試論船舶新能源動力系統的現狀及發展趨勢

萬靖 吉宏飛

摘 要：本文通過對船舶動力系統分類情況，以及相關的產業格局進行介紹，同時針對船舶柴油機在排放、振動、噪音等應用上存在的不足進行深究，對船舶新能源動力系統的現狀，以及其未來的發展趨勢進行探究，希望能夠起到一些積極的參考作用。

關鍵詞：船舶；新能源；動力系統；現狀；發展趨勢

根據相關資料顯示，在當前的船舶動力研發系統中，占據壟斷地位的仍舊是美國、日本這些國家，并且在蒸汽輪機、鍋爐、燃氣輪機和電力推進裝置的制造上，也被這些國家的企業所掌控。在進一步的研究中發現，隨著我國船舶新能源動力系統研究力度的不斷強化，當前占據船舶動力系統較大比例的柴油機推進系統制造工作，也逐漸轉移到我國。

1.船舶動力系統種類

在船舶的動力系統中，其主要由船舶主機、傳動系統和推進系統所構成，是船舶上的重要設備。根據相關數據顯示，其在全船設備的總成本中約占據35%的成本內容，在整體造價中，約達到20%的比例。在當前世界上，各類船舶動力系統的推進方式，主要可以分為以下這幾種：

首先，往復式蒸汽機被蒸汽輪機推進系統所取代，緊接著，柴油機推進系統又取代了這種方式，在當前LNG船舶，以及核動力軍船上，蒸汽輪機表現出了機動性、操縱性和簡化性的特點；其次，柴油機推進系統已經演變成主要的船舶動力，在各類船舶上有較為優越的應用成效；然后，燃氣輪機推進系統是上個世紀中葉商船上的主機，但是這項技術并未得到較大規模的推廣，主要在軍船上進行使用，是燃氣輪機推進系統的主要設備；最后，截至到上世界九十年代，電力推進系統開始在船舶領域進行應用，除了軍船之外，一些小型商船也開始使用，當然，根據相關數據顯示，當前采用電力推進系統的船舶，其所占據的比例還有待提升。

2.船舶新能源動力系統的推廣意義

當前的船舶動力裝置系統中，柴油機動力裝置的應用比例較高，但是其在節能、環保等方面還存在著一定的問題，所以，應用新能源動力系統，具有較強的意義：首先，在石油資源日漸枯竭的狀況下，新能源能夠發揮較好的可再生作用；其次，雖然航運界對于船舶柴油機的廢氣排放要求比較嚴格，但是一些老舊的柴油機，其排放性能越來越惡劣，尤其是那些內河船舶，帶來的污染問題更加嚴重；最后，柴油機的自身結構，以及工作原理，決定了其噪聲、震動問題，應用新能源動力系統，可以解決這方面的情況。

3.船舶新能源動力系統的應用、發展現狀

3.1風能應用、發展現狀

風能主要是將風作為動力來源，同時利用風力發電的形式來構成動力系統。在船舶的應用上，風能比較偏向于航行的主動力和輔助動力，當前只有少數船舶應用風力發電的技術內容。懸掛在貨輪上的巨型風箏，具有較高的強度，且抗風化的能力較強，其在風力的作用下，為船舶提供一定的輔助動力。風帆的結構多為雙層，并且風帆的內部，也會設置氣室，借助牽引繩索，風帆能夠與船體進行連接。在風帆的下面，會懸掛控制箱，該項裝置主要是對風帆的飛行軌跡進行控制，與風帆有關的電子控制器件、機械驅動器，均在該裝置中。當然，由于航道風力的約束，所以這項技術難以得到大規模的推廣。

3.2太陽能應用、發展現狀

在發展太陽能動力船舶的過程中，當前需要對以下這幾項技術內容進行完善：第一，是太陽能動力船舶船體平臺的研究工作，關于太陽能動力系統的整體布局，工作人員需要就船舶的類型、船型的方案等展開設計；第二，是高效率的太陽能光伏裝置的研究，太陽能自身的能量密度不高，而太陽能光伏裝置所發揮的效率轉換作用，對于太陽能船舶而言至關重要；第三，大容量高輸出功率的儲能裝置問題，要想確保大型船舶可以全天候的運行，僅僅依靠太陽能光伏裝置遠遠不夠，還需要設立太陽能儲能裝置；第四，在太陽能船舶的研究中，燃料電池是一項極具發展前景的研究內容。

3.3燃料電池應用、發展現狀

在實際研究工作中，經過對柴油發電機組合燃料電池的功率進行對比后發現，燃料電池已經具備了同等的效果，并且在環保性和功率性的問題上，其所表現出的性能指標具有明顯的優勢。但是在進一步的調查中發現，當前燃料電池裝置還處在研制的階段，其產業化的程度有待提升，并且一套燃料電池的裝置成本較高，所以只能在那些附加值較高的船舶上進行使用。與此同時，在對燃料電池這種新能源進行應用的時候，還存在著一些亟待解決的重要問題，如何減少損耗，提升功率，改善工藝，強化穩定性，都需要工作人員提出進一步的策略，在短期內進行大規模的推廣還不太現實。

3.4生物質能應用、發展現狀

生物柴油的應用，還局限在一些車用小型柴油機上。根據數據的對比發現，生物柴油要比柴油低10個左右的熱值，但是其密度要高于柴油。當前，多數關于生物柴油的發動機，其研究的前提都是不對發動機作出任何的改變，以摻混一定量的生物柴油，對發動機的動力性能進行提升。但是在對這項技術進行應用的時候，一方面生物柴油的摻混比例不高，另一方面，生物柴油也會耗費一定量的糧食，所以很難在船舶動力系統上進行大規模的推廣和應用。

3.5其它新能源的應用、發展分析

在前幾年，相關研究人員提出了便攜式船用發電機的構想，主要是對海流能進行應用，這樣為船舶動力系統的小型化發展提供了理論依據；還有一種觀點是利用水輪機發電設備，主要是借助江河自由水的落差，將水能轉化為機械能，然后再將機械能轉化為電能，這種新能源技術的適用性較為廣泛，且所需要的能耗較小；最后，對于將LNG作為船用燃料的觀點，也得到了國內外研究人員的一致重視，相關研究組織公開表示，如果這項技術得到推廣，那么全球的航運界，有望在2030年后達到減排30%的目的。

總而言之，隨著能源枯竭、污染加劇等問題的影響，各國都應該就船舶新能源動力系統的研究工作，我國應該給予相應的重視，推動新能源動力系統的發展，提出一些切實可行的發展舉措，改善船舶的航運質量。

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