船舶能效状态评估的方法研究对提高船舶营运经济性具有重要意义。船舶能耗模型的优化有利于提高船舶能效评估的准确度,为提高能耗模型的精度,本文从航行工况判断、关系曲线拟合和差分进化算法等方面对能耗模型进行改进,研究了基于改进能耗模型的船舶能效优化方法,获得了精度较高的油耗预测结果,为后续的能效评估方法提供理论基础,评估结果可为航行值班人员的能效管理提供辅助决策建议。首先,以某30万吨矿砂船的船舶运行记录作为研究基础,构建航行状态识别模型,提取定速航行状态的数据,结合主成分分析及K-means聚类法对海况环境进行航行工况划分,为后续分段能耗模型的构建奠定基础。其次,考虑到传统能耗模型不能及时调整模型参数来适应船舶当前状态的问题,基于上述分段航行工况,采用理论与实测数据相结合的方式对能耗模型进行改进,并利用实测数据进行验证,针对模型中的不确定变量:如摩擦阻力系数、推力减额系数、附体阻力系数以及伴流系数,对这些系数采用差分进化算法进行全局寻优,以此来提高能耗模型的精度。最后,根据改进的能耗模型,建立了多约束条件下的分段评估营运决策模型,提出各分航段的最佳航速优化措施,从而降低船舶航次能耗,有效提高船舶能效水平。结果显示:基于箱型图—差分进化算法的能效状态评估可以有效提高能效水平,分段评估后节省燃油31.61t,油耗量降低1.3%。