船舶混合动力系统的发展与应用策略

赵晓明

摘 要：随着社会经济的快速发展，技术进步与环保面临新的要求，这就要求必须要改进船舶动力系统。实际工作中因混合动力系统自身操作性能好、燃油使用效率高且在某些场合实现了零排放，因而备受相关部门关注。基于此，针对船舶混合动力系统发展与应用策略，本文进行了简单的论述。

关键词：船舶混合动力系统;发展;应用

引言

混合动力设备加装于船舶动力系统，可以恒定速度辅助内燃机实现驱动功能。即促使发电机为电网传送电能，利用电网为发电机供电提供推动力。如果该系统应用智能控制系统实现管理，混合动力柴油机管理只要具备满足动力需求条件就可以。此外，电力推动驱动也可结合船舶实际变化速度，优化配电与发电。

1 船舶混合动力技术类型

1.1 柴油机混合推进余热系统

船舶运行中要想更好的实现节能目标，提高制作技术、优化船舶航行状态与提高余热利用能力等是重点，尤其是余热回收其可行性比较高。现阶段，一般情况下优质柴油机热效率为50%，热效率中摸排出冷却水热量占比超过20%，废气携带的热量也达到30%。针对部分柴油机有较大的输出功率，其余热回收的经济性加重比较大，尤其是大量废气排放中，高温废气如同高电势，做功潜力大，因而此类余热回收可用于加热与制造淡水，亦或是用于蒸汽涡轮发电，充分提高其回收利用价值。

1.2 太阳能混合电力动力推进系统

该混合动力系统是利用太阳能、锂电池及柴油机发电机组等进行混合推进与施工的系统，以此为船舶提供动力供应。该混合动力系统设计充分体现了智能化技术的应用。不同日照条件下，系统能够对船舶行驶所需动力做出准确计算，适当地调节太阳能与柴油机组，在此基础上节省电力能源，降低废弃物排放量，保障节能效益。

1.3 混合动力超级电容推进系统

船舶电力推进系统中，超级电容混合动力系统主要包含混合供电电源、充电系统、驾驶操作控制、推进及控制等系统。此系统中超级电容往往是于蓄电池来讲的，充电速度快且能够在短时间内有效进行充电工作。同时实际应用中该系统没有污染，且自身应用噪音小，使得船舶行驶环境与舒适性得到有效提高。

2 船舶混合动力技术原理及应用

2.1 柴油机混合余热推进系统原理与应用

柴油机余热混合动力系统具体包含主机、轴带发电机、动力透平发电机、废气锅炉、电站管理系统及主机离合器等部分。该动力系统排气热能回收工作中，其与动力、热煤及冷煤等三联产技术的应用，该回收技术主要用于船舶主机、发电机组生产动力、电能柴油机废热蒸汽生产还有空调用冷媒水等，利于提高资源使用效率，从根本上为节能减排目标的实现创造的条件。三联产基本原理则是借助柴油机中燃油能量释放，促使部分能量转换为机械能并利用主轴实现输出，为船舶行驶提供推力与电力。同时再将部分能量转换为烟气内能，利用废气锅炉形成饱和水蒸气，这些蒸汽其中部分用于满足船舶人员日常生活需求，更多的是为冷水机组提供热源，为空调用7℃的冷媒水的生产提供保障。除此之外，主机冷却介质热能也会用到少部分的能量，结合实际需求便于船舶实现正常加热或冷水机组运行。

2.2 太阳能混合电力动力推进系统原理与应用

相关单位深入研究太阳能动力船舶船体平台，旨在集中分析论证船舶类型、船型设计方案及水动力性能研究等。其中，太阳能制氢与储氢技术研究也是该推进系统研究的一项重点技术。太阳能动力船舶中，氢燃料电池是一种非常重要的储能装置，且该燃料电池自身储能功效也比较好，混合使用太阳能与氢能基础上，研究相应的系统原理，太阳能接受与耗能装置间制氢与储氢装置发挥着重要的桥梁作用，利于有效缓解太阳能量低密度性问题，打破时间与地域性束缚。

2.3 混合动力超级电容推進系统原理与应用

基于超级电容混合冬季的船舶电力系统主要包含以下几种系统，比如控制系统就相关混合供电电源、充电与推进系统，此外驾驶操作控制系统也是必不可少的。该供电电源是由电池堆及超级电容组等部分构成，为系统储能创造了条件，且传船舶运行动力需求也会得到满足。充电系统则是由智能自适应及地面充电桩驱动装置等部分构成，有效为超级电容组充电。在此过程中，地面充电站驱动装置的作用在于超级电容组需要充电时，有效处理交流整流并将交流电变为直流电，提高充电操作的有效性。智能化自适应化控制系统主要指充电操作中，连接必须要准确，确保电路畅通。驾驶操作控制系统能够实时监测船舶操作与运行状态，结合驾驶者操作指令完成驱动操作任务。而相关推进系统则主要为混合动力系统供电电源发挥能源转换作用，为交流电动机供应所需电源，以此确保驾驶者有效控制船舶，保障船舶有效行驶的驱动力。船舶混合动力系统中，控制系统包含电堆控制装置与系统控制器等部分，利用现场总线模式有效连接并协调操作控制与现场控制等系统，在此基础上确保不同工况条件下优化处理混合动力系统供电目标，为系统有效运行奠定良好的基础。相对而言，该混合动力系统有明显的应用优势，利于从根本上行实现无排放与无污染的目标，且此过程中噪音也比较小，从而为船舶驾驶及人员提供了安静舒适的工作环境，从整体上实现节能减排的目标。

结束语

综上所述，随着社会经济的快速发展，居民生活水平不断提高，与此同时环保意识也日益提高。此种环境下，船舶航运行业只有顺应时代潮流才能实现可持续发展目标。现阶段，船舶混合动力系统设计与应用的研究，对船舶动力系统实现节能减排目标具有非常重要的意义。船舶混合动力系统设计与实际应用中，系统设计种类多，各混合动力系统设计的优势特点也存在一定的差异。因而系统实际设计与应用中，可结合船舶自身运行需求优化调整设计方案，增强混合动力系统的设计的有效性，为船舶混合动力系统应用奠定良好的基础。

参考文献

[1]黄兴，石磊，卫卫.船舶混合动力系统的发展与应用[J].船舶，2019，30（01）：40-48.

[2]刘世伟.船舶混合动力系统的发展与应用策略[J].农业技术与装备，2019（02）：30-31+34.

[3]张益敏，陈俐，朱剑昀.混合动力船舶动力装置及能量管理研究综述[J].舰船科学技术，2018，40（05）：1-7.