一种船舶燃油量估算与验证方法及系统与流程

本发明涉及船舶节能，具体为一种船舶燃油量估算与验证方法及系统。

背景技术：

1、为减少航运业的温室气体排放，国际海事组织于2018年4月通过了全球首份航运业温室气体减排初步战略。为此，海上环境保护委员会第76届会议通过了“关于强制实施目标型技术和营运措施以减少国际航运碳强度”的国际防止船舶造成污染公约附则vi修正案，提出了对营运碳强度指标的相关强制性要求，并将于2023年1月1日强制实施。

2、依据《2022年船舶燃油消耗数据和营运碳强度主管机关验证导则》，如果主管机关在报告的数据和/或要求的/达到的年度营运cii的计算中发现任何实质差异，应及时通知公司以澄清或更正。如果差异或差异的汇总可能对报告总数的影响超过±5％，则差异被视为实质。

3、上海海事局对船舶上报的能耗数据及其证明文件进行验证，主要是通过人工对官方航海日志、油类记录簿、燃油交付单(bdn)、到港/中午/离港报告、自动日志数据文件等进行相互印证的方式进行验证。我国5000吨以上国际航行船舶有1000余艘，人工验证的方式流程繁琐、工作量大、且容易出错。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种船舶燃油量估算与验证方法及系统，具备结果更加直观，为船舶节能提供更精细的决策支持，解决了船舶消耗多种燃油，导致与估算燃料的数量对比难题等优点，解决了上述技术的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种船舶燃油量估算与验证方法，包括以下步骤：

5、步骤一、本系统的数据来源包括船舶上报的能耗数据，与能耗数据对应时间段的ais数据，船舶的eexi文件(eexi指现有船舶能效指数，是国际海事组织为了减少船舶温室气体排放而引入的指标，eexi文件经过船级社批准后随船携带)；

6、步骤二、通过eexi文件获取船舶额定航速、主机功率、副机功率、锅炉功率、燃料消耗率和对应燃料消耗率的燃料类别相关参数；

7、步骤三、通过ais数据获取船舶航行状态、实际航速、船舶位置、导航状态和对应的时刻数据，根据船舶航行态分析出船舶主机、副机和锅炉的工作总时长。

8、一种船舶燃油量估算与验证系统，所述验证系统为验证方法所用，所述验证系统包括根据jalkanen(jalkanen j p,brink a,kalli j等，船舶交通尾气排放的模拟系统及其在波罗的海地区的应用[j]，大气化学与物理学)提出的steam(corbett,j.j.andkohler,h.w：海洋航运的更新排放，地球物理研究)模型。

9、优选的，所述船舶主机燃料消耗量由下列公式表示：

10、tfc主＝p主×lf×hr×lcf×10-6×bcf

11、其中：

12、p主为主机额定功率；

13、lf为负荷系数，无量纲；

14、hr为主机、副机、锅炉的工作时间，单位为小时；

15、bcf为某种燃油的燃油消耗率，单位为克/千瓦时；

16、lcf为低负载调整因子。

17、优选的，所述副机燃料消耗量由下列公式表示：

18、tfc副＝mcr×lf×hr×10-6×bcf

19、其中：

20、mcr为船舶副发动机额定功率，单位为千瓦；

21、lf为负荷系数，无量纲；

22、hr为主机、副机、锅炉的工作时间，单位为小时；

23、bcf为某种燃油的燃油消耗率，单位为克/千瓦时。

24、优选的，所述锅炉燃料消耗量由下列公式表示：

25、tfc锅＝g×hr×10-6×bcf

26、其中：

27、g为锅炉功率；

28、hr为主机、副机、锅炉的工作时间，单位为小时；

29、bcf为某种燃油的燃油消耗率，单位为克/千瓦时。

30、优选的，所述船舶主机额定功率、副发动机额定功率以及锅炉功率、某类燃油的燃油消耗率通过船舶eexi文件以及船舶静态数据获取。

31、通过eexi文件和静态数据获取些信息提供准确的数据，有助于船舶运营和管理的决策制定，eexi文件和静态数据是被认可和标准化的信息来源，确保了数据的一致性和可靠性，直接从些文件和数据中获取信息效率更高，节省了时间和精力，避免了人为误差，使用eexi文件能够保证符合船舶排放相关的法规要求，有助于维护船舶运营的法律合规性。

32、优选的，所述负荷系数包括主机、副机的负荷系数，根据船舶主机工作原理船舶速度在一定区间内时，主机负荷为实际航速与额定航速比值的三次方。

33、通过主机负荷的计算方法考虑到了实际航速与额定航速之间的关系，更符合实际工况，能够提供比较精确的负荷系数，根据主机工作原理进行负荷计算，符合物理原理和工程学知识，可靠性高，考虑到实际航速与额定航速之间的影响，种计算方法更符合船舶实际运行情况，有助于实际操作和管理，通过统一的计算方法计算主机负荷，有利于不同船舶或不同情况下对负荷系数进行比较和评估，使用种基于主机工作原理的计算方法提高对船舶性能和效率的评估，有助于优化船舶运行和管理。

34、优选的，所述主机负荷系数公式为：

35、lfm＝((as/ms)3

36、lfm为主机负荷系数；

37、as是船舶实际航速；

38、ms是船舶额定航速。

39、优选的，所述船舶副机负荷系数通过船舶状态确定，所述船舶航行状态可分为：巡航、低速巡航、机动行驶、锚泊和系泊。

40、优选的，所述船舶主机、副机和锅炉的工作时间通过船舶航行状态判断。

41、优选的，设船舶实际消耗的第i种燃油的燃油量为ci，第i种燃油的热值为qi，根据船舶燃油量估算与验证系统的数据，其估计的燃油量为c{estimated}，燃料的热值为qestimated，对比燃油量公式为：

42、

43、其中，d为差值。

44、通过计算实际消耗与估计消耗之间的差值，直观地评估燃油消耗估计的准确性，帮助识别估算误差的大小，种对比公式能够提供实时的燃油消耗差值，帮助船舶管理人员及时发现和解决潜在的燃油消耗问题，定期计算实际消耗与估计消耗之间的差值帮助船舶管理人员优化船舶性能、节约燃油成本，并实现更有效的燃油管理，通过公式计算出的差值以百分比的形式清晰地展示出来，有助于直观地理解燃油消耗的真实情况。

45、与现有技术相比，本发明提供了一种船舶燃油量估算与验证方法及系统，具备以下有益效果：

46、1、本发明通过采用船舶eexi文件中载明的船舶燃油消耗率数据，而不是统一的经验平均值，对单船的针对性更强，结果更准确，通过ais数据进行估算形成空间和时间上的分辨率，达到了结果更加直观，为船舶节能提供更精细的决策支持的有益效果。

47、2、本发明通过基于船舶燃油能量密度的船舶燃油对比验证算法达到了解决了船舶消耗多种燃油，导致与估算燃料的数量对比难题的有益效果。