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“限硫令”大考,混合动力船能否脱颖而出

   2019-09-05   来源:中国船检   

   面对IMO 2020限硫令,船舶运营商和船东面临着难以抉择的多项选择低硫燃料?脱硫塔?LNG?其他可替代系统?大考即将来临,各种解决方法的分析也是“铺天盖地”,今天,跟大家探讨一下船舶混合动力/电力系统的可行性。

 
  混合动力系统已广泛成功应用
 
  对于期望减少化石燃料消耗的船东而言,混合动力和电气化技术能够提供一种有效的替代方式,而且具有多种优点。
 
  混合动力系统指的是具备两种或两种以上能源共同发挥作用的推进系统。在汽车领域,常见的一种混合技术应用实例就是混合电动车,电力推进系统搭配常规内燃机构成了这种汽车的动力总成。这种情况下,混合动力的优点体现在节省燃油、改善性能以及降低排放等方面。相似的方案已经越来越广泛地应用在了船舶设备领域,并且取得了良好的效果。
 
  然而,许多长途船舶仍然直接依靠柴油推进,没有使用电力推进系统。这些船舶可以在推进器和主机之间添加一个轴带发电机,从而提升能效,优化主机负载功率和排放。这种做法是给船舶安装一种附加电力装置,提升船舶能效,并为混合动力改装做好准备。在混合动力船上,具备逆变器技术的轴带发电机在各种航速之下都能达到最佳推进装置控制,从而节省能源。
 
  对于可以通过岸上供应获取电力的短途船舶而言,凭借传动技术和储能技术,它们能够从当地电网中取得清洁能源。船舶停靠在码头期间,主要发电机可以完全关闭,避免不必要的氮氧化物和碳排放以及噪音污染。
 
  为什么“推荐”混合动力系统
 
  既然纯粹依靠发动机设计和技术改进就能符合IMO 2020限硫法规的要求,船东又何必考虑混合动力或者电力推进船舶呢?
 
  混合推进系统使用柴油发电机给电池充电,然后通过驱动装置将电力传输到电动机上。与百分百使用化石燃料的动力装置或者需要通过岸电连接花费大量时间充电的百分百电池动力相比,混合动力系统具有以下优势:
 
  1、减小发动机尺寸和复杂程度
 
  因为柴油发动机是用来驱动发电机而非推进器的,所以发动机和SCR(可控硅)元件的尺寸都可以缩小。这也可以降低发动机的复杂程度,节省维修成本,同时减少噪音和排放。使用混合动力系统还能够改善船舶设计,因为发动机不必再与推进系统连接在一起,柴油发电机的安放就可以不受限制。这种传动技术可以使传动系统运行更加流畅,减少电流尖峰,如果出现峰值负荷,储能装置将处理这些电能。
 
  2、提升发动机效率
 
  在混合动力系统中,发动机可以达到最高效的运行状态。当船舶停止航行或者低速航行时,发电机组就开始给电池充电。当船舶加速航行时,峰值功率就由电池产生。话句话说,电动机就是用来做它们最擅长的事情,即提供高扭矩,电池则用来削减峰值功率,降低马力需求,以提升发动机效率。
 
  3、增强或者替换发动机
 
  如果船舶改装一个更为高级的发动机(例如给一艘拖轮改装一个Tier 4发动机),马力可能会受损,这时就可以用电池来提供额外的马力。在其他改装情况下,也可能会用一个电池和电力装置来替换发动机。在船舶替换备用发电机和辅助发动机时可以考虑这种选择。
 
  4、满足港口运营要求
 
  使用电池和电动机能够使船舶在停靠港口或者位于海上钻井平台时实现零排放。这种做法能够满足港口的排放标准,已经成为了欧洲港口的首选方案。
 
  混合动力系统也存在缺陷与风险
 
  与所有先进技术的应用一样,在使用混合动力系统时也需考虑潜在的缺陷和风险。
 
  首先,混合动力的成本比传统推进系统要高,因为需要添加储能装置。但是,随着电动车的市场份额日益提高,电池成本正在逐步下降,有助于改善投资回报率。混合动力的优点很突出,很多情况下不到四年就可以获得回报。
 
  其次,如果配备了锂离子电池,那么就需要考虑消防安全。设备供应商可以采用细水雾、二氧化碳、泡沫或者干化学粉末等措施来解决火灾隐患,可按照特定需求为船舶定制解决方案。

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