一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法技术

本发明专利技术提出了一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，通过如下步骤，包括S1：构建姊妹船不同载况和不同气象条件下航速油耗关系基线；S2：提取船舶航行经验操作行为基准；S3：基于经验操作行为总油耗和实际优化仿真总油耗对比，计算所述经验操作行为的总油耗和实际仿真油耗相差百分比，即为优化仿真节能效果数据，本发明专利技术可以直观对比获得经济航速优化节能效果，并使每一微分段都有数据可依。特别考虑了不同天气状况对航速和节能效果的影响，分别计算恶劣天气和好天气的航速并建立两个气象状态下航速和主机油耗关系曲线，并进一步对比仿真油耗优化效果。步对比仿真油耗优化效果。步对比仿真油耗优化效果。

【技术实现步骤摘要】
一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法


[0001]本专利技术属于船舶节能
，特别涉及一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法。

技术介绍

[0002]海上液货运输是国际化、市场化竞争性极强的运输行业之一，不同于集装箱运输的高度联盟化定班线模式，也不同于大宗散货稳定强大的运输市场需求，海上液货运输的收益影响因素最广、波动规律性最差，因此运营灵活性更强，管理难度更高。采用经济航速进行运营优化是当前海上液货运输公司常见的节能减排手段，但实际各船航行的遭遇环境条件唯一，各航次的实际合同要求各不相同，除非有完全一样的一艘船舶按照完全相同的航行同时伴行，否则执行的经济航速优化效果无法得知。
[0003]当前国内外研究主要集中在船舶最终航行表现的统计，如海上气象导航公司，常采用良好天气的平均航速下预估航次总油耗与航次合同许可油耗区间的差值，来作为航次节能效果的评价方法。即约定一个气象条件，如风级在蒲氏5级以下，浪级在道氏4级以下，统计航次中在良好天气下的航速、油耗和时长，并假定全程都按良好天气下航行，估算航次总油耗情况。通过与假定全程都按合同航速、固定每日油耗航行的总油耗区间进行对比，获得节能效果比值。实际此类方法并未得到实际的节能效果，仅进行了一定条件下航次平均效率与预先设定效率的对比。假定若本航次经过的海域气象条件均很恶劣，同时经济航速优化也执行了非常好的节能操作，但是采用此类常规方法反而会得出相反的结论。

技术实现思路

[0004]针对现有技术由于目前只能通过船舶最终航行表现确认经济航速优化效果、很难考虑环境因素对经济航速优化效果的影响，特别是在恶劣环境中很难评估经济航速优化效果的问题，本专利技术提出了一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，不需要最终完成航行，在航行中根据船舶不同满载情况和不同天气状况，即能直观对比获得经济航速优化节能效果。
[0005]一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，具体步骤如下：
[0006]S1：构建姊妹船不同载况和不同气象条件下航速油耗关系基线；
[0007]S2：提取船舶航行经验操作行为基准：计算姊妹船不同气象状况下船舶平均航速差值确认船舶航行经验操作行为基准；
[0008]S3：基于经验操作行为总油耗和实际优化仿真总油耗对比：利用所述船舶平均航速差值和当前平均航速计算好天气、恶劣天气的平均航速，并代入所述航速油耗关系基线计算经验操作行为的总油耗，再计算所述经验操作行为的总油耗和实际仿真油耗相差百分比，来评估液货运输船舶经济航速优化节能效果，所述实际仿真油耗是根据实际船型、利用船速优化算法计算的推荐船速、天气状况和装载状态，通过代入对应的航速油耗关系基线计算得出。
[0009]构建姊妹船不同载况和不同气象条件下航速油耗关系基线的方法，包括如下步骤：
[0010]S1：确定同类船型，所述船型包括散货、油轮、集装箱；
[0011]S2：确定姊妹船，根据同类型船下的吨位，吨位相差不超过5％，则确定为姊妹船；
[0012]S3：提取姊妹船的人工录入数据，所述人工录入数据包括航行开始的时间Ts、结束时间Te、一天内的航行总时间h、平均航速Vg、主机总油耗F、船舶艏吃水Df，艉吃水Da、航行总里程S；
[0013]S4：根据船舶实际艏吃水Df，艉吃水Da以及设计载况吃水区分船舶装载状态，分别为三种压载、满载、中间状态；
[0014]S5：提取姊妹船的AIS数据，根据S3中确定的航行开始的时间Ts、结束时间Te，找到AIS数据中对应船的开始经纬度(Lon
s
,Lat
s
)、结束经纬度(Lon
e
,Lat
e
)，以及中间过程整点经纬度信息；根据经纬度数据、时间，提取对应时间和地点的风级数据，根据风级数据计算这一天的平均风级；
[0015]S6：依据S4
‑
S5对姊妹船人工录入数据进行区分，得到每条人工录入数据对应的船舶状态和风级情况，按照状态区分；
[0016]S7：每个状态按照风级区分好天气和恶劣天气，区分标准是风级大于4级算恶劣气象，小于等于4级算好天气，得出姊妹船对应的主机油耗分析结果，使用幂函数方法拟合两个气象状态下航速和主机油耗关系曲线，以该航速主机油耗关系曲线为基准。
[0017]所述风级数据按照蒲氏风级标准计算得到。
[0018]所述幂函数方法为：
[0019]S1：假设主机航速(X)与主机油耗(Y)满足幂函数关系式：
[0020]Y＝X
a
[0021]其中a可为任何常数；
[0022]S2：假设有n对主机航速(x1,x2,...,x
n
)和主机油耗(y1,y2,...,y
n
)之间关系：
[0023][0024]an＝lny
n
/lnx
n
[0025]S3:计算S1中a的数值：
[0026]a＝(a1+a2+...+an)/n
[0027]所述人工录入数据保存的时间为h＝24小时。
[0028]所述压载、满载、中间状态区分方法为：
[0029]压载：(Bf+Ba)
×
0.8/2<(Df+Da)/2<(Bf+Ba)
×
1.20/2
[0030]满载：(Mf+Ma)
×
0.8/2<(Df+Da)/2<(Mf+Ma)
×
1.20/2
[0031]中间状态：其他为中间状态；
[0032]该船舶设计的满载艏吃水Mf、艉吃水Ma；压载艏吃水Bf、艉吃水Ba，实际艏吃水Df，艉吃水Da。
[0033]所述提取船舶航行经验操作行为基准的方法为：
[0034]S1：提取每条船连续时间的所述人工录入数据；
[0035]S2：根据所述AIS数据的整点经纬度信息，获取一定时间范围内整点经纬度对应的气象风级数据，同时获得AIS数据提供的整点航速数据，将所述气象风级数据和整点航速数
据以数据组形式储存；
[0036]S3：将S2中得到的数据组，按照恶劣天气和好天气划分两个气象状况下的船舶平均航速：好天气的平均航速V
好
和恶劣天气的平均航速V
恶
,计算两个气象状态下航速之差V
d
；
[0037]S4：提取单船所有符合S1的n个数据范围N1、N2、N3、...、Nn，并按照S2、S3计算n个范围的航速之差，按照此步骤提取其他姊妹船的航速之差，再得到最终所有的航速之差平均值V
da
。
[0038]所述两个气象状态下航速之差V
d
的计算方法为：
[0039]V
d
＝V
好
‑
V
恶
/V
好...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，其特征在于，具体步骤如下：S1：构建姊妹船不同载况和不同气象条件下航速油耗关系基线；S2：提取船舶航行经验操作行为基准：计算姊妹船不同气象状况下船舶平均航速差值确认船舶航行经验操作行为基准；S3：基于经验操作行为总油耗和实际优化仿真总油耗对比：利用所述船舶平均航速差值和当前平均航速计算好天气、恶劣天气的平均航速，并代入所述航速油耗关系基线计算经验操作行为的总油耗，再计算所述经验操作行为的总油耗和实际仿真油耗相差百分比，来评估液货运输船舶经济航速优化节能效果，所述实际仿真油耗是根据实际船型、利用船速优化算法计算的推荐船速、天气状况和装载状态，通过代入对应的航速油耗关系基线计算得出。2.由权利要求1所述的一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，其特征在于，构建姊妹船不同载况和不同气象条件下航速油耗关系基线的方法，包括如下步骤：S1：确定同类船型，所述船型包括散货、油轮、集装箱；S2：确定姊妹船，根据同类型船下的吨位，吨位相差不超过5％，则确定为姊妹船；S3：提取姊妹船的人工录入数据，所述人工录入数据包括航行开始的时间Ts、结束时间Te、一天内的航行总时间h、平均航速Vg、主机总油耗F、船舶艏吃水Df，艉吃水Da、航行总里程S；S4：根据船舶实际艏吃水Df，艉吃水Da以及设计载况吃水区分船舶装载状态，分别为三种压载、满载、中间状态；S5：提取姊妹船的AIS数据，根据S3中确定的航行开始的时间Ts、结束时间Te，找到AIS数据中对应船的开始经纬度(Lon
s
,Lat
s
)、结束经纬度(Lon
e
,Lat
e
)，以及中间过程整点经纬度信息；根据经纬度数据、时间，提取对应时间和地点的风级数据，根据风级数据计算这一天的平均风级；S6：依据S4
‑
S5对姊妹船人工录入数据进行区分，得到每条人工录入数据对应的船舶状态和风级情况，按照状态区分；S7：每个状态按照风级区分好天气和恶劣天气，区分标准是风级大于4级算恶劣气象，小于等于4级算好天气，得出姊妹船对应的主机油耗分析结果，使用幂函数方法拟合两个气象状态下航速和主机油耗关系曲线，以该航速主机油耗关系曲线为基准。3.由权利要求2所述的一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，其特征在于，所述风级数据按照蒲氏风级标准计算得到。4.由权利要求2所述的一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，其特征在于，所述幂函数方法为：S1：假设主机航速(X)与主机油耗(Y)满足幂函数关系式：Y＝X
a
其中a可为任何常数；S2：假设有n对主机航速(x1,x2,...,x
n
)和主机油耗(y1,y2,...,y
n
)之间关系：an＝lny
n
/lnx
n
S3:计算S1中a的数值：
a＝(a1+a2+...+an)/n即得出a。5.由权利要求2所述的一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，其特征在于，所述人工录入数据保存的时间为h＝24小时。6.由权利要求2所述的一种液货运输船舶经济航速优化节能效果评估方法，其特征在于，所述压载、满载、中间状态区分方法为：压载：(Bf+Ba)
×
0.8/2<(Df+Da)/2<(Bf+Ba)
×
1.20/2满载：(Mf+Ma)
×
0.8/2<(Df+Da)/2<(Mf+Ma)

【专利技术属性】
技术研发人员：耿佳东，马晶，邵山，文逸彦，孙潇潇，黄珍平，
申请(专利权)人：中远海运能源运输股份有限公司，
类型：发明
国别省市：