船舶对环境的污染现状日益严峻,以往船东大多只考虑了燃油经济性,而环保法规的陆续出台使得现在需要对污染排放加以控制。柴电混合推进兼顾了主机推进的经济性和电力推进的操纵性,可以降低污染排放,是一种比较新颖的推进形式。而如何平衡经济效益和污染排放,也成为了船舶混合推进领域内的研究热点之一。因此,以“海洋石油681”柴电混合推进型船舶为研究对象,对混合推进系统动力分配问题进行了深入的研究。研究内容包括以下几个方面。针对该柴电混合推进系统的结构,构建了推进系统的数学模型,包括使用Froude分类方法并同时考虑拖带阻力的船舶阻力模型、采用荷兰B4-55型螺旋桨图谱的调距桨模型、使用经验公式的伴流与推力减额模型、基于台架试验数据的燃油消耗率及氮氧化物排放率模型和推进系统效率模型。基于多目标优化与整数规划的理论,构建了混合推进系统动力分配优化模型。混合推进系统动力分配问题是一个带有非线性约束和混合整数约束的多目标优化问题,给出了问题的决策变量,考虑经济指标和排放指标的目标函数及优化问题的等式和不等式约束条件。该模型的创新性在于细分了混合推进系统的功率流向,可以获得更为完善的优化求解结果。设计了一种用于求解动力分配问题的船舶动力分配算法,考虑7种典型的船舶工况,与NSGA-Ⅱ算法联合进行求解。其中处理混合整数约束的方法是通过计算某一工况下的有效方案来缩小搜索分支,对每种有效方案都计算去掉整数约束后的松弛问题的解,求解后合并所有的Pareto最优解并判断并删除其中受到支配的解,得到合并Pareto前沿。对合并Pareto前沿采用带偏好的多属性决策方法,为每种工况选出一个最优解当作最优方案,并同时分析了不同的权重向量对决策结果的影响。船舶动力分配算法的计算结果与仅优化燃油消耗的单目标优化算法在全速工况下相对比,其排放指标降低了 1.34%,经济指标略微上升0.65%,在兼顾经济的同时实现了船舶环保运行,能够有效地降低船舶污染排放,为实船应用提供了理论基础。