实现船舶的节能减排和可持续运营具有重要意义。
智能船舶是指利用先进的信息技术、传感器技术、自动化技术和人工智能等手段，使船舶具备自主感知、智能决策和自动控制等能力的新型船舶。
与传统船舶相比，智能船舶具有更高的安全性、可靠性、经济性和环保性。
智能船舶可以通过实时监测船舶的运行状态和环境条件，及时发现潜在的故障和风险，并采取相应的措施进行预防和处理，从而提高船舶的安全性。
同时，智能船舶可以根据货物运输需求和航线条件，优化船舶的航行速度和航线规划，降低燃油消耗和运营成本，提高经济性。
此外，智能船舶通过采用清洁能源和先进的排放控制技术，减少温室气体和污染物的排放，降低对环境的影响。
智能船舶的发展离不开一系列关键技术的支持。
首先是传感器技术，包括各种类型的传感器，如压力传感器、温度传感器、位置传感器等，用于实时采集船舶的运行数据和环境信息。
其次是通信技术，如卫星通信、无线通信等，实现船舶与岸基之间的高速、稳定的数据传输。
再者是数据分析和处理技术，利用大数据和人工智能算法对采集到的数据进行分析和挖掘，提取有价值的信息，为船舶的智能决策提供支持。
还有自动控制技术，如自动驾驶、自动装卸等，实现船舶的自动化运行和操作。
在智能船舶的众多应用领域中，能效管理系统是一个备受关注的重点。
船舶的能效管理系统是一个综合性的系统，旨在通过对船舶能源消耗的监测、分析和优化，实现节能减排和提高能源利用效率的目标。
该系统通常由传感器、数据采集设备、数据分析软件和控制设备等组成。
传感器负责实时采集船舶主机、辅机、锅炉等设备的运行参数和能源消耗数据，数据采集设备将这些数据传输到数据分析软件中进行处理和分析。
哈尔滨工程大学科技成果——船舶能源智能化管理系统
哈尔滨工程大学科技成果——船舶能源智能化管理系统项目概述近年来，国际海事组织及欧盟频频推出新规范、新标准，致使航运业面临巨大的节能减排压力；航运市场持续低迷，企业迫切需要采用新技术降低运营成本；船舶工业4.0核心是船舶智能化，最低能源消耗是船舶基本属性。
在此背景下，哈尔滨工程大学利用其基础雄厚及多学科优势，主持了工信部高技术船舶项目“船舶能耗分布及能效评价研究”，针对三大主力船型，自主开发了基于数学物理模型的船舶能源智能化管理系统。
该系统包括设计及营运阶段两套子系统，主要目的是提供一种船舶能源综合分析、优化及管理手段。
在设计阶段保证船舶能源利用率高是船舶节能减排的前提，设计阶段能源管理系统主要功能有：（1）系统及设备性能稳态计算；（2）能耗分布及有用能分析；（3）节能技术效果评估；（4）基于能耗的船舶设计方案评估。
船舶运行好坏是船舶节能减排的关键，营运阶段的船舶能源智能化管理系统具有以下功能：（1）能源系统性能实时监测与计算；（2）实时能耗分布与能效分析；（3）关键设备能效评估与管理；（4）全船能源综合优化与管理。
设计好船及把船用好才能实现船舶节能减排、增强航运企业核心竞争力。
哈船能耗团队经过多年的努力，开发的船舶能源智能化管理系统通过实施综合的能源分析、优化与管理，实现单船及船队节能5%-8%，为船舶设计师、操作者和船东提供一种实用有效的船舶节能减排手段。
技术特点（1）建立了船体、主机、电站及热站等200余个稳态及动态仿真模型，用于实时计算并获知主机功率、螺旋桨推力、船体阻力以及工质温度、压力、流量等全面性能信息，实现了基于数学物理模型的船舶能源智能化管理，解决了设计阶段因缺少数据及营运阶段因实测数据有限而无法准确全面进行船舶能效评估的难题。
（2）通过仿真计算绘制稳态及动态全船能流图，清晰给出不同工况下全船能量在哪消耗、消耗多少，以及能源损失多少、在哪损失最多、船舶总体效率等最基本信息，为设计阶段船舶节能潜力挖掘及营运船舶能源优化与管理提供依据。
船舶动力系统的能效提升与优化技术
船舶动力系统的能效提升与优化技术在当今全球经济和环境的大背景下，船舶作为重要的运输工具，其动力系统的能效提升与优化技术变得愈发关键。
高效的船舶动力系统不仅能够降低运营成本，增强船舶在市场中的竞争力，还能减少对环境的负面影响，符合可持续发展的要求。
船舶动力系统的类型多种多样，常见的包括内燃机动力系统、蒸汽轮机动力系统、燃气轮机动力系统以及电力推进系统等。
不同类型的动力系统在能效表现上各有特点，也面临着不同的优化挑战。
内燃机动力系统是目前船舶应用最为广泛的动力形式之一。
然而，内燃机在燃烧过程中存在能量损失，如不完全燃烧、冷却损失和排气损失等。
为了提高内燃机的能效，一系列技术手段被应用。
例如，采用高压共轨燃油喷射技术，能够精确控制燃油喷射量和喷射时间，实现更充分的燃烧，从而提高燃油利用率。
另外，优化进气和排气系统，增加涡轮增压和中冷技术，也有助于提高发动机的充气效率和功率输出，降低燃油消耗。
蒸汽轮机动力系统虽然在现代船舶中的应用相对较少，但在一些大型船舶上仍有使用。
对于蒸汽轮机系统，提高蒸汽发生器的热效率是关键。
采用更高效的锅炉设计，提高蒸汽的温度和压力，可以显著增加系统的输出功率和能效。
同时，优化蒸汽轮机的叶片设计，减少蒸汽在流动过程中的能量损失，也是提升能效的重要途径。
燃气轮机动力系统具有功率密度大、启动迅速等优点。
但燃气轮机的高温排气中蕴含着大量的能量，如果直接排放将造成巨大的能量浪费。
通过采用余热回收技术，利用这部分排气能量来驱动蒸汽发生器或加热其他介质，可以有效提高整个动力系统的综合能效。
此外，优化燃气轮机的燃烧过程，控制燃烧温度和空燃比，也能够提高燃烧效率，降低燃料消耗。
电力推进系统是近年来船舶动力领域的一个重要发展方向。
在电力推进系统中，通过优化发电机、电动机和电力控制系统，可以提高电能的转换和传输效率。
采用先进的变频调速技术，能够根据船舶的运行工况灵活调整电动机的转速，实现精准的功率输出控制，从而降低能源消耗。
船舶高能效技术介绍
3. 高效动力系统
CCS 社审图中心
4. 高效推进系统
5. 电力系统优化
船
舶
6. 新能源应用
高
能
效 技
7.高效系统/系统
术
8. 新概念船型
6
2013年1月
减少水阻力
船舶减阻技术
主尺度和船型参数的优化
L 、B/T、CP 、CB 、LCB 、Cw…
线型优化
首部线型优化 尾部线型优化
尾框高度、螺旋桨与船体间隙、机舱 布置、螺旋桨轴线高度和主机的配合…
※ 主机能量利用效率 40.64%
※ 发电机组能量利用效率 32.30%
※ 单位货物每小时耗能指标 150（kJ/t.h）
CCS 社审图中心
3
2013年1月
新旧散货船能耗对比
— 新型散货船综合能量传递及消耗分布
整船能量利用效率 32.58%
※ 动力系统能量利用效率 20.88%
※ 电力系统能量利用效率 31.97%
优化方法
✓ 分析船型特点； ✓ 对于方型系数较大的船舶（如散货船、油船等），尽量延长去流段的长度，以期减小
去流角，从而使舭涡和尾部流线分离等现象尽量减小，振动也可以得到减小； ✓ 尾部剖面形状设计主要考虑对推进性能的影响，以提高桨盘面处伴流的均匀度，推进
效率也就得到了提高，螺旋桨引起的振动也就越小 ； ✓ 螺旋桨轴线高度和主机的配合 ； ✓ 同时平行中体作相应的前移； ✓ 对满载状态下的尾部伴流场进行分析； ✓ 同时对压载状态下的伴流场、螺旋桨匹配及振动等也应测试分析； ✓ 对于安装低转速、大直径螺旋桨的船舶，瘦削的尾部更有利于满足螺旋桨浸没的要求； ✓ 最后决定安不安装节能装置。
CCS 社审图中心
浅析海事巡逻船舶实行船舶能效管理的方法和应用措施
制性实施船舶能效管理。但截至 目 前 ，我国国内
公务船舶尚未要求实施船舶能效管理。
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ４ — １ ８
天津海事局辖 区 目 前配备 ９ 艘巡逻船舶 ，主 要负责辖 区内通航环境 、通航秩序的维护工作 、
年 国 际 防 止 船 舶 造 成 污 染 公 约》 （ ＭＡ Ｒ Ｐ Ｏ Ｌ公
五”期间节能减排约束性指标。我海事巡逻船舶
积 极开 展 船舶 能效 管 理Βιβλιοθήκη 和节 能减 排 工作 ，充 分发
约）附则Ⅵ修正案 ， 该修正案 已于 ２ ０ １ ３ 年１ 月１
日生效 ，该 修 正案 确 定 了 “ 新船设计能效指数” （ Ｅ Ｅ Ｄ Ｉ ）和 “ 船舶能效 管理计划 ” （ Ｓ Ｅ Ｅ ＭＰ ）２
近年来 ，海上船舶温室气体排放 已成为全球 关 注的热点 ，全球海上船舶 目前 每年消耗约 ２ Ｏ 亿桶燃油 ，二氧化碳排放量要超过 ２ Ｏ 亿吨左右 。
同时 ，随着 全球 经济 的快速 发 展 ，我 国已成 为 能
舶 能效 管理 提 出 了系统 性 的要求 ，规定 了船 舶 和
有船单位 的责任 ，将能效设计指数 （ Ｅ Ｅ Ｄ Ｉ ）和船
ｉ ，
∑Ｄ
式中： ． 『 为燃 油类 型 ；ｉ 为 巡航 单 元 数 ；Ｆ Ｃ 为 在
事故风险不断增大 ，巡航和人命救助任务 日益繁
重 ，导致能源消耗和温室气体排放不断增加 ，所 以实行船舶能效管理迫在眉睫。
巡航单元 ｉ 中燃油 ｊ 的消耗量 ；
离 （ 海 里） 。
船舶能源管理提高船舶能源效率的创新方法
船舶能源管理提高船舶能源效率的创新方法船舶能源管理是指通过有效的能源利用和管理措施，提高船舶的能源效率，减少船舶对环境的影响。
在当前环境保护和节能减排的大背景下，船舶能源管理成为了航运业的重要议题。
本文将介绍一些创新的方法，帮助船舶提高能源效率。
1. 船舶机械系统优化船舶机械系统是船舶能源消耗的重要部分。
通过优化机械系统的设计和运行方式，可以显著提高船舶的能源效率。
一种创新的方法是采用先进的动力装置，如涡轮增压器和可变推进器。
这些设备可以提高内燃机的热效率，减少能源浪费。
同时，通过使用先进的电子控制系统和智能监控系统，可以实现对机械系统的精确控制和监测，进一步提高能源利用效率。
2. 船舶航行路径优化航行路径的选择对船舶的能源消耗有重要影响。
合理规划航线，避免不必要的航行距离和航行时间，可以减少燃油消耗。
现代船舶导航系统和天气预报技术的发展，使得船舶可以更准确地选择最佳航行路径。
此外，利用船舶航行数据和大数据分析技术，可以对船舶的航行性能进行评估和优化，进一步提高能源效率。
3. 船舶能源回收技术船舶能源回收技术可以将船舶运行过程中产生的废热、废气等能量资源进行回收再利用。
通过采用余热回收装置和废气处理系统，可以将废热和废气中的能量转化为电力或其他可再生能源形式，进一步提高能源效率。
此外，利用船舶的水动力能量和风能资源，开发相应的能源回收设备，也是一种创新的方法。
4. 船舶船体优化设计船舶船体的设计对船舶的能源效率有重要影响。
通过合理优化船舶的船体结构、减少船体阻力、改善船舶的流线型，可以降低船舶的能源消耗。
一些创新的船舶设计方法，如空气润滑技术和超级滑翔技术，可以在一定程度上减少船舶的阻力，提高航行效率。
此外，利用先进的材料和加工技术，减轻船舶的自重，也可以进一步提高船舶的能源效率。
综上所述，船舶能源管理是航运业实现可持续发展的关键之一。
通过船舶机械系统优化、航行路径优化、能源回收技术和船舶船体优化设计等创新方法，可以有效提高船舶的能源效率，减少能源浪费，实现航运业的绿色发展。
哈尔滨工程大学科技成果——船舶能耗分布及能效评价技术
哈尔滨工程大学科技成果——船舶能耗分布及能效
评价技术
项目概述
以提高船舶能量利用效率、应对2012年即将执行的新船能效设计指数（EEDI）为目标，开展船舶总体能耗分布及能效评价技术研究，突破评价指标体系中影响因素确立、因素权重的确立等关键技术，构建船舶能效评价体系及平台，形成船舶设计阶段能效评价的能力，缩短我国船舶行业同发达国家的差距，推动我国船舶行业的可持续发展。
主要研究内容
（1）船舶能量消耗分布研究；
（2）船舶系统及设备节能潜力研究；
（3）船舶能源利用效率评价体系研究；
（4）船舶能源利用效率评价平台开发。
主要性能指标
（1）建立三大主力船型能耗分布仿真模型，经实船试航数据验证主要性能参数计算误差≤10%，其它性能参数趋势合理；
（2）建立三大主力船型有用能计算模型，经实船试航数据验证主要性能参数计算误差≤10%，其它性能参数趋势合理；
（3）初步开发船舶能源利用效率评价平台。
实现船舶能耗分布计算、节能潜力及典型节能技术应用可行性分析、能效综合评价及船舶设计方案评估等功能，经设计单位使用及实船试航数据验证切实可行。
项目成熟情况
目前项目处于前期研发阶段，已经具备了能耗分布数学模型，正在开发船舶能源利用效率评价平台。
应用范围
船舶行业。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
科技成果——船舶能效管理系统应用技术
成果简介
营运船舶的能耗、能效和CO2排放受多种因素影响，为满足国际、国内相关要求，降低成本、持续发展，需用系统方法开展船舶能效管理，提高船舶能效、减少CO2排放。
其中最有效的途径是建立船舶能效管理体系，将能效管理纳入公司整体的结构化管理中，予以实施。
利用过程方法对船舶运输作业中的能效因素进行优化，实现对能效管理全过程的控制和持续改进；应用先进有效的节能技术和方法、挖掘和利用最佳的节能实践经验；提高船舶能效管理的有效性，改进其整体绩效。
此外还可将船舶的能效管理工作与国际公约、法律法规、标准及其他要求有机结合，相互协调、相互促进，达到规范合理地降低船舶的能源消耗、提高能源利用效率、减少CO2排放的目的。
适用范围
适用于对内河及远洋船舶的管理
关键技术
船舶能效管理计划（SEEMP）提供了监测船舶和船队能效的可行方法和优化船舶性能的有效途径，描述了在船舶上实施能效管理的具体操作方案，即船舶的营运管理、航次优化计划、相关方的及时沟通、螺旋桨和船体检查、机械设备优化计划、货油操作优化、节能意识提高和新技术应用等。
SEEMP结构框图如图1所示。
图1 船舶能效管理计划结构框图
能效管理体系以“SEEMP”为能效管理工具，采用“EEOI”作为主要的船舶能效和CO2排放量监测工具。
CCS船舶能效管理系统软件可作为船舶能效数据的统计分析管理工具，实现船岸数据实时对接及多项数据分析统计功能。
软件界面如图2所示：
图2 船舶能效管理系统界面
能效管理体系要求船舶每航次或每季度根据年度目标指标和能效因素，从SEEMP第二部分“船舶能效管理措施”中选择最有效并
可实施的能效措施，制定实施符合本船实际情况的能效管理计划。
航次结束后或每季度末，完成“SEEMP实施记录”表格并报公司；公司将船舶反馈的有效措施进行整理、分析和汇总，作为下年度SEEMP 修订的参考内容。
船舶方面根据实际操作效果，建立能效最佳实践汇总表，将“船舶能效管理计划”中行之有效的措施予以摘录和归纳，保证能效最佳实践得以持续改进。
公司在每年底根据“能效最佳实践汇总表”进行分析总结，作为公司修订下年度SEEMP的参考内容。
在能效管理体系实施过程中，借鉴国内外先进技术和规范，系统推行VLCC定线，船舶吃水差优化，节能降速等措施。
VLCC定线：针对VLCC船舶曾经出现相同航线产生不同航行里程和燃油消耗的情况，本着规范船舶航行操作、优化航线、节省燃油的目的，查阅相关海图资料，总结资深船长经验，并在实践中不断完善，成功制定了VLCC推荐航线，并将其导入《船舶航行监控管理系统》中，对VLCC船舶实施推荐航线情况每日监控，监督VLCC严格实施定线，从而达到燃油和船期的成本控制，避免了航线设计的随意性，该实践在自有和租入VLCC船队的实行过程中取得了显著的节油效果。
船舶吃水差优化：利用实践数据，结合SOLAS公约，MARPOL73/78公约，造船规范在船体强度中对最小艏吃水及螺旋桨沉深等四要素的要求，与相关科研院所共同论证，得出不同船型的最佳纵倾数值，推算出船队吃水差优化一览表，供各轮实际航行时使用。
节能降速：船舶在满载、空载状态下进行主机使用不同转速与负
荷的耗油和各种工况参数的测试，采集大量基础数据，并进行汇总分析，对主机、增压器、废气锅炉等关键设备的工作状态进行评估，总结出在极端降速情况下运行时管理要点，主机可以安全使用50%MCR 降速航行并在全公司船队推行。
公司评估船舶主机降速情况下的工况，制定各船舶最佳负荷等参数，并监督指导船舶执行。
研究开发船舶降速节能流程IT管理模块，借助信息化手段进一步发挥节能降速工作中船舶调度与技术管控的协作机制作用，规范操作联系程序，提高流程运转效率。
建立了季度效果评估机制，持续总结船舶执行节能降速情况，每季度汇总有关船舶执行节能降速的相关技术参数和节能数据，统计分析船舶执行节能降速的总体效果，发现不足和问题，建立数据基础，为加强船舶降速节能工作提供参考，促进船舶降本增效水平不断改进提升。
典型案例
（1）应用单位
大连远洋运输公司
（2）应用情况
在能效管理体系建立和实施过程中，初期会投入一定的人力、物力，船舶能效管理系统的研发投资会由于系统功能模块的不同而有所差异。
大连远洋运输公司自主开发建设了船舶能效管理系统，并对艾丁湖等14艘船舶全面推行能效管理体系，综合采用了船舶降速、燃润油管理、锅炉绩效管理等多项节能措施。
（3）效益分析
根据14艘船舶54个航次的能耗统计数据，共节约燃油12668.90t，折标煤18099tce，减少CO2排放45121t。
燃料油均价按6734元/t 计算，则共节约资金约8531万元。
推广前景
建议应用企业完善船舶能效管理计划，并配合科学的管理制度和专门的管理人员，做好船舶能效收集工作，为应对IMO和欧盟船舶能效数据收集机制奠定基础。