２ｏ１７。∞ 新型混合动力电动船的发展现状浅析 高洁 （南通理工学院电气与能源学院，江苏南通，２２６００２） 摘要：“混合动力电动船”是利用能量转换器将两种或者两种以上的能量源的能力转换成电能作为船舶的主要动力源的船只。 本文主要介绍了一种风光能、电能互补的混合动力电动船，将其与原有柴油驱动电动船作比较，并对其现在发展受制约的原因 进行分析，为接下来进一步对其改造选定方向。 关键词：混合动力；电动船；动力系统 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎｅｗ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｈｉｐ Ｇａｏ Ｊｉｅ （Ｎａｎｔｏｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ，２２６００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：“Ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｏａｔ”ｉＳ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｔｏ ｔｗｏ ｏｒ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｗｏ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｈｉｐ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｗｉｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｏａｔ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｄｉｅｓｅｌ ｐｏｗｅｒｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｏａｔ ｆｏｒ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ａｎｄ ｉｔＳ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｎｏｗ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｔｈａｔ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉＳ，ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｅｘｔ ｆｕｒｔｈｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒ— ｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈｙｂｒｉｄ ｐｏｗｅｒ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｈｉｐ；Ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ０引言 “混合动力电动船”是利用能量转换器将两种或者两种以上 的能量源的能力转换成电能作为船舶的主要动力源的船只。随 着环境污染日益严重、能源日趋匮乏，摆脱对燃油的依赖，能够将 多种能源同时使用的驱动方式日益受到人们关注。在现代，此技 运营成本 废气排放 每小时烟气排放为 ７６８ｋｇ，其中Ｃ０排放 无废气排放 ６１ｋｇ。 以柴油６元几计算， 柴油机每小时运行花 电动每小时约１２０元 费２２０元 术最早被运用在潜艇上，主要是柴电和燃料电池混合动力，实践 发现将化学能先转换为电能再到动能，比先前的化学能到动能可 控性更强，同时能减少变速带来的能量损耗，大大提高潜艇动力。 ２０１０年意大利研制了混合动力游艇，该游艇混合了电池组、柴 油机和太阳能动力。新能源的进入，开启了船舶动力的绿色发展。 从表１可看出，在能耗方面，混合动力的能耗低，每年可节约 能源１２ｔ左右标准煤；废气排放方面，混合动力基本０排放，每 年减少烟气排放量３０７２ｔ，其中Ｃ０２排放也减少２４４ｔ。运营成本 方面，目前优势己一目了然，再加上在国际石油价格不断攀升，节 约成本的效果将更加明显。 １混合动力电动船优势分析 混合动力电动船是一个很好的过度产品。在能源日益缺乏的 今天，对船舶动力源的改造刻不容缓，要直接将原有的柴油直接 由电能、ＬＮＧ完全替换，那改造成本较高，且技术不成熟，很多船 舶甚至面临提前报废，从经济角度分析，这种改造不合适。由此混 合动力电动船优势体现出来，它可在原有柴油驱动电动船的基础 上进行改造，大大降低改造成本。同时它与传统柴油机船舶比较 也具备以下优势。 ２混合动力电动船动力系统的组成及不足 本文所设计的混合动力电动船是以电能作为驱动能，柴油机 发电组、动力电池、风光互补系统作为主要的电能来源。正常航行 时，由动力电池供电；风光互补系统在晴日里将太阳能和水上的 风能转换为电能储存于备用电池中，当主动力电池电不足时做备 用。柴油机发电组平时不工作，只在恶劣环境时，风光互补设备不 能启用，电池电量不足时，作为电能来源维持船的正常运行。系统 组成如图１所示。 例如：航速ｌＯｋｎ，推进动力９５ｋｗ，年航行时间４０００ｈ的船舶， 性能比较如表１所示。 表１性能比较１列表 传统动力推进船舶 混合动力电动船舶 能耗方面 取柴油一标准煤折算 取电池一标准煤折算系数为 （能量折算 系数为１．４５７ Ｏ．３４ 成标准煤） 柴油机实际每小时标 电动船舶每小时标准煤耗为 准煤耗为３７．２１７ｋｇ／ｈ ３４ｋｇ／ｈ 这样的结构有一定的经济性和环保性，但也有它的不足，便 是能源控制系统复杂。这个缺点，恰恰导致了混合动力船舶的发 展缓慢。 能源控制系统有动态检测、状态控制、协￣Ｕ－－－大模块组 －成。它需要通过动态监测模块对各环节不同时间的不同状态进行 检测，并将检测到的功率、电量、转速等数据送往控制模块进行分 析处理，根据不同的情况对各环节的开关量进行控制切换供电模 基金项目：市级课题基于无线充电的内河船纯电推技术研究。（ＧＹ１２０１５０２４）：省级课题纯电推内河船充电方式的研究。（１６ＫＪＤ５８０００１） ｌ８８ 目■■豳 块。同时协制模块负责监控整个过程，并在主控制单元控制 数据检测间隔时间的选定尤为关键。２、控制系统的控制能力。由 力不够时给予补充控制，确保系统正常稳定运行。 于所控制的不是单一信号，且对象变化组合种类多样，原有固定 模型的控制系统没有办法适应各种组合情况，导致控制效果不 佳，从而使节能的优势不能很好的体现。 ３结语 如果我们能检测出合适的数据采集时间并能建立能够自调节 的模糊控制系统，那么就能在一定程度上提高混合动力船舶的混合 供电系统，从而使混合动力电动船体现出优势，得到更好的发展。 参考文献 …电动汽车科技发展“十二五”专项规划． ｆ２】刘阳春，快速充电电动船，电世界，２０１２—１，５３． 【３】中兴进军汽车大功率无线充电和高端芯片领域．集成电路应 图Ｉ混合动力电动船系统组成图 用．２０１５一ｌ，４３． 从系统组成结构及工作原理不难看出制约混合动力电动船 发展的主要原因在于：ｌ、数据检测的精准，实用性。监测数据受 环境因素影响较大，从而影响数据的准确性。检测数据间隔时间 Ｉ４】张燃．陈磊田佳桑，等电动汽车充电系统对电网的影响及其高 频变压器的设计，四川电力技术，２０ｌ１．３４（３），５３—５６． 作者简介 较大会错过该测的变化点，实用性不强，影响控制效果；检测数 高洁（１９８３．５一）女，讲师＼工程师。硕士．主要研究方向自动控 据间隔时间小，将会大致控制系统计算数据量太大，是系统瘫痪。 制、无线充电技术等。 （上接第９２页） 以上但是达不到抗拉强度值，所以在这个期间要发生大量的塑性 在断口扫描照片分析得到为典型的韧性断裂，断口上有大量的韧 变形，由于缩颈的产生就会使得裂纹源位置产生复杂应力状态， 窝存在，从断裂机理上来看属于典型的微孔聚集型断裂。 由单向应力状态变为三向拉伸状态，由此产生多个裂纹，在裂纹 扩展过程中裂纹长大之间相互连接形成韧窝。在图中可以看到属 于等轴韧窝，是典型的韧性断裂。 图２ ４０００倍条件下接头断口ＳＥＭ微观组织 参考文献 【ｌ】于燕，杨海峰．张小盟．ＴＲＩＰ８００钢板点焊接头的组织和性 能Ｕ】．机械工程材料．２０ｌ３（９）：１３—１５． 【２】陈立伟，姜秋月，于燕等．镀锌钢板激光焊焊接接头组织与 图Ｉ不同焊接功率条件下抗拉强度关系 性能［Ｊ】．热加工工艺，２０１６，４５，（１５）：２２２—２２４． ３结论 在焊接速度为５ｍｍ／ｓ～９ｍｍ／ｓ，焊接功率为５５０Ｗ～６００Ｗ，离 焦量为一ｌｍｍ、Ｏｍｍ、＋ｌｍｍ的范围内ＴＲＩＰＳＯ０钢激光焊接时最佳工 作者简介 苗力青（１９７３．），男，河北张家口人，焊接责任师．大专，主要 研究锅炉压力容器压力管道承压设备的焊接技术及管理。 艺参数为焊接速度为７ｍｍ／ｓ，最焊接功率为５７０Ｗ，离焦量为一Ｉｍｍ。 在拉伸曲线中可以看出试件在断裂前发生大量的塑性变形， 陈立伟（通讯作者）（１９９０．０２．１５＿】．男．辽宁北票人．助教，硕士． 主要研究汽车用钢焊接性能。
