[00066574]船舶能源智能化管理系統

　　項目概述

　　近年來，國際海事組織及歐盟頻頻推出新規范、新標準，致使航運業面臨巨大的節能減排壓力；航運市場持續低迷，企業迫切需要采用新技術降低運營成本；船舶工業4.0核心是船舶智能化，最低能源消耗是船舶基本屬性。在此背景下，哈爾濱工程大學利用其基礎雄厚及多學科優勢，主持了工信部高技術船舶項目"船舶能耗分布及能效評價研究"，針對三大主力船型，自主開發了基于數學物理模型的船舶能源智能化管理系統。該系統包括設計及營運階段兩套子系統，主要目的是提供一種船舶能源綜合分析、優化及管理手段。

　　在設計階段保證船舶能源利用率高是船舶節能減排的前提，設計階段能源管理系統主要功能有：（1）系統及設備性能穩態計算；（2）能耗分布及有用能分析；（3）節能技術效果評估；（4）基于能耗的船舶設計方案評估。

　　船舶運行好壞是船舶節能減排的關鍵，營運階段的船舶能源智能化管理系統具有以下功能：（1）能源系統性能實時監測與計算；（2）實時能耗分布與能效分析；（3）關鍵設備能效評估與管理；（4）全船能源綜合優化與管理。

　　設計好船及把船用好才能實現船舶節能減排、增強航運企業核心競爭力。哈船能耗團隊經過多年的努力，開發的船舶能源智能化管理系統通過實施綜合的能源分析、優化與管理，實現單船及船隊節能5%~8%，為船舶設計師、操作者和船東提供一種實用有效的船舶節能減排手段。

　　1.技術特點：

　?。?）建立了船體、主機、電站及熱站等200余個穩態及動態仿真模型，用于實時計算并獲知主機功率、螺旋槳推力、船體阻力以及工質溫度、壓力、流量等全面性能信息，實現了基于數學物理模型的船舶能源智能化管理，解決了設計階段因缺少數據及營運階段因實測數據有限而無法準確全面進行船舶能效評估的難題。

　?。?）通過仿真計算繪制穩態及動態全船能流圖，清晰給出不同工況下全船能量在哪消耗、消耗多少，以及能源損失多少、在哪損失最多、船舶總體效率等最基本信息，為設計階段船舶節能潛力挖掘及營運船舶能源優化與管理提供依據。

　?。?）搭建了余熱發電、動力渦輪等仿真模型，可以評估節能技術引入后全船節油率及投資回收期。

　　（4）通過綜合評價指標體系的建立，以及EEDI、耗油率等單指標的計算，可以對不同船型、噸位、負荷條件下船舶設計方案進行評估，指明弱點及整改方向，從源頭上給船舶貼上高效節能標簽。

　?。?）進行關鍵能耗設備能效指標計算、評估與趨勢預測，判斷設備健康情況，繼而為船舶主輔機、船體的維修、保養及管理提供依據。

　　（6）通過主機優化、縱傾優化、電站優化、熱站優化、燃油管理等模塊的開發，實時顯示并告知操縱人員系統及設備是否高效率運行，采取何種優化手段節能，節能帶來的收益是多少，實現了全船能源優化與管理。

　　2.技術水平：

　　目前國際上有關船舶能源智能化管理方面的軟件，一部分已經裝船應用，一部分正在進行實船驗證，而國內相關方面的研究也正在起步，但絕大多數船舶能源智能化管理系統僅僅具備船舶能源實時監測與統計分析功能，未見有功能較全面的船舶設計方案評估、兼具船舶關鍵設備能效評估及全船能源綜合優化的船舶能源智能化管理系統。哈船能耗團隊開發的船舶能源智能化管理系統處于國際先進、國內領先的技術水平。

　　3.主要技術指標：

　?。?）船舶性能參數計算誤差≤5%；

　?。?）單船及船隊節能5%~8%。

　　取得的專利項目：

　　1. 船舶主機系統能耗分布穩態模擬方法，201410668620.2

　　2. 船用二沖程低速柴油機掃排氣量計算方法，201410668567.6

　　3. 船舶主機氣缸工作過程熱力性能計算方法，201410663563.9

　　4. 四沖程柴油機換氣過程的熱力參數計算方法，201410680664.7

　　5. 船舶主機余熱發電系統設計計算方法，201410809275.X

　　6. 船舶主機系統可用能及火用損失分布的模擬方法，201410803145.5

　　項目成熟情況：哈船能耗團隊所開發的船舶能源智能化管理系統，只要實船上流量計和扭力儀等硬件條件具備（或現場安裝），集控系統參數監測通過R485總線，連接至系統預留的實船數據接口，即可實現船舶能源智能化管理，技術較為成熟，目前該系統處于小批量生產階段。

　　應用范圍：船舶設計領域。