船舶混合動力系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用策略

趙曉明

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，技術(shù)進步與環(huán)保面臨新的要求，這就要求必須要改進船舶動力系統(tǒng)。實際工作中因混合動力系統(tǒng)自身操作性能好、燃油使用效率高且在某些場合實現(xiàn)了零排放，因而備受相關(guān)部門關(guān)注?；诖耍槍Υ盎旌蟿恿ο到y(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用策略，本文進行了簡單的論述。

關(guān)鍵詞：船舶混合動力系統(tǒng);發(fā)展;應(yīng)用

引言

混合動力設(shè)備加裝于船舶動力系統(tǒng)，可以恒定速度輔助內(nèi)燃機實現(xiàn)驅(qū)動功能。即促使發(fā)電機為電網(wǎng)傳送電能，利用電網(wǎng)為發(fā)電機供電提供推動力。如果該系統(tǒng)應(yīng)用智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)管理，混合動力柴油機管理只要具備滿足動力需求條件就可以。此外，電力推動驅(qū)動也可結(jié)合船舶實際變化速度，優(yōu)化配電與發(fā)電。

1 船舶混合動力技術(shù)類型

1.1 柴油機混合推進余熱系統(tǒng)

船舶運行中要想更好的實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，提高制作技術(shù)、優(yōu)化船舶航行狀態(tài)與提高余熱利用能力等是重點，尤其是余熱回收其可行性比較高。現(xiàn)階段，一般情況下優(yōu)質(zhì)柴油機熱效率為50%，熱效率中摸排出冷卻水熱量占比超過20%，廢氣攜帶的熱量也達(dá)到30%。針對部分柴油機有較大的輸出功率，其余熱回收的經(jīng)濟性加重比較大，尤其是大量廢氣排放中，高溫廢氣如同高電勢，做功潛力大，因而此類余熱回收可用于加熱與制造淡水，亦或是用于蒸汽渦輪發(fā)電，充分提高其回收利用價值。

1.2 太陽能混合電力動力推進系統(tǒng)

該混合動力系統(tǒng)是利用太陽能、鋰電池及柴油機發(fā)電機組等進行混合推進與施工的系統(tǒng)，以此為船舶提供動力供應(yīng)。該混合動力系統(tǒng)設(shè)計充分體現(xiàn)了智能化技術(shù)的應(yīng)用。不同日照條件下，系統(tǒng)能夠?qū)Υ靶旭偹鑴恿ψ龀鰷?zhǔn)確計算，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)太陽能與柴油機組，在此基礎(chǔ)上節(jié)省電力能源，降低廢棄物排放量，保障節(jié)能效益。

1.3 混合動力超級電容推進系統(tǒng)

船舶電力推進系統(tǒng)中，超級電容混合動力系統(tǒng)主要包含混合供電電源、充電系統(tǒng)、駕駛操作控制、推進及控制等系統(tǒng)。此系統(tǒng)中超級電容往往是于蓄電池來講的，充電速度快且能夠在短時間內(nèi)有效進行充電工作。同時實際應(yīng)用中該系統(tǒng)沒有污染，且自身應(yīng)用噪音小，使得船舶行駛環(huán)境與舒適性得到有效提高。

2 船舶混合動力技術(shù)原理及應(yīng)用

2.1 柴油機混合余熱推進系統(tǒng)原理與應(yīng)用

柴油機余熱混合動力系統(tǒng)具體包含主機、軸帶發(fā)電機、動力透平發(fā)電機、廢氣鍋爐、電站管理系統(tǒng)及主機離合器等部分。該動力系統(tǒng)排氣熱能回收工作中，其與動力、熱煤及冷煤等三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，該回收技術(shù)主要用于船舶主機、發(fā)電機組生產(chǎn)動力、電能柴油機廢熱蒸汽生產(chǎn)還有空調(diào)用冷媒水等，利于提高資源使用效率，從根本上為節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)創(chuàng)造的條件。三聯(lián)產(chǎn)基本原理則是借助柴油機中燃油能量釋放，促使部分能量轉(zhuǎn)換為機械能并利用主軸實現(xiàn)輸出，為船舶行駛提供推力與電力。同時再將部分能量轉(zhuǎn)換為煙氣內(nèi)能，利用廢氣鍋爐形成飽和水蒸氣，這些蒸汽其中部分用于滿足船舶人員日常生活需求，更多的是為冷水機組提供熱源，為空調(diào)用7℃的冷媒水的生產(chǎn)提供保障。除此之外，主機冷卻介質(zhì)熱能也會用到少部分的能量，結(jié)合實際需求便于船舶實現(xiàn)正常加熱或冷水機組運行。

2.2 太陽能混合電力動力推進系統(tǒng)原理與應(yīng)用

相關(guān)單位深入研究太陽能動力船舶船體平臺，旨在集中分析論證船舶類型、船型設(shè)計方案及水動力性能研究等。其中，太陽能制氫與儲氫技術(shù)研究也是該推進系統(tǒng)研究的一項重點技術(shù)。太陽能動力船舶中，氫燃料電池是一種非常重要的儲能裝置，且該燃料電池自身儲能功效也比較好，混合使用太陽能與氫能基礎(chǔ)上，研究相應(yīng)的系統(tǒng)原理，太陽能接受與耗能裝置間制氫與儲氫裝置發(fā)揮著重要的橋梁作用，利于有效緩解太陽能量低密度性問題，打破時間與地域性束縛。

2.3 混合動力超級電容推進系統(tǒng)原理與應(yīng)用

基于超級電容混合冬季的船舶電力系統(tǒng)主要包含以下幾種系統(tǒng)，比如控制系統(tǒng)就相關(guān)混合供電電源、充電與推進系統(tǒng)，此外駕駛操作控制系統(tǒng)也是必不可少的。該供電電源是由電池堆及超級電容組等部分構(gòu)成，為系統(tǒng)儲能創(chuàng)造了條件，且傳船舶運行動力需求也會得到滿足。充電系統(tǒng)則是由智能自適應(yīng)及地面充電樁驅(qū)動裝置等部分構(gòu)成，有效為超級電容組充電。在此過程中，地面充電站驅(qū)動裝置的作用在于超級電容組需要充電時，有效處理交流整流并將交流電變?yōu)橹绷麟?，提高充電操作的有效性。智能化自適應(yīng)化控制系統(tǒng)主要指充電操作中，連接必須要準(zhǔn)確，確保電路暢通。駕駛操作控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測船舶操作與運行狀態(tài)，結(jié)合駕駛者操作指令完成驅(qū)動操作任務(wù)。而相關(guān)推進系統(tǒng)則主要為混合動力系統(tǒng)供電電源發(fā)揮能源轉(zhuǎn)換作用，為交流電動機供應(yīng)所需電源，以此確保駕駛者有效控制船舶，保障船舶有效行駛的驅(qū)動力。船舶混合動力系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)包含電堆控制裝置與系統(tǒng)控制器等部分，利用現(xiàn)場總線模式有效連接并協(xié)調(diào)操作控制與現(xiàn)場控制等系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上確保不同工況條件下優(yōu)化處理混合動力系統(tǒng)供電目標(biāo)，為系統(tǒng)有效運行奠定良好的基礎(chǔ)。相對而言，該混合動力系統(tǒng)有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，利于從根本上行實現(xiàn)無排放與無污染的目標(biāo)，且此過程中噪音也比較小，從而為船舶駕駛及人員提供了安靜舒適的工作環(huán)境，從整體上實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，居民生活水平不斷提高，與此同時環(huán)保意識也日益提高。此種環(huán)境下，船舶航運行業(yè)只有順應(yīng)時代潮流才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)?，F(xiàn)階段，船舶混合動力系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的研究，對船舶動力系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有非常重要的意義。船舶混合動力系統(tǒng)設(shè)計與實際應(yīng)用中，系統(tǒng)設(shè)計種類多，各混合動力系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)勢特點也存在一定的差異。因而系統(tǒng)實際設(shè)計與應(yīng)用中，可結(jié)合船舶自身運行需求優(yōu)化調(diào)整設(shè)計方案，增強混合動力系統(tǒng)的設(shè)計的有效性，為船舶混合動力系統(tǒng)應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

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