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从可持续性角度研究新建混合动力系统对滚装/卸货货船的影响 - 生命周期评估案例研究
要点
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估计了从制造到生命末期的资源，排放和影响。
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操作柴油发电机组和处理金属废料是重要的过程。
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确定了燃油消耗与影响类别之间的相关性。
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研究了生命末期情景对生态毒性潜力的影响。
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对混合动力系统的环境效益进行比较和验证。
摘要
海运对国际贸易至关重要。监管机构，船级社，船舶运营商，船东和其他利益相关者对其对环境的影响越来越关注。通过应用生命周期评估，本文旨在评估为滚装/滚卸货船设计的新型混合动力系统（即集成了锂离子电池，光伏系统和冷熨熨斗的电力系统）的影响。该研究是基于自下而上的集成系统方法进行的，该方法使用针对制造过程，大规模分解和寿命末期管理计划的优化的操作概况和背景信息。估计制造，运行，维护，拆卸和废料处理所需的资源，如金属和非金属材料和能源。 在运行中，1.76times;10^8 千克船用柴油被燃烧，释放一氧化碳，二氧化碳，颗粒物质，碳氢化合物，氮氧化物和二氧化硫，排放量为5-8个数量级。柴油发电机组的运行是与颗粒物或呼吸性无机健康问题，光化学臭氧产生，富营养化，酸化，全球变暖和人体毒性相关的影响类别的主要原因。处理金属废料对最重要的影响类别 - 生态毒性潜力负责。混合动力系统在大多数影响类别中的环境效益与载货船上的传统动力系统相比得到验证。使用情景分析验证了各个影响类别的估计结果。
关键词
生命周期评估（LCA）
对环境造成的影响
资源消耗
船用电力系统
集成系统方法
混合动力系统
介绍
在所有的运输方式中，海运一直占主导地位。它使全球80％以上的商品贸易成为可能[1]。这项业务本身非常复杂。它影响并受到影响通过
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立法例如国际海事组织（IMO）执行的海洋污染（MARPOL）附件VI 防止船舶空气污染条例和能源效率设计指数（EEDI）
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经济学，例如技术和燃料成本的资本投资，
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技术，如选择，系统设计和容器类型等
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例如效率，航行路线和速度。
业务涉及广泛的利益相关者，包括但不限于船东，经营者，建造商，船级社，权威机构，监管机构和研究人员。在任何情况下，能源效率和技术都是研究和开发的核心。科学发现至关重要，因为它们可以向利益相关者提供有见地的信息并协助他们做出决策。
一些研究领域已经被探索。例如，[2]研究了EEDI对液化天然气运输船未来推进系统设计的影响。根据运营数据，饲养者的能源效率由[3]评估，考虑到了航行速度，货物运输能力和在港时间和海上的时间。使用生命周期能源管理工具，集装箱船的能效由[4]估算，其中考虑了配置设计和运营概况。根据两艘相关船舶的实时运行情况，[5]探讨了通过缩短港口等待时间提高能效的潜力。一个人工神经网络（ANN）被应用[6]在开发燃料消耗预测模型以支持能效操作的决策。[7]开发了一个框架来帮助船东打破提高能效的障碍。[8]估计了涉及使用电池，柴油发电机和控制系统的起重机操作所需的燃料消耗。
关于原动机技术，柴油发动机已经进行了广泛的研究，涵盖了不同的方面。为了分析烟尘形成[9]，氮氧化物（NO X）的形成和废气再循环（EGR）的使用[10]，发动机负荷变化的影响[11]，开发了二冲程或四冲程发动机的燃烧模型，用于改善效率和降低NOx的先导喷射[12]，清除活塞顶部的流动和温度分布[13]，以及在各种发动机设置下的颗粒物质（PM）表征[14]。另外，还开发了用于在缓慢汽蒸条件下评估发动机性能的模型[15]，各种帆船场景[16]和基于零维方法[17]。[18]提出了可以用作发动机诊断工具的多维模型的概念。
已经激发了对技术优化和进步的探索。这包括余热回收（WHR），燃料电池，风力推进和冷熨，等等。例如，运营（在商业路线，船舶装饰，船体，螺旋桨和发动机性能方面），技术（包括螺旋桨编程，燃料滑阀，油耗和改装）和商业（如缓慢的汽蒸，速度和燃料消耗）优化工具由[19]审查。基于整体方法，[20]研究了先进的计算机辅助技术，用于船舶设计优化。[21]调查了通过排放控制区（ECA）过境的船舶的航行速度优化，。着眼于WHR，[22]研究了有机朗肯循环（ORC）系统的优化热力学和经济性能。涵盖基本原理，技术设计和经济方面，WHR技术由[23]审查。通过废热吸收和蒸汽压缩循环驱动的冷却系统分别建模和比较[24]。[25]比较了两种用于渡轮和滚装/滚卸（RoRo）货船的推进选择，即采用WHR系统和传统柴油发动机的双燃料发动机，从技术和经济的角度来看。集中研究一种集成WHR系统的柴油发动机，[26]研究了考虑各种控制变量的不同优化可能性。[27]介绍了采用各种燃料电池的船舶动力系统设计。文献[28]提出了一种结合柴油发电机，固体氧化物燃料电池，燃气轮机和吸收式热泵的海洋三联产系统。此外，[29]提出了在不同运行条件下集成柴油发动机，PV和电池系统的船舶动力系统的最佳尺寸确定方法。风力推进技术，包括Flettner转子和拖曳风筝模拟[30]除了 全文共37868字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
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