船舶电力推进系统

面向未来的灵活选择

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船舶电力推进系统——面向未来,灵活可变

电力推进具有很好的灵活性,是面向未来的选择。灵活性是推进系统的必备条件,因为航运中充满了不确定性。例如,灵活性可确保您免受可持续燃料在供应和成本方面不确定性的影响。如果您暂不确定是否有额外动力源支持内燃机,灵活性就必不可少。如果您不清楚将采用哪种运行模式,那么您也需要灵活性。

传统的柴电推进系统之所以如此灵活,是因为它有一大优势:发电机组只与电力推进系统进行电气连接。这样就更容易用新的动力源(如未来燃料发动机、电池或燃料电池)替换发电机组。

以下是船舶柴电推进系统的配置示例:

即使在未来,柴电推进系统仍然是以下船舶的首选 

  • 船上用电设备负荷较大的船舶,如邮轮
  • 具有多种航速工况的船舶,如近海船舶和特殊船舶。

当前的脱碳要求意味着有更多类型的船舶正在考虑采用电力推进。

瓦锡兰已向350多艘船舶交付了电力推进系统,包括拖轮、近海船舶、科考船和特种船,以及大型邮轮。

船舶电力推进系统的优势

降低排放

电力推进系统是环保之选,即便使用柴油发电机组也是如此。这是因为电力推进系统能使发电机组在最佳运行范围内运转,即使推进负载发生变化。因此,船舶采用电力推进系统可大大减少 氮氧化物/一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳和烟尘的排放量。

节省燃料

在螺旋桨转速较低的情况下,可根据功率需求调整在线发电机组的数量。发动机的运行效率得以提高,从而节省燃料。

低噪音和振动

电力推进驱动装置有着无可比拟的安静运行状态。

更可靠

船上的推进系统可以配置实现更好的冗余,从而使系统更加可靠。

响应运行需求

电动机能够在螺旋桨静止时提供很高的超扭矩。螺旋桨可在设计可运行区域内以各种转速和扭矩运行,而无其他限制。

更平稳的操纵和定位

电力推进系统具有出色的动态定位特性。在操纵和定位过程中,螺旋桨速度的变化和螺旋桨的反转都能以最佳的加速度进行。

出色的主电源质量

电力推进系统只产生较小的谐波或电压降,这意味着对主电源的干扰也很小。

更便于操作

船舶导航和指挥系统可自动控制电力推进驱动装置,也可从任何控制台进行手动控制。功能和运行状态都在监控之下,可避免操作失误和过载。

安装更简便,节省OPEX

为船舶选择电力推进系统而不是柴油机械推进系统,意味着柴油发动机和气缸的数量更少。系统还允许电动机恒速运行,减少磨损,从而降低维护成本,减少对备件的频繁需求——意味着节省成本。

有何缺点?

与机械推进相比,船舶电力推进确实有一个缺点:电力损耗。但其实损耗通常比人们所想的要小,下面链接的文章将解释为什么高损耗是误解

即便如此,电力推进凭借其灵活性仍是上佳选择。毕竟,您可以改变推进动力源的类型,同时让推进系统的其他部分保持原样。

转换器拓扑结构

船舶电力推进系统有三种基本形式:AC系统、DC系统,以及瓦锡兰专利的低损耗解决方案。瓦锡兰将基于您对船舶需求提出最佳的拓扑结构,这可能是基本形式的巧妙组合。

    AC系统 

    交流(AC)系统是最常见的柴电推进解决方案,采用低压(440/690V)或中压(6.6/11 kV)设置。AC系统将开关板,变压器和可控前端变频器(AFE)或二极管前端变频器(DFE)组合在一起,用于每个推进器。

    DC系统 

    直流(DC)系统正变得日益普及。DC系统总是采用低压(1000V)。其优点是可以连接变转速发电机组和蓄电池(始终为DC)。

    DC供电中枢是带有变频器模块组合式DC开关板,并不一定比AC供电中枢更小或更轻。

    重要的是要权衡DC系统可能具有的优势,尤其是对于混合动力推进系统而言。

    查看文章“直流或非直流,如何选择?”了解更多信息。

    低损耗解决方案

    瓦锡兰专利系统的“低损耗解决方案”减少了所需变压器的数量,降低了电力损耗,同时还增加了推进系统的冗余度。
    低损耗解决方案已安装200多套,是动态定位(DP)/近海船舶的市场标准。

    商船电力推进

    对于就推进解决方案的未来感到不确定的船东而言,电力推进系统是理想的选择。当船舶以不同的速度运行且船上耗电设备负荷较高时,电力推进系统的优势将更具吸引力。集散船、滚装船、短途航运纯汽车和卡车运输船(PCTC),以及小型油轮等商船将从电力推进系统中获益。

    Diesel-electric propulsion system on a Rubis asphalt carrier

    邮轮和渡轮的电力推进

    现代邮轮和渡轮大多采用柴电推进系统。这些系统具备众多优势,比如低噪音、无振动运行、机舱相关装载能力最大化、更经济运行(尤其是部分推进动力模式下效率的提高)、高度可靠性、可用性和冗余性、更低排放水平,以及减少磨损等。

    Seven Seas Voyager neu

    近海船舶的电力推进

    近海船舶、管道和电缆铺设船以及重型插桩式船舶的零速或低速运行时间较长,而且经常需要迅速变速,因此需要具有出色动态特性的推进系统,以支持操纵、移位和回转。

    Innovation

    特种船的电力推进

    特种船的理想推进系统是用变速可控的DC或AC电动机,直接或通过齿轮箱驱动螺旋桨。科考船、调查船和渔政船通常选择直接驱动,因为它是最可靠和低噪音的设计。 

    多用途船和破冰船需要动力性能优越的推进系统,以便灵活运用电机的扭矩-转速特性,直至螺旋桨静止时的高超扭矩。

    Sonne

    瓦锡兰海洋业务,共同交流