试论船舶新能源动力系统的现状及发展趋势

万靖 吉宏飞

摘 要：本文通过对船舶动力系统分类情况，以及相关的产业格局进行介绍，同时针对船舶柴油机在排放、振动、噪音等应用上存在的不足进行深究，对船舶新能源动力系统的现状，以及其未来的发展趋势进行探究，希望能够起到一些积极的参考作用。

关键词：船舶；新能源；动力系统；现状；发展趋势

根据相关资料显示，在当前的船舶动力研发系统中，占据垄断地位的仍旧是美国、日本这些国家，并且在蒸汽轮机、锅炉、燃气轮机和电力推进装置的制造上，也被这些国家的企业所掌控。在进一步的研究中发现，随着我国船舶新能源动力系统研究力度的不断强化，当前占据船舶动力系统较大比例的柴油机推进系统制造工作，也逐渐转移到我国。

1.船舶动力系统种类

在船舶的动力系统中，其主要由船舶主机、传动系统和推进系统所构成，是船舶上的重要设备。根据相关数据显示，其在全船设备的总成本中约占据35%的成本内容，在整体造价中，约达到20%的比例。在当前世界上，各类船舶动力系统的推进方式，主要可以分为以下这几种：

首先，往复式蒸汽机被蒸汽轮机推进系统所取代，紧接着，柴油机推进系统又取代了这种方式，在当前LNG船舶，以及核动力军船上，蒸汽轮机表现出了机动性、操纵性和简化性的特点；其次，柴油机推进系统已经演变成主要的船舶动力，在各类船舶上有较为优越的应用成效；然后，燃气轮机推进系统是上个世纪中叶商船上的主机，但是这项技术并未得到较大规模的推广，主要在军船上进行使用，是燃气轮机推进系统的主要设备；最后，截至到上世界九十年代，电力推进系统开始在船舶领域进行应用，除了军船之外，一些小型商船也开始使用，当然，根据相关数据显示，当前采用电力推进系统的船舶，其所占据的比例还有待提升。

2.船舶新能源动力系统的推广意义

当前的船舶动力装置系统中，柴油机动力装置的应用比例较高，但是其在节能、环保等方面还存在着一定的问题，所以，应用新能源动力系统，具有较强的意义：首先，在石油资源日渐枯竭的状况下，新能源能够发挥较好的可再生作用；其次，虽然航运界对于船舶柴油机的废气排放要求比较严格，但是一些老旧的柴油机，其排放性能越来越恶劣，尤其是那些内河船舶，带来的污染问题更加严重；最后，柴油机的自身结构，以及工作原理，决定了其噪声、震动问题，应用新能源动力系统，可以解决这方面的情况。

3.船舶新能源动力系统的应用、发展现状

3.1风能应用、发展现状

风能主要是将风作为动力来源，同时利用风力发电的形式来构成动力系统。在船舶的应用上，风能比较偏向于航行的主动力和辅助动力，当前只有少数船舶应用风力发电的技术内容。悬挂在货轮上的巨型风筝，具有较高的强度，且抗风化的能力较强，其在风力的作用下，为船舶提供一定的辅助动力。风帆的结构多为双层，并且风帆的内部，也会设置气室，借助牵引绳索，风帆能够与船体进行连接。在风帆的下面，会悬挂控制箱，该项装置主要是对风帆的飞行轨迹进行控制，与风帆有关的电子控制器件、机械驱动器，均在该装置中。当然，由于航道风力的约束，所以这项技术难以得到大规模的推广。

3.2太阳能应用、发展现状

在发展太阳能动力船舶的过程中，当前需要对以下这几项技术内容进行完善：第一，是太阳能动力船舶船体平台的研究工作，关于太阳能动力系统的整体布局，工作人员需要就船舶的类型、船型的方案等展开设计；第二，是高效率的太阳能光伏装置的研究，太阳能自身的能量密度不高，而太阳能光伏装置所发挥的效率转换作用，对于太阳能船舶而言至关重要；第三，大容量高输出功率的储能装置问题，要想确保大型船舶可以全天候的运行，仅仅依靠太阳能光伏装置远远不够，还需要设立太阳能储能装置；第四，在太阳能船舶的研究中，燃料电池是一项极具发展前景的研究内容。

3.3燃料电池应用、发展现状

在实际研究工作中，经过对柴油发电機组合燃料电池的功率进行对比后发现，燃料电池已经具备了同等的效果，并且在环保性和功率性的问题上，其所表现出的性能指标具有明显的优势。但是在进一步的调查中发现，当前燃料电池装置还处在研制的阶段，其产业化的程度有待提升，并且一套燃料电池的装置成本较高，所以只能在那些附加值较高的船舶上进行使用。与此同时，在对燃料电池这种新能源进行应用的时候，还存在着一些亟待解决的重要问题，如何减少损耗，提升功率，改善工艺，强化稳定性，都需要工作人员提出进一步的策略，在短期内进行大规模的推广还不太现实。

3.4生物质能应用、发展现状

生物柴油的应用，还局限在一些车用小型柴油机上。根据数据的对比发现，生物柴油要比柴油低10个左右的热值，但是其密度要高于柴油。当前，多数关于生物柴油的发动机，其研究的前提都是不对发动机作出任何的改变，以掺混一定量的生物柴油，对发动机的动力性能进行提升。但是在对这项技术进行应用的时候，一方面生物柴油的掺混比例不高，另一方面，生物柴油也会耗费一定量的粮食，所以很难在船舶动力系统上进行大规模的推广和应用。

3.5其它新能源的应用、发展分析

在前几年，相关研究人员提出了便携式船用发电机的构想，主要是对海流能进行应用，这样为船舶动力系统的小型化发展提供了理论依据；还有一种观点是利用水轮机发电设备，主要是借助江河自由水的落差，将水能转化为机械能，然后再将机械能转化为电能，这种新能源技术的适用性较为广泛，且所需要的能耗较小；最后，对于将LNG作为船用燃料的观点，也得到了国内外研究人员的一致重视，相关研究组织公开表示，如果这项技术得到推广，那么全球的航运界，有望在2030年后达到减排30%的目的。

总而言之，随着能源枯竭、污染加剧等问题的影响，各国都应该就船舶新能源动力系统的研究工作，我国应该给予相应的重视，推动新能源动力系统的发展，提出一些切实可行的发展举措，改善船舶的航运质量。

参考文献：

[1]熊天漪. 新能源船舶电力系统分布式控制策略研究[D].哈尔滨工业大学，2016.

[2]孙义存.船舶新能源动力系统现状与发展趋势[J].中国水运（下半月），2012，12（07）：87-88.

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