基于模糊逻辑与规定时间一致性的船舶综合能源系统碳强度分级与分布式优化管理策略

本文针对IMO（国际海事组织）CII（碳强度指标）新规下船舶综合能源系统(S-IES)的能源管理难题，创新性地提出融合AER/EEPI/EEOI的模糊逻辑分级机制，并开发了集成经济-环境目标的分布式优化算法。通过渤海海域实船数据验证，方案可实现16.26%的碳减排，使船舶CII等级从C提升至B，同时负载波动响应速度提升20%，为航运业碳中和目标提供了关键技术支撑。

　　

Highlight亮点

1）首创基于模糊逻辑理论的船舶碳强度分级机制，通过综合评估AER（年效能比）、EEPI（能效性能指标）和EEOI（能效运营指标），有效杜绝船东操纵评级、虚假申报补贴或逃避碳罚等机会主义行为。2）构建了融合经济-环境双目标的S-IES能源管理模型，结合规定时间一致性理论开发的分布式算法，可精准响应船舶航行特性引发的负载波动。

结构及运行机制

本节揭示了S-IES以能量转换枢纽为核心的基本架构，构建了包含电力网络、供热网络和推进系统的多能耦合模型，为后续碳强度评估与能源优化奠定技术基础。

碳强度评估

突破单一CII评级的局限性，运用模糊逻辑理论将排放强度划分为5个等级。该机制如同给船舶安装"环保智能仪表盘"，通过多维度指标融合（AER/EEPI/EEOI）实现排放水平的精准画像。

分布式能源分配算法

基于规定时间一致性理论设计的分布式算法，犹如给S-IES配置了"超速神经中枢"，能在预设时间内完成20%的加速响应，完美适应船舶离靠港阶段的负荷突变特性。

仿真研究

通过渤海海域4艘实船的碳排放数据验证，分级机制展现出类"碳CT扫描"的精准评估能力；新加坡-槟城航线模拟则证明，该方案可使测试船舶实现从C级到B级的环保跃迁，减排效果达16.26%。

结论

本研究为航运业可持续发展提供了"双轮驱动"解决方案：模糊逻辑分级机制充当环保监管的"智能标尺"，而规定时间分布式算法则成为能源优化的"超频引擎"，二者协同助力IMO 2050净零排放目标的实现。