EMS系统中船舶能效管理技术研究

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。

船舶能源管理介绍船舶行业的能源管理和节能减排方案船舶行业在全球贸易中扮演着重要的角色，但同时也是大量温室气体排放的主要来源之一。

为了应对气候变化和环境污染的挑战，船舶能源管理和节能减排方案被广泛引入并逐渐成为行业的主要关注点。

本文将介绍船舶能源管理的重要性以及几种常见的节能减排方案。

1. 船舶能源管理的重要性船舶能源管理是指通过对船舶能源使用和消耗的管理，以降低船舶能源消耗并减少排放的目标。

以下是船舶能源管理的重要性：(1) 减少燃料成本：船舶燃料费用占据了船舶运营成本的很大比例，有效的能源管理可以降低船舶的燃料消耗，从而减少燃料成本。

(2) 减少温室气体排放：船舶是温室气体的重要排放源之一，通过合理管理能源使用，可以降低二氧化碳和其他温室气体的排放量，减少对气候变化的负面影响。

(3) 遵守法规：船舶能源管理也与各国法规和国际协议紧密相关，例如国际海事组织（IMO）规定的船舶能效设计指标（EEDI）要求新建船舶的能源效率必须达到一定水平。

2. 节能减排方案(1) 船舶设计和建造的创新：通过改进船舶设计和建造工艺，可以提高船舶的能效。

例如，采用轻量化材料和高效的动力系统可以减少燃料消耗。

(2) 航行参数优化：合理优化航行参数，如速度、航线和航迹等，可以减少船舶能源消耗。

使用先进的导航系统和船舶自动控制技术，可以实现更高效的航行。

(3) 能源管理系统的应用：船舶能源管理系统（EMS）可以监测和控制船舶的能源消耗，并提供有效的节能建议。

EMS可以通过集成船舶的数据和信息，实时监测能源利用情况，并根据实际情况调整船舶的能源使用。

(4) 清洁能源的应用：利用清洁能源替代传统燃油是减少船舶排放的有效途径。

例如，船舶可以采用LNG（液化天然气）作为燃料，这种清洁能源相比传统的重油和柴油有较低的碳排放。

(5) 燃气治理技术的应用：船舶燃气治理技术可以有效减少船舶尾气排放的污染物含量，如氮氧化物（NOx）和硫化物（SOx）。

能源管理系统（EMS）开发应用方案1. 背景与概述随着中国经济的快速发展和产业结构的改革，能源管理系统（EMS）逐渐成为企业降低运营成本、提高能效、减少环境污染的重要工具。

本方案旨在开发一个适用于多种产业领域的能源管理系统，以推动产业结构绿色化和低碳化。

2. 工作原理能源管理系统（EMS）通过实时监控、数据分析和优化控制，实现能源的有效利用和管理。

本系统主要包括以下几个模块：•能源数据采集：通过传感器和仪表，实时采集各环节的能源消耗数据。

•数据处理与分析：利用算法和模型，对采集到的数据进行分析，识别能源消耗的热点和瓶颈。

•能源管理控制：根据分析结果，通过自动化设备和系统，对能源使用进行优化控制。

•能耗预测与计划：基于历史数据和实时信息，预测未来能源需求，制定合理的能耗计划。

3. 实施计划步骤•需求分析与设计：对目标产业进行深入调研，明确系统的功能需求和技术架构。

•系统开发与测试：完成系统的设计和开发，进行现场测试和修正。

•试点与验证：选择几个代表性企业进行试点，对系统性能和效果进行验证。

•推广与实施：根据试点情况，逐步推广到其他企业，并进行持续优化。

•运维与升级：建立长期的运维体系，根据用户反馈和企业发展需求，对系统进行升级和维护。

4. 适用范围本能源管理系统适用于以下产业领域：•制造业：通过对工艺流程的优化控制，降低生产过程中的能源消耗。

•建筑业：通过智能化的楼宇管理系统，实现建筑能源的高效利用。

•交通运输业：通过智能交通系统，优化交通布局和管理，降低运输过程中的能源消耗。

•电力行业：通过智能电网技术，实现电力的高效生产和分配。

5. 创新要点本能源管理系统的创新点主要体现在以下几个方面：•跨产业应用：本系统适用于多个产业领域，能够满足不同产业的能源管理需求。

•大数据分析：通过先进的数据分析技术，对海量的能源数据进行处理和分析，提供准确的能耗信息和优化建议。

•智能化控制：通过自动化设备和智能化算法，实现能源使用的智能化控制和优化。

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。

船舶能源管理系统研究与发展第一章：引言随着全球船舶运输量的增加以及国际环保意识的增强，船舶能源管理系统（Ship Energy Management System，SEMS）成为了目前船舶行业的研究热点之一。

SEMS是一种综合性的管理系统，通过数据采集、分析和管理，实现船舶能耗的优化，从而降低船舶排放和经营成本。

本文将介绍SEMS的发展历程、研究现状和未来发展趋势。

第二章：SEMS的发展历程SEMS的诞生可以追溯到1997年国际海事组织（International Maritime Organization，IMO）提出的“IMO 工程规则现代化计划”中，计划要求船舶安全、环境、经济和社会因素相结合，推动船舶行业的可持续发展。

2009年IMO颁布的《国际船舶能效管理规则》（International Energy Efficiency Management Regulations，IEMR）要求所有海洋运输业的船舶都必须拥有一个有效的SEMS，以降低碳排放。

目前，SEMS已成为船舶行业的标配。

第三章：SEMS的研究现状1.数据采集技术数据采集是SEMS的关键环节之一。

目前，采用的主要方法是利用船舶的传感器技术（传感器可以获取船舶的各种数据），然后将这些数据传送给船舶的计算机系统进行分析，通过SEMS对船舶能耗进行监控和管理。

2.能耗优化技术能耗优化技术是SEMS的核心，主要包括航线规划、航速控制、节油技术、节能装备和船舶操作等方面。

其中节能装备是最有效的能耗优化手段之一，例如安装节能灯具、节能空调、船舶壳体涂料等。

3.数据分析和管理技术数据分析和管理技术是SEMS系统的重要组成部分。

它通过对船舶能耗数据的分析和管理，实现能耗的优化和成本控制。

目前，常用的技术包括数据挖掘、智能算法和机器学习等。

第四章：SEMS的未来发展趋势1.新技术的应用SEMS将借鉴其他行业的新技术，例如物联网、大数据、人工智能等，来提高航行安全性、提高能源利用效率和降低船舶排放。

船舶动力系统的能效优化技术研究在当今全球对能源效率和环境保护的关注度日益提高的背景下，船舶动力系统的能效优化成为了航运业发展的关键议题。

船舶作为全球贸易的重要运输工具，其能源消耗和排放对环境产生着重大影响。

因此，深入研究船舶动力系统的能效优化技术不仅有助于降低运营成本，还能减少对环境的压力，推动航运业向可持续方向发展。

船舶动力系统主要包括内燃机、蒸汽轮机、燃气轮机、电力推进系统等多种类型。

不同类型的动力系统在能效表现上各有特点，也面临着各自的优化挑战。

内燃机作为船舶动力系统中应用最为广泛的类型之一，其能效优化具有重要意义。

通过改进燃烧过程、优化进气和排气系统、提高增压压力等措施，可以显著提高内燃机的热效率。

例如，采用先进的燃油喷射技术，能够使燃油更均匀地分布在燃烧室内，从而实现更充分的燃烧，减少能量损失。

同时，优化气门正时和升程，能够改善进气和排气的流动特性，降低泵气损失，进一步提高内燃机的效率。

蒸汽轮机虽然在现代船舶中的应用逐渐减少，但在一些大型船舶上仍有使用。

对于蒸汽轮机系统，提高蒸汽参数（如压力和温度）是提高能效的关键。

采用更高压力和温度的蒸汽，可以增加蒸汽的做功能力，从而提高系统的热效率。

此外，优化蒸汽轮机的通流部分设计，减少流动损失，也是提高能效的重要途径。

燃气轮机具有功率密度高、启动迅速等优点，在船舶动力系统中的应用不断增加。

对于燃气轮机，提高压气机和涡轮的效率是能效优化的重点。

采用先进的叶片设计和制造技术，减小流动损失和热损失，可以显著提高燃气轮机的性能。

同时，发展联合循环技术，将燃气轮机的排气余热用于产生蒸汽驱动蒸汽轮机，能够进一步提高整个动力系统的能源利用效率。

电力推进系统作为一种新兴的船舶动力系统，具有灵活布置、易于控制等优点。

在电力推进系统中，优化发电机、电动机和电力变换装置的效率是提高能效的关键。

采用高效的永磁同步电机、优化电力电子变换器的控制策略，可以降低系统的能量损耗。

船舶能效管理技术的研究与应用分析船舶行业作为全球贸易的重要组成部分，对能源的需求和碳排放的影响日益显著。

在气候变化和可持续发展的背景下，船舶能效管理技术的研究与应用变得尤为重要。

本文将对船舶能效管理技术进行全面的研究与分析。

一、船舶能效管理的概念与意义船舶能效管理是指通过应用科学的管理方法，优化船舶的能源消耗，提高船舶的能效水平，降低船舶的碳排放和对环境的影响。

船舶能效管理的意义在于减少能源消耗和碳排放，提高船舶的经济效益和可持续发展能力，为船舶行业实现绿色发展提供支持。

二、船舶能效管理的原则与方法1. 建立全船舶能效管理体系：包括能源消耗监测与评估、能源消耗指标设定、能源管理计划制定、能源效果监测与评价等方面。

2. 优化船舶设计与船舶运营：通过船舶设计、使用先进节能技术和设备，提高船舶的能效水平；合理规划航线和航速，降低能源消耗。

3. 机械与动力系统的优化：通过优化船舶动力系统和机械设备的配置与使用，减少能源的浪费，提高船舶的能效。

4. 船舶航行管理与航行策略：制定科学的航行计划，合理控制航行速度和航行时间，减少能源消耗。

5. 培训与意识提升：加强船员的培训与意识提升，增强他们对能效管理的重视，使其能够主动采取节能措施。

三、船舶能效管理技术的应用分析1. 船舶节能技术的应用船舶节能技术是船舶能效管理的核心内容之一，其应用涵盖了船舶的设计、建造、维护和操作等环节。

例如，采用先进的螺旋桨设计和流阻减小技术，减少系统的能量损失；利用测风技术和天气预报，合理规划航线和航速，降低能源消耗。

2. 船舶智能化管理系统的应用船舶智能化管理系统是近年来快速发展的一项技术，其应用可以实现对船舶能源消耗的实时监测与评估，并通过数据分析和优化算法，提供节能建议和决策支持。

该系统的应用有助于精细化管理船舶能源消耗，并提高能效水平。

3. 船舶燃料经济性技术的应用船舶燃料经济性技术是通过改善船舶燃料的组成和燃烧方式，减少船舶燃料的消耗。

船舶动力系统的能效评估与优化研究方法在当今全球航运业迅速发展的背景下，船舶作为重要的运输工具，其动力系统的能效问题愈发受到关注。

提高船舶动力系统的能效不仅有助于降低运营成本，减少环境污染，还能增强船舶的竞争力。

因此，对船舶动力系统的能效进行准确评估，并研究有效的优化方法具有重要的现实意义。

船舶动力系统是一个复杂的综合性系统，主要包括主机、传动系统、推进器等多个部分。

不同类型的船舶，如货船、客船、油轮等，其动力系统的配置和运行特点也有所差异。

能效评估是了解船舶动力系统运行状况和节能潜力的重要手段。

在评估过程中，首先需要确定评估的指标。

常见的能效指标包括燃油消耗率、功率输出、热效率等。

燃油消耗率直接反映了船舶在单位时间内的燃油消耗情况，是衡量能效的关键指标之一。

功率输出则体现了动力系统的做功能力，而热效率则反映了能源转化的有效程度。

为了准确获取这些评估指标的数据，需要采用合适的监测和测量技术。

例如，在船舶主机上安装传感器，实时监测燃油流量、转速、扭矩等参数。

同时，利用先进的测试设备对尾气排放进行分析，以评估燃烧效率。

除了硬件设备的监测，还可以借助数学模型和仿真软件进行能效评估。

通过建立船舶动力系统的数学模型，输入实际运行参数，模拟系统的工作过程，从而预测能效表现。

这种方法不仅可以节省测试成本，还能够在不同工况下进行快速分析。

在收集到足够的数据后，就可以对船舶动力系统的能效进行分析。

这需要综合考虑船舶的航行条件、负载变化、维护状况等多种因素。

例如，在不同的海况和风速下，船舶的阻力会发生变化，从而影响动力系统的能效。

针对评估结果，进一步开展优化研究。

优化的方向可以从多个方面入手。

首先是对船舶主机的优化。

通过改进燃烧过程、提高压缩比等方式，提升主机的热效率。

同时，采用新型的燃料喷射系统和涡轮增压技术，也能够提高燃油的利用率。

传动系统的优化也是一个重要方面。

选择合适的传动比，降低能量传输过程中的损失。

采用高效的变速器和联轴器，可以提高传动效率，减少能量浪费。

船舶能量管理系统设计研究第2期1引言船舶能量管理系统(Power Management Sys?tem,PMS)是在全电力船舶出现后,根据综合电力系统(Integrated Power System,IPS)的实际需要而逐渐产生的一种对船舶电能进行统一调度、管理和控制的新型系统[1-4]。

能量管理系统的目标是针对实际运行工况,综合考虑船舶机动性、经济性、电网运行的稳定性及可靠性,协调控制各用电设备,实现能量的优化配置与管理,在满足连续稳定安全供电的基础上兼顾经济性,确保全船能量消耗最少。

能量管理系统能够综合考虑并实现发电自动化、系统监测报警、输配电监控保护及用电设备的监控管理,能综合优化船舶电力系统的经济性、可靠性及安全稳定性,是船舶电力自动化的技术核心,为现代大型船舶提供了稳定、可靠、经济的电力能源[5-8]。

能量管理系统的核心在于对全船能量的管理和调配,主要由供电管理、负载管理、安全管理、系统分析、模拟训练和信息网络管理6部分组成,如图1所示。

目前,国外能量管理系统的相关技术已发展成熟,已有性能较为稳定可靠的产品推入市场,如西门子公司的PMA300和ABB 公司的AC800[9]。

这些产品广泛采用计算机与网络通信技术、信息处理与显示技术、现代控制与调节技术、系统决策与管理技术等先进技术,并已大量应用于各类船船舶能量管理系统设计研究宋波海军驻大连船舶重工集团有限公司军事代表室,辽宁大连116005摘要:随着大量大功率负载的装船使用,能量管理系统在特种工程船舶中越来越受到重视,用于统一管理和调配船舶动力和电力系统。

在介绍大型巡航救助船特点的基础上,重点分析了全船能量的来源和主要消耗。

并以此为依据提出合理有效的能量管理策略,设计并实现适合于该船的能量管理系统。

研究结果表明,通过构建能量管理系统,能够达到优化管理和分配全船能量的目标。

关键词:能量管理系统;供电模式;功率分配;船舶中图分类号:U665.1文献标志码:A 文章编号:1673-3185(2011)03-93-05Design of Shipboard Power Management SystemSong BoMilitary Representative Office in Dalian Shipbuilding Industry Co.,Ltd ,Dalian 116005,China Abstract :With the increasing installation of high-power equipment,Power Management System (PMS)of ship has attracted much attention for specific engineering applications,which can manage and dis?pense all the driving and electric power.This paper introduces the characteristics of large rescue ship and places emphasis on the analysis of energy source and main load.Then effective power management strategies were proposed to guide a PMS design works in a ship.The results indicate that PMS can man?age optimally and allocate the energy throughout the ship.Key words :power management system (PMS);power supply mode;power distribution;ship收稿日期:2011-02-22作者简介:宋波(1967-),男,高级工程师。