船舶混合動力系統的發展與應用策略

趙曉明

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，技術進步與環保面臨新的要求，這就要求必須要改進船舶動力系統。實際工作中因混合動力系統自身操作性能好、燃油使用效率高且在某些場合實現了零排放，因而備受相關部門關注?；诖?，針對船舶混合動力系統發展與應用策略，本文進行了簡單的論述。

關鍵詞：船舶混合動力系統;發展;應用

引言

混合動力設備加裝于船舶動力系統，可以恒定速度輔助內燃機實現驅動功能。即促使發電機為電網傳送電能，利用電網為發電機供電提供推動力。如果該系統應用智能控制系統實現管理，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，電力推動驅動也可結合船舶實際變化速度，優化配電與發電。

1 船舶混合動力技術類型

1.1 柴油機混合推進余熱系統

船舶運行中要想更好的實現節能目標，提高制作技術、優化船舶航行狀態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?，F階段，一般情況下優質柴油機熱效率為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到30%。針對部分柴油機有較大的輸出功率，其余熱回收的經濟性加重比較大，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

該混合動力系統是利用太陽能、鋰電池及柴油機發電機組等進行混合推進與施工的系統，以此為船舶提供動力供應。該混合動力系統設計充分體現了智能化技術的應用。不同日照條件下，系統能夠對船舶行駛所需動力做出準確計算，適當地調節太陽能與柴油機組，在此基礎上節省電力能源，降低廢棄物排放量，保障節能效益。

1.3 混合動力超級電容推進系統

船舶電力推進系統中，超級電容混合動力系統主要包含混合供電電源、充電系統、駕駛操作控制、推進及控制等系統。此系統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有效進行充電工作。同時實際應用中該系統沒有污染，且自身應用噪音小，使得船舶行駛環境與舒適性得到有效提高。

2 船舶混合動力技術原理及應用

2.1 柴油機混合余熱推進系統原理與應用

柴油機余熱混合動力系統具體包含主機、軸帶發電機、動力透平發電機、廢氣鍋爐、電站管理系統及主機離合器等部分。該動力系統排氣熱能回收工作中，其與動力、熱煤及冷煤等三聯產技術的應用，該回收技術主要用于船舶主機、發電機組生產動力、電能柴油機廢熱蒸汽生產還有空調用冷媒水等，利于提高資源使用效率，從根本上為節能減排目標的實現創造的條件。三聯產基本原理則是借助柴油機中燃油能量釋放，促使部分能量轉換為機械能并利用主軸實現輸出，為船舶行駛提供推力與電力。同時再將部分能量轉換為煙氣內能，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，為空調用7℃的冷媒水的生產提供保障。除此之外，主機冷卻介質熱能也會用到少部分的能量，結合實際需求便于船舶實現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原理與應用

相關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、船型設計方案及水動力性能研究等。其中，太陽能制氫與儲氫技術研究也是該推進系統研究的一項重點技術。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上，研究相應的系統原理，太陽能接受與耗能裝置間制氫與儲氫裝置發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原理與應用

基于超級電容混合冬季的船舶電力系統主要包含以下幾種系統，比如控制系統就相關混合供電電源、充電與推進系統，此外駕駛操作控制系統也是必不可少的。該供電電源是由電池堆及超級電容組等部分構成，為系統儲能創造了條件，且傳船舶運行動力需求也會得到滿足。充電系統則是由智能自適應及地面充電樁驅動裝置等部分構成，有效為超級電容組充電。在此過程中，地面充電站驅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為直流電，提高充電操作的有效性。智能化自適應化控制系統主要指充電操作中，連接必須要準確，確保電路暢通。駕駛操作控制系統能夠實時監測船舶操作與運行狀態，結合駕駛者操作指令完成驅動操作任務。而相關推進系統則主要為混合動力系統供電電源發揮能源轉換作用，為交流電動機供應所需電源，以此確保駕駛者有效控制船舶，保障船舶有效行駛的驅動力。船舶混合動力系統中，控制系統包含電堆控制裝置與系統控制器等部分，利用現場總線模式有效連接并協調操作控制與現場控制等系統，在此基礎上確保不同工況條件下優化處理混合動力系統供電目標，為系統有效運行奠定良好的基礎。相對而言，該混合動力系統有明顯的應用優勢，利于從根本上行實現無排放與無污染的目標，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境，從整體上實現節能減排的目標。

結束語

綜上所述，隨著社會經濟的快速發展，居民生活水平不斷提高，與此同時環保意識也日益提高。此種環境下，船舶航運行業只有順應時代潮流才能實現可持續發展目標。現階段，船舶混合動力系統設計與應用的研究，對船舶動力系統實現節能減排目標具有非常重要的意義。船舶混合動力系統設計與實際應用中，系統設計種類多，各混合動力系統設計的優勢特點也存在一定的差異。因而系統實際設計與應用中，可結合船舶自身運行需求優化調整設計方案，增強混合動力系統的設計的有效性，為船舶混合動力系統應用奠定良好的基礎。

參考文獻

[1]黃興，石磊，衛衛.船舶混合動力系統的發展與應用[J].船舶，2019，30（01）：40-48.

[2]劉世偉.船舶混合動力系統的發展與應用策略[J].農業技術與裝備，2019（02）：30-31+34.

[3]張益敏，陳俐，朱劍昀.混合動力船舶動力裝置及能量管理研究綜述[J].艦船科學技術，2018，40（05）：1-7.