第63章 一条梦想的船(2/2)

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而船舶“混合动力”系统是指配备两种或两种以上动力源作为推进动力的系统。

目前，船舶混合动力系统主要是指通过主柴油机和电动机来驱动螺旋桨的动力系统，且电动机一般由发电机组、燃料电池或储能装置等驱动，而储能装置由蓄电池或超级电容器等组成。

船舶“混合动力”系统一般包括主柴油机、轴带发电机、齿轮箱、发电机组、配电板、变频器及其控制系统等，其具体构架和工作模式视实船具体情况而定，有的混合动力船舶还在上述基础上加入储能系统。

船舶“混合动力”系统的运行工作模式一般情况有3种：动力输出（power take-off，pto）、动力输入（power take-in，pti）和动力返回（power take home，pth）。

“先说说发电是怎么发电的！”曹世成手中的鼠标在显示屏上移动着。

动力输出（power take-off，pto）是指通过轴带发电机获取动力向船舶电网供电的模式，即发电模式。这是轴发的基本工作模式。

主机通过一体化齿轮箱驱动集成的永磁电机，电机工作于发电模式，利用两个永磁电机驱动器分别控制两个发电转矩，控制母线电压，再通过；两个逆变变流器把直流母线电压逆变成供全船可使用的三相交流电，逆变电源的输出频率恒定、电压恒定、谐波小于 5，完全满足船级社“规范”对于船舶电源的要求。

当船舶“下水航行”时，主机的剩余功率大，因此使用这种转矩控制型轴发可以使主机从怠速至额定转速范围内都能实现发电供电。此时，也可通过轴发向蓄电池组充电，待系统工作在 pti 模式下，蓄电池可放电提供能量，实现节能的目的。

动力输入（power take-in，pti）是指轴发由船舶电网获取动力向螺旋桨轴输出动力的模式，即电动机模式。该模式下自船舶电网获取的动力用于船舶推进，也就是“混合动力”模式。

有点儿像柴电潜艇的推进模式。

一体化齿轮箱所带的永磁电机工作于电动模式，由主发电机和蓄电池供电，转换轴发变流器为电动推进模式，通过独立的遥控手柄控制输出转矩的大小，实现“加力”模式。这种模式可以根据船舶对于航速的需求，通过合理选择主发与轴发的功率分配，有效提高船舶的机动性能。

例如内河船的主机选择不用预留比较大的“上水航行”应急功率，可以有效提升主机的负荷率值，这样既节约了造船成本，又使主机长期工作于高效模式，降低油耗，节能减排，延长主机寿命。

“混合动力还有一种特殊的模式，叫做动力返回。”

动力返回（power take home，pth）是 pti 的一种特殊形式。

该模式下主机处于故障状态，轴发代替主机推进，由于轴发功率较小，因此该模式下推进动力不足以保证船舶按正常速度航行，为保证船舶“舵效”，一般要求航速能够达到 7kn，只能维持船舶缓慢回港，也叫“带你回家”模式。

该模式下由推进电机单独驱动螺旋桨，类似于电力推进系统。pth 模式除在上述主机故障情况下“带你回家”，也可在主机正常而为达到节能目的时使用该模式，例如内河船舶处于“下水航行”航段时水流较大，船舶仅需很小的推力即可正常航行，该模式可以避免主机运行在低效区间，提升船舶经济性。

“混合动力系统推进工作模式与纯柴油机推进相比，在经济性、机动性、安全性、环保性等方面极具优势。”

“如果说我们的船首选功能的话，我主推这个混合动力系统！”曹世成做着最后总结。

“但是这种系统在小型船舶或者民用船只上有没有运用呢？”七兄妹中的最佳捧哏董博君同学适时的提出了自己的疑问。

给了一个鼓励的眼神儿，曹世成又打开了一个ppt。

“国外，尤其是欧洲，他们的船舶技术相对先进一些，环保理念也更超前，基于储能系统的混合动力船舶发展和应用较早，世界上第一艘混合动力拖轮‘carolyn dorothy 卡洛琳 多萝西’号在2009年1月下水，这条船长2377米，宽1036米，在美国长滩和洛杉矶港服役，主力是两台cummins qsk50柴油机，单台额定功率1342kw和2台cummins qsm11型柴油发电机组，每台额定功率300kw，配备了两组05mkw的铅酸电池。这条船拥有5000批马力的强劲动力，绿色环保还低噪音。”

翻了一页，曹世成指着另外一条船讲解道。

“2013年，一条当时世界最大的混合动力渡轮在德国与丹麦之间交付，船长142米，宽254米，船速最高999节，主动力是4台mak的8m32主机和1台man 的6l32\/44cr主机，总功率能到kw，总共配置了26mwh的三元锂电池。有了这套混合动力系统，德国与丹麦之间轮渡的成本大幅降低。”

“15年2月的时候，荷兰交付了一条配备1mwh三元锂电池的混合动力豪华游艇‘savannah’萨凡纳号，船长835米，宽125米，主动力是1台瓦锡兰9l20柴油机，额定功率1800kw，另配1台卡特彼勒c32型柴油发电机组和2台卡特彼勒c18型柴油发电机组，整体能节省30的燃料使用，而且操作更为灵活。”

“2017年的时候，挪威在首艘采用电池混合动力的近海平台补给船‘viking princess’号安装完成了一种混合能源系统，船上本来装了4台lng发动机，改装之后，储能系统取代了其中一台发动机，不仅能提供需要的功率，而且工作性能更稳定，每年还能实现co2减排13—18。”

“可以说，国外的混合动力船舶起步很早，也有了一些应用的实例。”

“反过来看我们国内，目前国内的混合动力船舶以基于变频轴发的混合动力系统为主，比如中船重工七一一所提供动力系统集成的粤海铁火车渡轮、5000吨级公务船（这个不能说太细）、载重吨mpv船、‘海港711’拖轮等。”

“以2016年的载重吨级多用途重吊船为例，该船首次装载了混合轴带系统，包括500kw周代变频及轴带发电机，是目前重吊领域最先进的环保节能型船舶。”

“而海港711拖轮，则采用双机双桨配置，配备两套轴带混动系统，可作用于pto、pti两种模式，有效提升动力系统灵活性，降低船舶能耗。”

“而国内最先进的技术应用，要属18年时候的成品展示了。”

“随着国内电池技术的发展以及环保法规的日益严格，基于储能系统的混合动力系统也在2018年7月投入了实战应用。”

“首艘入级ccs的电池混合动力游船—‘寰岛云帆’号，在太湖顺利通过试航。”

“这条船为满足三亚海域抗台风时需要具有的自持力持续航行至避风港，以及在异地避风期间不能停靠码头充电的特殊需求，量身定制了纯电池、油电及电池\/油电混合动力三种模式系统，能够满足全年所有情况的使用要求。”

“所以说，你们讨论的那些大床啊、空间啊什么的，都是浮云，这才是王道！好好想想！”

话毕，白朋的思绪要比其他人深得多。