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观点|立波节能数据库:建立燃油消耗监控平台,实现燃油数字化精细管理
日期:2016-07-26 09:56:06   能源管理体系网    阅读:
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一、项目背景
      近几年,我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了很大的资源和环境代价,节能减排工作形势严峻。中远集装箱运输有限公司(中远集运)是目前中国最大的集装箱班轮运输公司,下辖船舶130余艘,每年燃油消耗达300多万吨,是水运交通行业耗能大户。作为央企,中远集运积极响应国家节能减排的号召,公司领导高度重视,狠抓落实,并结合我公司的实际特点,部署了节能减排的工作重点,即在保证船舶正常生产任务的同时,做好燃油的跟踪、监督工作,同时指定安全技术管理部实施对船舶燃油消耗的监督管理职责。
      船舶节能减排工作的开展,必须首先对单船燃油消耗进行全面掌握和统计分析,制定相应的控制措施,确保船舶在运营过程中合理使用燃油,最大程度节约用油,将尾气排放降到最低。
      中远集运一直致力于船舶的节能降耗工作,包括安装推广船舶节能设备,使用节能产品,例如新型气缸油注油器、INTERSLEEK环保油漆、燃油均质器等等,同时对公司船岸员工进行环保节能方面的宣传,增强全员的节能意识。
      我司所辖船舶箱量从几百TEU到上万TEU不等,船型众多,机型复杂,航线数十条,这些现实情况为燃油监控带来了极大的困难。各种不确定因素及信息的不对称,使公司各部门无法形成有效的合作,进而实现船舶的节能降耗工作。基于此方面的原因,当务之急是利用科学手段,建立燃油消耗监控平台,提供燃油消耗监控的有效工具。

二、实施方案
      建立燃油消耗监控平台,实际上是借助计算机、数据库,通讯等技术实现的集软硬件于一体的应用系统。首先,对目前燃油管理方面存在的问题进行深层次的分析,提出切实可行的解决办法,利用科学的管理和数学统计手段,整合数据和管理资源,建立功能。监控平台包括数据采集、油耗监控两个方面的应用,从地理分为船舶端和公司端两个软件模块,管理流程及原理如图-1所示。系统的基本实施方案和原理有以下几个方面:
1、数据采集
图1 中远集运船舶燃油监控管理系统示意图
      以往,船舶基本上是每天通过电子邮件将正午报告数据发至公司不同的部门,但是,由于发送的格式不同,统计人员必须一封一封的打开邮件,在一堆数据中挑选有用的信息,往往处理整个船队一天的正午报告数据需要5-6个小时的时间,不仅工作效率低,而且手动挑选数据难免影响数据的准确性,加上原有的船舶正午报告方式存在着数据非标准化、报告时间滞后等原因,已经不能适应船舶的燃油监控的要求。与船舶燃油每天消耗相关数据的采集是整个燃油监控平台的基础,基于这个原因,安全技术管理部在短时间内开发出一套“船舶燃油监控系统(简称VNRS)”。可在船舶端录入船舶的正午报告等信息,生成标准格式文件,通过电子邮件系统将这个文件传回到机关专设的一个公共邮箱中(BUNKER@COSOCN.COM),并导入到专用数据库,所有的过程都是自动的,不需要手工干涉,使机关及时获取船舶每天的油耗资料,该软件系统在每天录入数据的同时,可以自动进行油耗数据的统计,形成标准格式的周耗、月耗、季耗、航次消耗统计报告。除此之外,还加入了与船舶航行有关的海况信息、船舶动态信息,为跟踪和控制油耗提供决策依据。由于该软件简单易用,短时间就在公司自有船舶和租船船舶上完成了推广。经过近几个月的实船使用,系统稳定可靠,操作简单,受到了用户的一致好评。
2、监控功能
      在船队中大面积推广“VNRS”系统之后,有效地保证了数据的统计准确性和实时性,提高了船岸油耗数据同步的效率,但这只是走出了第一步,接下来就需要充分的利用正午报告的数据及相关的信息,根据油耗的监督和控制工作要求,增加机关的监控分析功能。经过项目组全体同志的努力,历时两个多月,“中远集运燃油监控系统”开发成功,并顺利上线使用,考虑到公司各业务部门,尤其是安全技术管理部、各贸易区调度的使用方便,系统采用B/S架构,在网络上的用户只要获得账号和密码,不需进行系统的安装就可以直接使用,系统的升级工作可以在服务器端完成,不占用客户的电脑资源,维护投入少,使用更加便捷。
      船舶、人员、VNRS、通讯系统、燃油监控系统共同组成了燃油消耗的监控平台,这个平台不仅仅是一个数据的采集和统计浏览系统,还融入了中远集运多年来积累的宝贵经验和科学的分析方法,这在下面所介绍的原理中可见一斑。
      为了能够通过机关的系统监控船舶的油耗信息,使船舶在出现燃油消耗异常的时候及时发现,尽快解决,“燃油监控系统”下设六大功能:
①正午报告查询
      查看任选船舶的每日正午报告情况,进行单船纵向比较,了解详细的油耗信息,如遇到船舶无法正常通过系统发送数据,机关人员可以手动录入报告,保证数据的连续性(界面如图2所示)。
②系统设置
      公司船队庞大,船舶数量多,型号复杂,影响船舶油耗的因素设计到船舶的具体参数,另外,考虑到燃油监控人员对船舶、设备、工矿、航线、航行海域的熟悉程度不一,该系统中的一个突出功能是集成了所有船舶(自有及租进)的详细参数据,例如船舶主机等设备的具体型号、参数、船籍、在船船员、设备特点、船龄等等,有了这些参数,为船舶油耗的管理提高了参考,可以更清晰的了解船舶状况、主机等设备工况对燃油的影响,避免一概而论,忽略了船舶自身的差别。 

图2燃油消耗总量分析图

     根据船舶的航线、航区、所属部门、主管人员设置权限,如果船舶的参数发生变化,可以更改,使系统的灵活性更高。
③油耗查询
      该部分的功能主要方便管理人员查询单船、同航线、同贸易区、同部门、同类型船舶的燃油数据,方便横向比较和查询,同时能够动态掌握指定日期节点的燃油结存和加油总量。
④油耗报表
      作为主要的经营成本,燃油的消耗统计数据需定时上报,通过报表功能,可以根据时间段进行燃油数据输出。
⑤燃油分析
      该部分是系统的主要功能,重点是监控和决策,影响船舶的油耗高低因素较多,有确定成分,也有不确定成分,因此必须通过科学的方法进行数据的统计和分析。
      系统采用了多条件的比较、分析方法,利用船舶主机转速、油耗、时间、船舶类型等信息,通过图形和图表的方式(如图3),给出油耗的监控决策,对于油耗异常的船舶,可以迅速分析其原因,及时做出正确的指示,使船舶油耗恢复正常,避免油耗的加大。 
 
 
图3 燃油消耗总量分析图 

⑥超耗报警
      船队规模庞大,船舶艘数众多,如何及时掌握和控制单船油耗极为关键,通过燃油消耗监控平台,要做好“事前”和“事后”两个方面的工作,顾名思义,事前工作是对单船的性能和油耗做到精确的了解,制定合理的燃油定额,
小型船舶主机的储备功率不大,单天油耗几十吨,即使加速赶班期,油耗增加也不会太多,因此基本都能按照公司的燃油定额实行。而大型船舶主机功率大,储备功率也大,根据对个别船舶燃油消耗的跟踪情况来看,许多艘船舶的油耗超过定额标准,比如9500TEU船COSCO广州轮在经济航速下的油耗每天在245吨/左右,而若加速运行则会最多达到320多吨/天。可见大型船舶是油耗监控的重中之重,因此必须事前对储备功率大的船舶进行科学的油耗定额分析。
图4 柴油机的油耗和转速关系图
     
      柴油机的油耗和转速成三次方的关系,如图4所示。我们对不同船型进行单独分析,考虑机型、船型和航线特点及船况,科学制定出合理的定额标准,如表1所示,就是对9500TEU船舶进行的航速和油耗分析。

表1 9500TEU船舶航速和油耗分析表

 
      表1给出了该类型船舶在不同转速下对应的油耗信息,分为三个区域,绿色部分为经济航速,油耗较低。通过提前分析不同船舶的转速油耗对应关系,制定出动态的燃油定额,为下一步燃油消耗监控奠定基础。这些燃油动态定额是船舶在航行过程中,根据实际情况,选择合理航速的重要依据。
      事后工作是指一旦船舶出现油耗超出定额时,燃油监控平台立即发出报警,通过邮件和报表的形式,向贸易区主要航线管理部门提供油耗提醒报告,管理人员根据平台提供的综合信息进而做出正确的监控指令。 

三、效益
      燃油消耗监控平台使用后,效果极其明显,例如,当船舶发生油耗异常时,机关主管人员可以及时发现,并配合“中远集运船舶全球动态监控系统”的使用,合理判断和分析船舶在航状态,确定油耗异常的原因,防止燃油消耗形成恶性循环。通过燃油消耗监控平台的建立和使用,加强了对船舶燃油消耗的分析、评估以及船舶油耗的监控检查,还加大了船舶油料管理的现场监督力度,重新制订燃油消耗“动态”指标,进一步细化船舶油料消耗定额,使之更贴近船舶燃油消耗的实际情况。
      从整个公司的月度实际消耗总量上看,不仅控制在计划指标之内,还比同期和前期的消耗总量有了不少的节约,系统的成功推广和应用,使管理人员从繁琐的数字输入中解放出来,把精力集中在燃油的跟踪和科学监控上,燃油消耗明显的下降是系统使用效果的最好证明,这一成果凝聚了管理人员的心血和智慧,是中远集运坚持科学创新获得效益,依靠信息技术提高管理水平的又一成功实践。通过努力,中远集运2006年燃油消耗总量为258万吨,相比年初的指标节省了近7万吨。 

四、总结
      燃油消耗监控平台的成功实施,有效地降低了燃油的消耗量,减少了废气物质的排放量,作为一个大型的国企,显示了对世界、国家、环境、海洋负责任的态度。“中远集运燃油消耗监控平台”是一个基于我司多年管理经验和信息化建设相结合的应用系统,代表了当前集装箱船舶燃油管理的最高水平,但在上述系统的使用过程中,仍然存在问题,例如尽管制定了动态的燃油定额,并根据掌握的油耗信息进行相应的监控,但船舶的在港时间却是无法控制的,一旦在港拖延时间过长,为了保证班期,船舶势必加速航行,直接导致燃油消耗量的升高。对于这些问题,不仅仅要靠监控平台发挥作用,同时还需要各部门能够协调工作,采取有力措施,一是努力缩短船舶在港时间,确保船舶能按时离港;二是严格控制船舶航行时的主机转速,尽量避免船舶加速。船舶加速有的是船上自身所为,不愿降速,有的则是班期原因,要加速赶班。这就需要航线调度与燃油监督部门人员共同配合来监督船舶,只要加强监督,控制好船舶在港时间,就可以尽量避免加速,确保燃油消耗的正常。同时也建议能够采取降速航行的措施,在设计航线时采取分航段设计船舶速度的理念,即根据实际航程长短、来回挂港数量及港口停泊时间的不同分段设定船舶速度。在航线调整或重新制订航线时,在充分考虑其他因素的前提下,更多地从如何节约燃油的角度,规划和设计航线,以达到整体增加实际效益的目的,另外,制定公司的燃油应急预案—船舶降速计划也是必要的。
      逆水行舟,不进则退”,我们不断总结,发现不足,积极寻找对策,努力使中远集运燃油消耗监控平台保持强大的生命力。中远集运也将在交通部的正确领导下,坚持依靠科技开发和技术创新,在节能减排方面再创佳绩。

【专家简介】
      刘立波:刘老师是能源管理体系网能源专家顾问,中国能源管理体系标准发起人之一,自2005年开展能源管理体系研究工作。发起并起草了能源管理体系系列技术规范6份,包括:能源资源管理体系要求、能源资源管理体系实施指南、耗能耗材过程及节约潜力识别与评价指南、能源资源节约项目技术经济性评价指南、能源资源管理体系统计指南和节约型组织评价通则。
      著有《能源管理体系的建立与运行》、《节能管理法规标准实用手册》、《能源管理体系内审员教程》、参与编著《国际标准化组织ISO9001审核实践指南》、《管理体系认证审核典型案例分析与点评》。
 
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