基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法

摘要

本发明采用基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，获取船舶在不同载荷状态下的发动机运行和航行工况，采用二次聚类方法得到发动机台架测试和实船测试工况；对船舶进行测试，获取在添加燃油清净增效剂前后发动机台架测试节能率和实船测试节能率并分析得出燃油清净增效剂在船舶中的综合节能率；结合船舶在航行中的航行工况总油耗，计算船舶添加燃油清净增效剂后的降碳排放量作为节能测评验证。本发明可实现对船用燃油使用燃油清净增效剂更科学、细致、贴近实际使用情况的测评，促进燃油清净增效剂在船舶发动机台架和实际航行中节能测评技术的发展以及船用燃油和燃油清净增效剂的产品质量提升，助力于航运领域的节能和降碳。

权利要求

1.基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，其特征在于，包括：

获取所述船舶在不同载荷状态下的发动机运行工况和航行工况，采用二次聚类方法得到发动机台架测试工况和实船测试工况；

依据所述发动机台架测试工况和实船测试工况，对所述船舶进行发动机台架测试和实船测试，获取在添加所述燃油清净增效剂前后船舶的发动机台架测试节能率和实船测试节能率；

依据所述发动机台架测试和实船测试的综合节能率分配权重，分析得出所述燃油清净增效剂在所述船舶中的综合节能率；

基于获得的所述燃油清净增效剂的综合节能率和船舶在航行中的航行工况总油耗，计算所述船舶添加燃油清净增效剂后的降碳排放量进行节能验证；

所述获取所述船舶在不同载荷状态下的发动机运行工况和航行工况，采用二次聚类方法得到发动机台架测试工况和实船测试工况，具体包括：基于船舶航行的载荷状态数据进行聚类分组，依据载荷百分比进行聚类，设置3个聚类组，采用k均值聚类，得到3个载荷聚类中心，并统计不同载荷聚类中心的样本数占比；

基于DBSCAN密度聚类法，分别对船舶在不同载荷分组下的发动机运行工况和航行工况进行聚类分组；

通过计算获得不同类型船舶在不同载荷分组状态下的聚类中心和每个聚类组的工况占比；

采用层次聚类方法进行二次聚类，依据发动机工况和航行工况的权重获得所述船舶在综合载荷下的发动机工况聚类组和航行工况聚类组，作为所述发动机台架测试工况和实船测试工况。

2.如权利要求1所述的基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，其特征在于，所述基于DBSCAN密度聚类法，分别对船舶在不同载荷分组下的发动机运行工况和航行工况进行聚类分组时，具体包括：设定不同发动机运行工况和航行工况的邻域半径，预设最小样本数，如果聚类分组后的结果不足最小样本数，则该聚类分组无效。

3.如权利要求2所述的基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，其特征在于，所述依据所述发动机台架测试工况和实船测试工况，对所述船舶进行发动机台架测试和实船测试，获取在添加所述燃油清净增效剂前后船舶的发动机台架测试节能率和实船测试节能率，具体包括：依据所述发动机台架测试工况，对所述船舶进行发动机台架测试，获取在添加所述燃油清净增效剂前后船舶的发动机台架测试节能率；

依据所述实船测试工况，对所述船舶进行实船测试，获取在添加所述燃油清净增效剂前后船舶的实船测试节能率。

4.如权利要求3所述的基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，其特征在于，所述依据所述实船测试工况，对所述船舶进行实船测试，获取在添加所述燃油清净增效剂前后船舶的实船测试节能率，具体包括：将所述船舶在多个载荷条件下进行综合燃油消耗率测试，得到在所述多个载荷条件下，船用燃油未添加燃油清净增效剂的燃油消耗率；

在船用燃油中未添加燃油清净增效剂后得到在所述多个载荷条件下，船用燃油添加燃油清净增效剂的燃油消耗率；

依据所述船用燃油未添加燃油清净增效剂和船用燃油添加燃油清净增效剂的燃油消耗率，计算获得所述船舶的实船测试节能率。

5.如权利要求4所述的基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，其特征在于，对所述船舶进行发动机台架测试时，具体包括：每个发动机台架测试工况稳定运行不少于第一时长，记录每次稳定工况的平均燃油消耗率，完成全部发动机台架测试工况测试后，按照每个工况的加权系数，计算船舶发动机燃用燃油的加权燃油消耗率；

其中，按照发动机台架测试工况，开展不同转速百分比、功率百分比下的测试，测试应在发动机平稳运行预设时长后，每个工况测试工况稳定运行不少于第一时长；

在进行燃油添加清净增效剂前、后的对比测试时，相同发动机台架测试工况下发动机前后冷却水出水温度相差和润滑油温度相差应不大于第一温度阈值；

对所述船舶进行实船测试时，具体包括：

基于构建的实船测试工况，分别开展不同载荷下船用燃油的实船测试和船用燃油添加一定比例燃油清净增效剂的实船测试；

在每个载荷下分别依据所述实船测试工况的航速和转速百分比，开展稳定工况测试，每个稳定工况运行不少于第一时长，在进行燃油添加清净增效剂前、后的对比测试时，相同工况下发动机前后冷却水出水温度相差和润滑油温度相差应不大于第一温度阈值，船头与风向的夹角在加剂对比测试中的偏差不超过第一角度阈值，对比测试的风力等级差、船头与浪向的夹角偏差、浪级差需要满足预设条件。

6.如权利要求1所述的基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，其特征在于，所述依据所述发动机台架测试和实船测试的综合节能率分配权重，分析得出所述燃油清净增效剂在所述船舶中的综合节能率，具体包括：分别获取所述发动机台架测试工况和实船测试工况的采用工况条数，依据所述采用工况条数得到所述发动机台架测试和实船测试的综合节能率分配权重；

依据所述综合节能率分配权重分析得出所述燃油清净增效剂在所述船舶中的综合节能率。

7.如权利要求1所述的基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，其特征在于，所述基于获得的所述燃油清净增效剂的综合节能率和船舶在航行中的航行工况总油耗，计算所述船舶添加燃油清净增效剂后的降碳排放量进行节能验证，具体包括：基于燃油清净增效剂的综合节能率，推算船舶不使用燃油清净增效剂的燃油消耗量，获得的所述燃油消耗量减去使用燃油清净增效剂的燃油消耗量，得到船舶使用燃油清净增效剂的节油量，节油量乘以碳排放转换系数，得到船舶使用燃油清净增效剂的碳减排量。

说明书

基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法

技术领域

[0001] 本申请涉及船舶碳排放技术领域，尤其涉及，特别涉及基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法。

背景技术

[0002] 船用燃油是一种比较经济的能源，大型船用发动机的热效率大约50％，高于普通柴油机的热效率；相对车用燃油，船用燃油质量品质较差，燃油质量的差异通常会造成船舶发动机不同程度的损害，也会不同程度地对船舶发动机的动力性、经济性和排放性造成不同程度的影响。在经济性方面，船舶燃油消耗是航运公司最大的成本因素，燃油消耗方面的成本控制将直接影响航运公司的经济效益。

[0003] 燃油清净增效剂逐渐在国内外船舶上开始使用，燃油清净增效剂主要通过改善燃油在主机里的燃烧状况来提高燃油利用率，诸多国内外相关研究机构通过发动机台架试验证明了燃油清净增效剂的既可以减少碳烟排放量，也可增加功率和降低燃油消耗率。然而，由于船舶在实际航行过程中，航行工况、载货量、航行环境(风向风速、水速等)等均会对燃油消耗率的测评造成影响，如何相对精准地测评船舶使用燃油清净增效剂在实际航行中的节能效果，现在仍然没有一个科学、高效、统一的方法。

发明内容

[0004] 根据本发明第一方面，本发明请求保护基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，包括：

[0005] 获取所述船舶在不同载荷状态下的发动机运行工况和航行工况，采用二次聚类方法得到发动机台架测试工况和实船测试工况；

[0006] 依据所述发动机台架测试工况和实船测试工况，对所述船舶进行发动机台架测试和实船测试，获取在添加所述燃油清净增效剂前后船舶的发动机台架测试节能率和实船测试节能率；

[0007] 依据所述发动机台架测试和实船测试的综合节能率分配权重，分析得出所述燃油清净增效剂在所述船舶中的综合节能率；

[0008] 基于获得的所述燃油清净增效剂的综合节能率和船舶在航行中的航行工况总油耗，计算所述船舶添加燃油清净增效剂后的降碳排放量进行节能验证。

[0009] 本发明采用基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，获取船舶在不同载荷状态下的发动机运行和航行工况，采用二次聚类方法得到发动机台架测试和实船测试工况；对船舶进行测试，获取在添加燃油清净增效剂前后发动机台架测试节能率和实船测试节能率并分析得出燃油清净增效剂在船舶中的综合节能率；结合船舶在航行中的航行工况总油耗，计算船舶添加燃油清净增效剂后的降碳排放量作为节能测评验证。本发明可实现对船用燃油使用燃油清净增效剂更科学、细致、贴近实际使用情况的测评，促进船用燃油使用燃油清净增效剂在船舶发动机台架和实际航行中节能测评技术的发展以及船用燃油和燃油清净增效剂的产品质量提升，助力于航运领域的节能和降碳。

附图说明

[0010] 图1为本发明所涉及的基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法的工作流程图。

具体实施方式

[0011] 根据本发明第一实施例，参照附图1，本发明请求保护基于燃油清净增效剂的船舶油耗节能测评方法，包括：

[0012] 获取船舶在不同载荷状态下的发动机运行工况和航行工况，采用二次聚类方法得到发动机台架测试工况和实船测试工况；

[0013] 依据发动机台架测试工况和实船测试工况，对船舶进行发动机台架测试和实船测试，获取在添加燃油清净增效剂前后船舶的发动机台架测试节能率和实船测试节能率；

[0014] 依据发动机台架测试和实船测试的综合节能率分配权重，分析得出燃油清净增效剂在船舶中的综合节能率；

[0015] 基于获得的燃油清净增效剂的综合节能率和船舶在航行中的航行工况总油耗，计算船舶添加燃油清净增效剂后的降碳排放量进行节能验证。

[0016] 其中，该实施例面向内河、近海和远洋船舶，在内河、近海、远洋船队中分别获取典型船队的航行工况数据和发动机运行工况数据。通过航行监测系统或视频监测仪表等方式，并结合人工记录的方式，获取船舶运行工况参数，需要获取的数据至少包含船舶航速、发动机转速百分比(以下简称为“转速”)、功率百分比(以下简称为“功率”)、载荷百分比(载货量与最大设计载重的百分比)，以及其他航海日志信息，具体参数见表1。

[0017] 表1需要获取的船舶运行参数信息

[0018]

[0019]

[0020] 进一步的，获取船舶在不同载荷状态下的发动机运行工况和航行工况，采用二次聚类方法得到发动机台架测试工况和实船测试工况，具体包括：

[0021] 基于船舶航行的载荷状态数据进行聚类分组，依据载荷百分比进行聚类，设置3个聚类组，采用k均值聚类，得到3个载荷聚类中心，并统计不同载荷聚类中心的样本数占比；基于DBSCAN密度聚类法，分别对船舶在不同载荷分组下的发动机运行工况和航行工况进行聚类分组；

[0022] 通过计算获得不同类型船舶在不同载荷分组状态下的聚类中心和每个聚类组的工况占比；

[0023] 采用层次聚类方法进行二次聚类，依据发动机工况和航行工况的权重获得船舶在综合载荷下的发动机工况聚类组和航行工况聚类组，作为发动机台架测试工况和实船测试工况。

[0024] 其中，在该实施例中获得船舶在综合载荷下的发动机工况聚类组具体包括：

[0025] 基于获取的某类型船队(内河、近海、远洋)的航行数据，采用密度聚类方法如DBSCAN(Density‑based Spatial Clustering of Applications with Noise)，DBSCAN适用于处理具有不同密度的聚类，能够识别出任意形状的聚类。对于船舶的航行工况数据，可能存在不同的航行模式和工况，密度聚类方法可以发现不同密度的聚类簇，并且对噪声数据具有一定的鲁棒性。

[0026] DBSCAN算法的基本思想是，对于每个样本点，如果其周围的邻域内包含足够数量的样本点，则将其划分为一个核心点；如果周围的邻域内的样本点数量不足，则将其标记为噪声点；对于核心点及其密度可达的样本点，将其归为同一个聚类簇。通过这种方式，DBSCAN能够发现任意形状的聚类，并且对噪声点具有一定的鲁棒性。DBSCAN算法的参数包括邻域半径(eps)和最小样本数(min_samples)。邻域半径决定了样本点周围的邻域范围，而最小样本数定义了一个核心点的最小样本数要求。在Python的“sklearn.cluster”模块中，可以使用DBSCAN类来进行DBSCAN聚类分析。基于DBSCAN进行船舶发动机工况聚类时，可以根据数据特点和需求来选择合适的邻域半径和最小样本数，从而得到适合的聚类结果。

[0027] 首先基于船舶航行的载荷状态数据进行聚类分组，因为载荷状态是低频数据，即获取的数据相对恒定，载货量发生变化，该值才会发生变化。载荷状态以载荷百分比进行聚类，设置3个聚类组，采用k均值聚类的方法，得到3个载荷聚类中心，并统计不同聚类中心的样本数占比。

[0028] 以某类型船舶的航行数据为例，阐述船舶载荷的聚类分组。基于船舶的载荷百分比进行聚类，采用k均值聚类的方法，设置3个聚类组，得到3个载荷聚类中心，并统计不同聚类中心的工况数占比。

[0029] 表2载荷聚类中心

[0030] 分组 载荷聚类中心 工况数占比A1 0％ 20％
A2 50％ 25％
A3 90％ 55％

[0031] 基于DBSCAN密度聚类法，分别对船舶在不同载荷分组下(A1、A2、A3)的发动机运行工况(转速百分比、功率百分比，转速百分比即实际转速百分比与发动机最大转速百分比的比值；功率百分比，即实际功率与最大功率的比值)进行聚类分组。为了相对精准地表征船舶的运行状态，设定转速百分比和功率百分比的邻域半径均为2.5％，有效分组的最小样本数为30个工况点，如果不足30个，则该工况聚类分组无效。通过计算获得不同类型船舶在不同载荷分组状态下船舶发动机的工况点。

[0032] 基于A1分组的转速百分比和功率百分比，基于DBSCAN密度聚类法进行聚类分组，转速百分比和功率百分比的邻域半径均为2.5％，初设16个分组，有效分组的最少样本数为30个工况点，如果不足30个，则该分组无效。对于A2、A3组的数据采用同样的处理方法，分别得到A1、A2、A3组的聚类中心和每个聚类组的工况占比。

[0033] 表3A1组聚类中心

[0034]转速 功率 数量 权重
0.33 0.22 167 0.04
0.55 0.81 45 0.01
0.45 0.08 347 0.09
0.27 0.49 71 0.02
0.63 0.27 441 0.12
0.47 0.19 552 0.14
0.46 0.40 191 0.05
0.91 0.23 14 0.00
0.60 0.13 134 0.03
0.62 0.37 332 0.09
0.61 0.50 240 0.06
0.30 0.04 715 0.19
0.48 0.28 499 0.13
0.40 0.57 85 0.02

[0035] 表4A2组聚类中心

[0036]

[0037]

[0038] 表5A3组聚类中心

[0039]转速 功率 数量 权重
0.65 0.76 124 0.02
0.70 0.32 835 0.14
0.68 0.61 191 0.03
0.33 0.04 872 0.14
0.54 0.25 586 0.10
0.48 0.59 170 0.03
0.39 0.44 137 0.02
0.54 0.39 417 0.07
0.66 0.14 349 0.06
0.70 0.41 993 0.17
0.69 0.50 443 0.07
0.62 0.96 113 0.02
0.51 0.12 503 0.08
0.39 0.23 193 0.03
0.46 0.80 89 0.01

[0040] 本实施例创新地提出对船舶发动机工况在不同载荷分组下的工况点进行二次聚类。由于二次聚类的工况点相对较少，本实施例采用层次聚类(Hierarchical Clustering)方法。层次聚类是一种自底向上或自顶向下的聚类方法，它通过计算样本之间的相似度或距离来构建聚类树状结构。相对于其他聚类方法，层次聚类不需要提前指定聚类数量，而是通过树状结构将样本逐渐合并成不同数量的聚类。这使得层次聚类在样本数量较少的情况下具有优势，因为不需要事先确定聚类数量，而且可以根据数据的内在结构自动形成聚类。层次聚类方法能够有效地处理较少样本的聚类问题，并且可以提供不同层次的聚类结果，使得分析人员可以根据需要选择合适的聚类数量。

[0041] 通过二次聚类获得船舶在综合载荷下的发动机工况聚类组。将A1、A2、A3组的聚类组，采用层次聚类法进行二次聚类，在二次聚类中，如果在聚类组中，只有一个工况，则该聚类组无效。得到不同载荷组二次聚类的分组。特别注意，在计算每个聚类组的权重时候，通过计算该聚类组中的工况点是来自哪个载荷组，例如来自A1组，计算该工况的权重时候，需要该工况的在A1组中的权重乘以A1组的权重。

[0042] 表6二次聚类计算的发动机台架工况及其权重

[0043]分组 转速 功率 权重
1 0.36 0.05 0.17
2 0.37 0.44 0.03
3 0.38 0.23 0.03
4 0.45 0.57 0.03
5 0.51 0.20 0.21
6 0.52 0.82 0.01
7 0.63 0.43 0.23
8 0.65 0.13 0.06
9 0.66 0.96 0.01
10 0.67 0.66 0.04
11 0.69 0.31 0.18

[0044] 通过上面一次聚类和二次聚类的方法，构建某类型船舶发动机的台架测试工况和权重系数。

[0045] 采用同样的方法建立其他类型船舶发动机的台架测试工况和权重系数。

[0046] 其中，在该实施例中船舶在综合载荷下的航行工况聚类组具体包括：

[0047] 船用燃油使用燃油清净增效剂的节能率是船舶燃油节能产品技术在船舶上实际航行中节能效果的关键评价指标。由于船舶在实际航行中，易受自身工况以及海况等众多因素的影响，尚不能通过单一参数对船舶的油耗进行表征与测定。船舶在实际航行时，通常可以通过船端传感器采集到的航速(船速比，本方案定义航速比为实际船舶航速与额定航速的比值；其中，“额定航速”是指船舶设计时预设的标准航速，是设计师根据船舶用途、动力系统和其他因素进行考虑后确定的。额定航速一般用于评估船舶的性能，并在规划航线和调度船舶时作为参考。它可以视为船舶在正常操作情况下所能达到的平均航速。)、发动机工况(转速百分比、功率百分比)、载荷百分比(载货量与最大设计载重的比值)、环境参数(风力/风向、浪级、温度等)。本实施例基于船舶的航行参数和油耗数据，采用Person相关系数和Spearman相关系数法，计算航行参数与船舶油耗的相关系数。其中，Person相关系数法用于评价两变量间的线性相关程度，Spearman相关系数用于评价两变量间的非线性相关程度。根据船舶航行参数与船舶油耗的相关系数，选择相关系数在[‑0.5,0.5]之间的参数作为构建工况的参数。

[0048] 通过Person相关系数和Spearman相关系数法，获得船舶的载荷百分比、航速比、发动机转速、功率与船舶柴油机的油耗具有较高的线性相关性，而其他参数与油耗的非线性相关性较低，由于在船舶实测试验中，船舶的功率参数相对难以获取，本方案采用载荷百分比、航速比、发动机转速作为测评船舶航行油耗的主要参数，而风力/风速、环境温度作为辅助参考参数。

[0049] 基于选择的与船舶油耗强相关的参数，首先基于船舶数据的载荷状态进行聚类分组，因为载荷状态是低频数据，即获取的数据相对恒定，载货量发生变化，该值才会发生变化。载荷状态以载荷百分比进行聚类，采用k均值聚类的方法，设置3个聚类组，得到3个载荷聚类中心，并统计不同聚类中心的样本数和权重。由于本方案中采用的示例数据与发动机工况构建是一套数据，所以得到相同的载荷聚类分组。

[0050] 表7载荷聚类中心

[0051] 分组 载荷聚类中心 工况数占比A1 0％ 20％
A2 50％ 25％
A3 90％ 55％

[0052] 然后，采用DBSCAN密度聚类法，对船舶在不同载荷状态下的工况参数进行聚类分析。为了相对精准地表征船舶的运行状态，设定不同参数的邻域半径均为2.5％，最小样本数为30。通过计算获得船舶在不同载荷状态下运行工况点。

[0053] 基于A1分组的航速百分比和转速百分比，基于DBSCAN密度聚类法进行聚类分组，航速百分比和转速百分比的邻域半径均为2.5％，初设16个分组，有效分组的最少样本数为30个工况点，如果不足30个，则该分组无效。对于A2、A3组的数据采用同样的处理方法，分别得到A1、A2、A3组的聚类中心和每个聚类组的船舶航行工况占比。

[0054] 表8A1组航行工况聚类中心

[0055]

[0056]

[0057] 表9 A2组航行工况聚类中心

[0058]航速 转速 数量 权重
0.31 0.58 424 0.07
0.67 0.55 128 0.02
0.40 0.52 214 0.04
0.34 0.47 49 0.01
0.33 0.76 149 0.02
0.05 0.47 928 0.15
0.17 0.62 767 0.13
0.73 0.78 288 0.05
0.17 0.88 54 0.01
0.55 0.63 741 0.12
0.34 0.35 1057 0.18
0.86 0.71 165 0.03
0.38 0.66 571 0.09
0.01 0.34 493 0.08

[0059] 表10 A3组航行工况聚类中心

[0060]

[0061]

[0062] 本实施例创新地提出对船舶在不同载荷状态下的工况点分别进行二次聚类。通过二次聚类获得船舶在综合载荷下的船舶航行工况聚类组。将A1、A2、A3组的聚类组，采用层次聚类法进行二次聚类，在二次聚类中，如果在聚类组中，只有一个工况，则该聚类组无效。得到不同载荷组二次聚类的分组。获得综合的航行测试工况，见表11。

[0063] 表11实船实船测试工况及权重

[0064]分组 航速 转速 权重
1 0.05 0.37 0.24
2 0.15 0.70 0.08
3 0.17 0.91 0.01
4 0.34 0.39 0.21
5 0.35 0.61 0.15
6 0.57 0.66 0.07
7 0.67 0.48 0.11
8 0.81 0.69 0.13

[0065] 通过上面一次聚类和二次聚类的方法，构建了某类船舶航行的工况点和权重系数。

[0066] 采用同样的方法建立其他类型船舶航行工况。

[0067] 进一步的，基于DBSCAN密度聚类法，分别对船舶在不同载荷分组下的发动机运行工况和航行工况进行聚类分组时，具体包括：

[0068] 设定不同发动机运行工况和航行工况的邻域半径，预设最小样本数，如果聚类分组后的结果不足最小样本数，则该聚类分组无效。

[0069] 进一步的，依据发动机台架测试工况和实船测试工况，对船舶进行发动机台架测试和实船测试，获取在添加燃油清净增效剂前后船舶的发动机台架测试节能率和实船测试节能率，具体包括：

[0070] 依据发动机台架测试工况，对船舶进行发动机台架测试，获取在添加燃油清净增效剂前后船舶的发动机台架测试节能率；

[0071] 依据实船测试工况，对船舶进行实船测试，获取在添加燃油清净增效剂前后船舶的实船测试节能率。

[0072] 其中，在该实施例中，以船用燃油未添加燃油清净增效剂的台架测试为例，船用发动机按照表6工况测试的综合燃油消耗率计算方法，见式1。

[0073]

[0074] fl1,bef，船用燃油未添加燃油清净增效剂的综合燃油消耗率，g/(kWh)；

[0075] fi，发动机运行工点i的燃油消耗量，g；

[0076] pi，发动机运行工况点i的功率，kW；

[0077] ηj，每个测试工况j的权重系数，无量纲。

[0078] 采用同样的计算方法计算船用燃油添加燃油清净增效剂的综合燃油消耗率，fl1,aft

[0079] 获得船用燃油添加燃油清净增效剂前、后的发动机台架测试综合燃油消耗率后，通过

[0080] 式2计算船用燃油清净增效剂的发动机台架测试节能率。

[0081]

[0082] 式中：

[0083] fle1，发动机台架测试节能率，无量纲；

[0084] fl1,bef，船用燃油添加燃油清净增效剂前的综合燃油消耗率，g/(kWh)；

[0085] fl1,aft，船用燃油添加燃油清净增效剂后的综合燃油消耗率，g/(kWh)。

[0086] 以示例数据，通过发动机台架测试获得发动机在船用燃油添加燃油清净增效剂前、后的发动机台架测试综合燃油消耗率，计算船用燃油清净增效剂在船舶发动机台架测试的节能率。

[0087]

[0088] 进一步的，依据实船测试工况，对船舶进行实船测试，获取在添加燃油清净增效剂前后船舶的实船测试节能率，具体包括：

[0089] 将船舶在多个载荷条件下进行综合燃油消耗率测试，得到在多个载荷条件下，船用燃油未添加燃油清净增效剂的燃油消耗率；

[0090] 在船用燃油中未添加燃油清净增效剂后得到在多个载荷条件下，船用燃油添加燃油清净增效剂的燃油消耗率；

[0091] 依据船用燃油未添加燃油清净增效剂和船用燃油添加燃油清净增效剂的燃油消耗率，计算获得船舶的实船测试节能率。

[0092] 其中，在该实施例中，开展船舶在A1、A2、A3载荷(0％、50％、90％载荷)下的测试，测试工况参照表11中的航速和转速百分比进行，分别开展船用燃油添加清净增效剂前、后的测试，在前后测试的相同工况中，发动机的运行工况、风向/风力、浪向/浪级均保持上述要求的相近范围。

[0093] 同一载荷下的综合燃油消耗率测试：

[0094]

[0095] frAk,bef，在Ak载荷条件下，船用燃油未添加燃油清净增效剂的燃油消耗率，kg/NMi；

[0096] fi，船舶发动机在运行工况点i的燃油消耗量，g；

[0097] mi，船舶航行在工况点i的里程，海里，NMi；

[0098] ηj，船舶在每个测试工况j的权重系数，无量纲。

[0099] 采用与上式相同的方法，计算其他载荷下的燃油消耗率；

[0100] 计算在不同载荷下的未添加燃油清净增效剂的船舶综合燃油消耗率：

[0101]

[0102] frbef，在不同载荷下的未添加燃油清净增效剂的船舶综合燃油消耗率，kg/NMi；

[0103] frAk,bef，在Ak载荷条件下，船用燃油未添加燃油清净增效剂的燃油消耗率，kg/NMi；

[0104] εk，船舶在k载荷下的权重系数，无量纲。

[0105] 计算在不同载荷下的添加燃油清净增效剂的船舶综合燃油消耗率：

[0106]

[0107] fraft，在不同载荷下添加燃油清净增效剂的船舶综合燃油消耗率，kg/NMi；

[0108] frAk,aft，在Ak载荷条件下，船用燃油添加燃油清净增效剂的燃油消耗率，kg/NMi；

[0109] εk，船舶在k载荷下的权重系数，无量纲。

[0110] 获得船用燃油添加燃油清净增效剂前、后的船舶实测的综合燃油消耗率后，通过式6计算船用燃油清净增效剂的实船测试节能率。

[0111]

[0112] 以示例数据，通过船舶实测获得船舶在添加燃油清净增效剂前、后的综合燃油消耗率，计算船用燃油清净增效剂在船舶实测的的节能率。

[0113]

[0114] 进一步的，对船舶进行发动机台架测试时，具体包括：

[0115] 每个发动机台架测试工况稳定运行不少于第一时长，记录每次稳定工况的平均燃油消耗率，完成全部发动机台架测试工况测试后，按照每个工况的加权系数，计算船舶发动机燃用燃油的加权燃油消耗率；

[0116] 其中，按照发动机台架测试工况，开展不同转速百分比、功率百分比下的测试，测试应在发动机平稳运行预设时长后，每个工况测试工况稳定运行不少于第一时长；

[0117] 在进行燃油添加清净增效剂前、后的对比测试时，相同发动机台架测试工况下发动机前后冷却水出水温度相差和润滑油温度相差应不大于第一温度阈值；

[0118] 其中，在该实施例中，基于构建的发动机工况，分别开展船用燃油的发动机的台架测试和船用燃油添加一定比例燃油清净增效剂的台架测试，每个测试工况稳定运行不少于30分钟，记录每次稳定工况的平均燃油消耗率(g/kWh)，做完全部工况测试后，按照每个工况的加权系数，计算船舶发动机燃用该燃油的加权燃油消耗率。船用燃油添加燃油清净增效剂前、后的发动机台架测试全部完成后，基于添加燃油添加剂前、后的加权燃油消耗率，计算该船用燃油清净增效剂在船舶发动机台架测试的节能率。

[0119] 按照上述表6的发动机台架测试工况，开展不同转速百分比、功率百分比下的测试，测试应在发动机平稳运行3min～5min，冷却水温度和机油温度基本稳定后进行。每个工况测试工况稳定运行不少于30分钟。在进行燃油添加清净增效剂前、后的对比测试时，相同工况下发动机前后冷却水出水温度相差应不大于2℃，润滑油温度相差应不大于2℃。

[0120] 对船舶进行实船测试时，具体包括：

[0121] 基于构建的实船测试工况，分别开展不同载荷下船用燃油的实船测试和船用燃油添加一定比例燃油清净增效剂的实船测试；

[0122] 在每个载荷下分别依据实船测试工况的航速和转速百分比，开展稳定工况测试，每个稳定工况运行不少于第一时长，在进行燃油添加清净增效剂前、后的对比测试时，相同工况下发动机前后冷却水出水温度相差和润滑油温度相差应不大于第一温度阈值，船头与风向的夹角在加剂对比测试中的偏差不超过第一角度阈值，对比测试的风力等级差、船头与浪向的夹角偏差、浪级差需要满足预设条件。

[0123] 其中，在该实施例中，基于构建的船舶航行测试工况，分别开展不同载荷下(A1、A2、A3载荷)船用燃油的实船测试和船用燃油添加一定比例燃油清净增效剂的实船测试，在每个载荷下分别按照表11的航速和转速百分比，开展稳定工况的测试，每个稳定工况运行不少于30分钟，在进行燃油添加清净增效剂前、后的对比测试时，相同工况下发动机前后冷却水出水温度相差应不大于2℃，润滑油温度相差应不大于2℃，且船头与风向的夹角在加剂前后两次测试中的偏差不超过45°，两次测试的风力等级差不超过2级，且船头与浪向的夹角在加剂前后两次测试中的偏差不超过45°，两次测试浪级差不超过2级。记录每次稳定工况的船舶油耗与航行里程(基于GPS或北斗获得的航速)，做完全部工况测试后，计算每个工况下的燃油消耗(kg/km)，基于工况权重系数计算每个载荷下的船舶燃油消耗率，基于每个载荷下的权重系数，计算船舶实际航行的综合燃油消耗率。然后，用同样的方法，计算船舶燃油添加燃油清净增效剂后的综合燃油消耗率；基于船舶燃油添加燃油清净增效剂前、后的综合燃油消耗率，计算船用燃油使用清净增效剂在实船测试的节能率。

[0124] 进一步的，依据发动机台架测试和实船测试的综合节能率分配权重，分析得出燃油清净增效剂在船舶中的综合节能率，具体包括：

[0125] 分别获取发动机台架测试工况和实船测试工况的采用工况条数，依据采用工况条数得到发动机台架测试和实船测试的综合节能率分配权重；

[0126] 依据综合节能率分配权重分析得出燃油清净增效剂在船舶中的综合节能率。

[0127] 其中，在该实施例中，由于开展发动机工况与船舶实测工况构建时，采用的是同一批的样例数据，本专利提出基于样例数据采用率划分发动机台架测试与船舶实测工况测试结果的权重系数，例如，示例数据为C1条，构建发动机工况采用了C2条(部分数据不满足聚类分组的要求，则被删除)，构建船舶实测工况采用了C3条(部分数据不满足聚类分组的要求，则被删除)，即发动机台架测试结果和船舶测试结果的综合节能率分配权重分别为：

[0128]

[0129]

[0130] r1，发动机台架测试节能率分配权重，无量纲；

[0131] r2，实船测试节能率分配权重，无量纲；

[0132] C2，构建发动机工况时对于样例数据的采用条数，条；

[0133] C3，构建船舶实测工况时对于样例数据的采用条数，条。；

[0134] 以本方案示例数据，C2为8960条，C3为13650条，则r1≈40％，r2≈60％，则船用燃油在发动机台架测试和实船测试的综合节能率为：

[0135] fle＝fle1×r1+fle2×r2

[0136] ＝6.3％×40％‑7.7％×60％；

[0137] ＝7.1％

[0138] 进一步的，基于获得的燃油清净增效剂的综合节能率和船舶在航行中的航行工况总油耗，计算船舶添加燃油清净增效剂后的降碳排放量进行节能验证，具体包括：

[0139] 基于燃油清净增效剂的综合节能率，推算船舶不使用燃油清净增效剂的燃油消耗量，获得的燃油消耗量减去使用燃油清净增效剂的燃油消耗量，得到船舶使用燃油清净增效剂的节油量，节油量乘以碳排放转换系数，得到船舶使用燃油清净增效剂的碳减排量。

[0140] 其中，在该实施例中，船舶在使用燃油清净增效剂后，基于船舶获得一个航程的总油耗量，根据燃油清净增效剂的综合节能率，计算船舶在一个航程碳减排量。基于燃油清净增效剂的综合节能率，推算船舶不使用燃油清净增效剂的燃油消耗量，然后获得的燃油消耗量减去使用燃油清净增效剂的燃油消耗率，即得到该航程船舶使用燃油清净增效剂的节油量，节油量乘以碳排放转换系数，即可得到船舶在该航程使用燃油清净增效剂的碳减排量。基于上述6中获得的燃油清净增效剂的综合节能率，基于船舶在某次航行中的航行工况总油耗，计算船舶或船队添加燃油清净增效剂后的降碳排放量，见式8。

[0141]

[0142] 某i次航行使用燃油清净增效剂的的降碳量，kg；

[0143] k，船舶重油与碳排放的转换系数，3.114kg/kg；

[0144] fle，燃油清净增效剂的综合节能率，无量纲；

[0145] FCi，船舶使用燃油清净增效剂在i次航行中的总油耗，kg。

[0146] 以本示例数据举例，某船舶在某次航行中使用添加燃油清净增效剂(综合节能率为7.1％)的重油2000吨，则船舶在该次的降碳量为475吨，具体计算过程见式20。

[0147]

[0148] 本领域技术人员能够理解，本公开所披露的内容可以出现多种变型和改进。例如，以上所描述的各种设备或组件可以通过硬件实现，也可以通过软件、固件、或者三者中的一些或全部的组合实现。

[0149] 本公开中使用了流程图用来说明根据本公开的实施例的方法的步骤。应当理解的是，前面或后面的步骤不一定按照顺序来精确的进行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中。

[0150] 本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分的步骤可通过计算机程序来指令相关硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本公开并不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

[0151] 除非另有定义，这里使用的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

[0152] 以上是对本公开的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本公开的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本公开的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本公开范围内。应当理解，上面是对本公开的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本公开由权利要求书及其等效物限定。

[0153] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0154] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。