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基于时空分布特征的船舶能效联合优化方法研究
| 论文题名： | 基于时空分布特征的船舶能效联合优化方法研究 |
| 关键词： | 船舶航行;能效优化;时空分布;航线规划;航速控制 |
| 摘要： | 绿色智能高效是航运业发展持续追求的目标。国际海事组织及我国政府相继出台了各项船舶节能减排的法规和措施，旨在不断提升船舶的智能化与绿色化水平。船舶能效智能优化可以有效地降低船舶能源消耗及污染气体排放，是实现船舶绿色化与智能化的有效途径。为了深入挖掘船舶能效的提升潜力，需要开展更加高效智能的船舶能效优化方法与技术的研究。本文以大型远洋散货船为研究对象，针对单一能效优化方法的不足，提出了一种航线航速联合智能优化方法，充分考虑了多环境因素的时空分布特征及其与航线航速之间的作用关系，可进一步提升船舶能效优化的潜力，为船舶能效智能优化提供理论方法与技术支持。具体的研究内容如下： （1）船舶能效时空分布特征分析。充分考虑船舶航行环境和能效数据的时空差异性和多变性，基于获取的目标船航行环境数据及船舶能效数据，分析了船舶能效的时空分布特征，研究了船舶能效与航行环境要素的关联关系，为建立考虑环境因素影响的船舶能耗模型奠定了基础； （2）考虑多环境因素的船舶能耗模型建立。在船舶能效时空分布特征分析的基础上，研究了船舶推进系统能量传递关系的动态特性，建立了考虑多环境因素的船舶能耗模型，并进行了船舶能耗水平预测分析。结果表明：所建立的船舶能耗模型可实现多环境因素影响下的船舶能耗的有效表征和预测； （3）基于时空分布的船舶航线航速联合优化方法。充分考虑了多环境因素的影响及其与航线航速之间的作用关系，以船舶能耗最低为目标，建立了考虑多种环境因素的船舶航线航速联合优化模型。针对该多变量多约束的联合优化模型，提出了一种有效的智能求解算法，实现了船舶航线航速的联合智能优化决策。通过实例分析，对该方法的有效性进行了验证。分析结果表明：该方法可实现复杂环境条件下船舶航线和航速的联合优化决策，相较于原航线营运模式，可提升船舶能效5.9%，其对提高船舶的绿色化与智能化水平具有重要意义。 |
| 作者： | 李嘉源 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 黄连忠;王凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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