近年来，国际海事组织及欧盟频频推出新规范、新标准，致使航运业面临巨大的节能减排压力；航运市场持续低迷，企业迫切需要采用新技术降低运营成本；船舶工业4.0核心是船舶智能化，最低能源消耗是船舶基本属性。在此背景下，哈尔滨工程大学利用其基础雄厚及多学科优势，主持了工信部高技术船舶项目“船舶能耗分布及能效评价研究”，针对三大主力船型，自主开发了基于数学物理模型的船舶能源智能化管理系统。该系统包括设计及营运阶段两套子系统，主要目的是提供一种船舶能源综合分析、优化及管理手段。

在设计阶段保证船舶能源利用率高是船舶节能减排的前提，设计阶段能源管理系统主要功能有：系统及设备性能稳态计算；能耗分布及有用能分析；节能技术效果评估；基于能耗的船舶设计方案评估。

船舶运行好坏是船舶节能减排的关键，营运阶段的船舶能源智能化管理系统具有以下功能：能源系统性能实时监测与计算；实时能耗分布与能效分析；关键设备能效评估与管理；全船能源综合优化与管理。

设计好船及把船用好才能实现船舶节能减排、增强航运企业核心竞争力。哈船能耗团队经过多年的努力，开发的船舶能源智能化管理系统通过实施综合的能源分析、优化与管理，实现单船及船队节能5%~8%，为船舶设计师、操作者和船东提供一种实用有效的船舶节能减排手段。

技术特点：

（1）建立了船体、主机、电站及热站等200余个稳态及动态仿真模型，用于实时计算并获知主机功率、螺旋桨推力、船体阻力以及工质温度、压力、流量等全面性能信息，实现了基于数学物理模型的船舶能源智能化管理，解决了设计阶段因缺少数据及营运阶段因实测数据有限而无法准确全面进行船舶能效评估的难题。

（2）通过仿真计算绘制稳态及动态全船能流图，清晰给出不同工况下全船能量在哪消耗、消耗多少，以及能源损失多少、在哪损失最多、船舶总体效率等最基本信息，为设计阶段船舶节能潜力挖掘及营运船舶能源优化与管理提供依据。

（3）搭建了余热发电、动力涡轮等仿真模型，可以评估节能技术引入后全船节油率及投资回收期。

（4）通过综合评价指标体系的建立，以及EEDI、耗油率等单指标的计算，可以对不同船型、吨位、负荷条件下船舶设计方案进行评估，指明弱点及整改方向，从源头上给船舶贴上高效节能标签。

（5）进行关键能耗设备能效指标计算、评估与趋势预测，判断设备健康情况，继而为船舶主辅机、船体的维修、保养及管理提供依据。

（6）通过主机优化、纵倾优化、电站优化、热站优化、燃油管理等模块的开发，实时显示并告知操纵人员系统及设备是否高效率运行，采取何种优化手段节能，节能带来的收益是多少，实现了全船能源优化与管理。

技术水平：

目前国际上有关船舶能源智能化管理方面的软件，一部分已经装船应用，一部分正在进行实船验证，而国内相关方面的研究也正在起步，但绝大多数船舶能源智能化管理系统仅仅具备船舶能源实时监测与统计分析功能，未见有功能较全面的船舶设计方案评估、兼具船舶关键设备能效评估及全船能源综合优化的船舶能源智能化管理系统。哈船能耗团队开发的船舶能源智能化管理系统处于国际先进、国内领先的技术水平。

主要技术指标：

（1）船舶性能参数计算误差≤5%；

（2）单船及船队节能5%~8%。

主要专利：

船舶主机系统能耗分布稳态模拟方法  201410668620.2

船用二冲程低速柴油机扫排气量计算方法  201410668567.6

船舶主机气缸工作过程热力性能计算方法  201410663563.9

四冲程柴油机换气过程的热力参数计算方法  201410680664.7

船舶主机余热发电系统设计计算方法  201410809275.X

船舶主机系统可用能及火用损失分布的模拟方法  201410803145.5

项目成熟情况  

哈船能耗团队所开发的船舶能源智能化管理系统，只要实船上流量计和扭力仪等硬件条件具备（或现场安装），集控系统参数监测通过R485总线，连接至系统预留的实船数据接口，即可实现船舶能源智能化管理，技术较为成熟，目前该系统处于小批量生产阶段。

应用范围  

船舶设计领域。