《Results in Engineering》：Comprehensive evaluation of hydrogen-powered ships based on AHP-CV method
编辑推荐：
• 构建了用于氢动力船舶性能的四维指标体系。
• 提出了结合专家判断与数据客观性的层次分析法-变异系数法（AHP-CV）权重。
• 集成了云模型（cloud model）以处理性能评估中的不确定性。
• 在多个运行场景下评估了一艘真实氢动力船舶。
• 构建了用于氢动力船舶性能的四维指标体系。
• 提出了结合专家判断与数据客观性的层次分析法-变异系数法（AHP-CV）权重。
• 集成了云模型（cloud model）以处理性能评估中的不确定性。
• 在多个运行场景下评估了一艘真实氢动力船舶。
全球航运业正加速向绿色低碳转型，国际海事组织（International Maritime Organization, IMO）2023年船舶温室气体（greenhouse gas, GHG）减排战略要求2040年年度GHG排放较2008年至少减少70%，并于2050年左右实现净零排放。为满足排放法规，航运业加快替代动力推广。氢能因高能量密度、来源丰富和零碳排放成为关注重点。氢动力船通常以质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）为主，辅以锂离子电池和超级电容器构成混合动力系统。然而现有研究多局限于特定船型、燃料选项或子系统，缺乏全船级综合评价框架；同时权重确定过度依赖主观判断，难以反映指标数据变化。因此，研究人员构建覆盖环境、经济、稳定性和可靠性的四维指标体系，采用层次分析法（analytic hierarchy process, AHP）与变异系数法（coefficient of variation, CV）组合赋权，并集成云模型处理评价中的随机性与模糊性，以真实氢动力船为案例开展多工况评价。
在关键技术方法方面，研究人员建立环境、经济、稳定性、可靠性四维指标体系。通过十位专家按1—9 Saaty标度进行两两比较，采用几何平均聚合群体判断，进行一致性检验（CR<0.10）。利用z-score标准化处理指标，计算CV客观权重，并通过凸组合融合AHP-CV权重。采用云模型划分Poor、Fair、Average、Good、Excellent五个等级，利用正向云发生器计算隶属度。案例船舶为CCS级“三峡氢舟1”，钢铝复合双体船，长49.9 m、宽10.4 m，可载80名乘客和船员，PEMFC装机功率500 kW，压缩储氢压力35 MPa，总质量240 kg，数据来源于巡航、加速和靠泊三种典型工况。该部分方法未涉及试剂、培养或质粒构建操作。
研究结果包括以下小标题。3.1 案例船舶与数据描述：选定“三峡氢舟1”作为案例船，采集巡航、加速和靠泊三种工况下的技术参数与运行数据。3.2 AHP-CV云评估框架应用：权重计算表明环境维度总权重最高，其次为经济、稳定性、可靠性。环境维度中氢泄漏控制能力和生命周期碳排放权重最大；经济维度中初始投资和运维成本权重较高。与单纯AHP权重相比，AHP-CV组合权重使跨场景变异性较大的指标权重增加，稳定指标权重相对降低。3.3 结果与讨论：案例船综合得分82.35，对应“Good”等级。环境维度得分94.99最佳，可靠性85.11次之，经济73.37和稳定性72.44较低，是主要限制维度。经济维度中资本回收系数（capital recovery factor, CRF）得分最低，约53.93；稳定性中母线电压波动和削峰填谷能力得分较低，分别为66.74和70.69。可靠性各指标得分约80—81，表现均衡。3.4 敏感性分析：对准则层权重进行±20%扰动后，总分变化约-1.12%至+1.16%，所有情景仍保持“Good”等级。结果对环境和经济权重最敏感，对稳定性和可靠性权重变化相对不敏感，表明AHP-CV云模型框架具有稳健性。
讨论部分指出，AHP初始权重来自十位专家，存在主观性；指标体系主要覆盖可测量船系统性能，安全风险和人因因素未完整纳入；研究仅基于单船验证，通用性有限；未来可扩展至氢生产供应、基础设施、参数不确定性和先进能量管理等。研究结论翻译如下：本研究建立了集成AHP、CV和云模型的氢动力船综合性能评价框架，覆盖环境影响、系统可靠性、经济效率和运行稳定性四个维度，并应用于“三峡氢舟1”在巡航、加速和靠泊三种代表性工况。案例研究使用真实氢动力船的技术参数和运行数据，而非仅依赖假设模型或全仿真数据，证明了框架的实践可行性。结果一致表明该船总体性能为“Good”，在五级评价中总分约82.35。维度层面，该船环境性能优异、可靠性高，而经济性和稳定性得分相对较低，构成整体性能的主要约束。分析表明，经济短板主要由成本因素驱动，一个成本相关指标得分约54，拖累经济维度；稳定性维度中供电一致性问题导致得分偏弱。敏感性分析通过±20%权重扰动验证了评价稳健性，整体评级保持不变，且结果对环境和经济准则权重最敏感。该框架对氢动力船性能评估和性能改进具有稳健性与实用价值。
