面對(duì)IMO 2020限硫令，船舶運(yùn)營(yíng)商和船東面臨著難以抉擇的多項(xiàng)選擇,低硫燃料?脫硫塔?LNG?其他可替代系統(tǒng)?大考即將來(lái)臨，各種解決方法的分析也是“鋪天蓋地”，今天，跟大家探討一下船舶混合動(dòng)力/電力系統(tǒng)的可行性。

混合動(dòng)力系統(tǒng)已廣泛成功應(yīng)用

對(duì)于期望減少化石燃料消耗的船東而言，混合動(dòng)力和電氣化技術(shù)能夠提供一種有效的替代方式，而且具有多種優(yōu)點(diǎn)。

混合動(dòng)力系統(tǒng)指的是具備兩種或兩種以上能源共同發(fā)揮作用的推進(jìn)系統(tǒng)。在汽車領(lǐng)域，常見(jiàn)的一種混合技術(shù)應(yīng)用實(shí)例就是混合電動(dòng)車，電力推進(jìn)系統(tǒng)搭配常規(guī)內(nèi)燃機(jī)構(gòu)成了這種汽車的動(dòng)力總成。這種情況下，混合動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在節(jié)省燃油、改善性能以及降低排放等方面。相似的方案已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在了船舶設(shè)備領(lǐng)域，并且取得了良好的效果。

然而，許多長(zhǎng)途船舶仍然直接依靠柴油推進(jìn)，沒(méi)有使用電力推進(jìn)系統(tǒng)。這些船舶可以在推進(jìn)器和主機(jī)之間添加一個(gè)軸帶發(fā)電機(jī)，從而提升能效，優(yōu)化主機(jī)負(fù)載功率和排放。這種做法是給船舶安裝一種附加電力裝置，提升船舶能效，并為混合動(dòng)力改裝做好準(zhǔn)備。在混合動(dòng)力船上，具備逆變器技術(shù)的軸帶發(fā)電機(jī)在各種航速之下都能達(dá)到最佳推進(jìn)裝置控制，從而節(jié)省能源。

對(duì)于可以通過(guò)岸上供應(yīng)獲取電力的短途船舶而言，憑借傳動(dòng)技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)，它們能夠從當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)中取得清潔能源。船舶停靠在碼頭期間，主要發(fā)電機(jī)可以完全關(guān)閉，避免不必要的氮氧化物和碳排放以及噪音污染。

為什么“推薦”混合動(dòng)力系統(tǒng)

既然純粹依靠發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和技術(shù)改進(jìn)就能符合IMO 2020限硫法規(guī)的要求，船東又何必考慮混合動(dòng)力或者電力推進(jìn)船舶呢?

混合推進(jìn)系統(tǒng)使用柴油發(fā)電機(jī)給電池充電，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將電力傳輸?shù)诫妱?dòng)機(jī)上。與百分百使用化石燃料的動(dòng)力裝置或者需要通過(guò)岸電連接花費(fèi)大量時(shí)間充電的百分百電池動(dòng)力相比，混合動(dòng)力系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1、減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和復(fù)雜程度

因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)是用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)而非推進(jìn)器的，所以發(fā)動(dòng)機(jī)和SCR(可控硅)元件的尺寸都可以縮小。這也可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜程度，節(jié)省維修成本，同時(shí)減少噪音和排放。使用混合動(dòng)力系統(tǒng)還能夠改善船舶設(shè)計(jì)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)不必再與推進(jìn)系統(tǒng)連接在一起，柴油發(fā)電機(jī)的安放就可以不受限制。這種傳動(dòng)技術(shù)可以使傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行更加流暢，減少電流尖峰，如果出現(xiàn)峰值負(fù)荷，儲(chǔ)能裝置將處理這些電能。

2、提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率

在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以達(dá)到最高效的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)船舶停止航行或者低速航行時(shí)，發(fā)電機(jī)組就開(kāi)始給電池充電。當(dāng)船舶加速航行時(shí)，峰值功率就由電池產(chǎn)生。話句話說(shuō)，電動(dòng)機(jī)就是用來(lái)做它們最擅長(zhǎng)的事情，即提供高扭矩，電池則用來(lái)削減峰值功率，降低馬力需求，以提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

3、增強(qiáng)或者替換發(fā)動(dòng)機(jī)

如果船舶改裝一個(gè)更為高級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)(例如給一艘拖輪改裝一個(gè)Tier 4發(fā)動(dòng)機(jī))，馬力可能會(huì)受損，這時(shí)就可以用電池來(lái)提供額外的馬力。在其他改裝情況下，也可能會(huì)用一個(gè)電池和電力裝置來(lái)替換發(fā)動(dòng)機(jī)。在船舶替換備用發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)可以考慮這種選擇。

4、滿足港口運(yùn)營(yíng)要求

使用電池和電動(dòng)機(jī)能夠使船舶在停靠港口或者位于海上鉆井平臺(tái)時(shí)實(shí)現(xiàn)零排放。這種做法能夠滿足港口的排放標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)成為了歐洲港口的首選方案。

混合動(dòng)力系統(tǒng)也存在缺陷與風(fēng)險(xiǎn)

與所有先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用一樣，在使用混合動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)也需考慮潛在的缺陷和風(fēng)險(xiǎn)。

首先，混合動(dòng)力的成本比傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)要高，因?yàn)樾枰砑觾?chǔ)能裝置。但是，隨著電動(dòng)車的市場(chǎng)份額日益提高，電池成本正在逐步下降，有助于改善投資回報(bào)率。混合動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)很突出，很多情況下不到四年就可以獲得回報(bào)。

其次，如果配備了鋰離子電池，那么就需要考慮消防安全。設(shè)備供應(yīng)商可以采用細(xì)水霧、二氧化碳、泡沫或者干化學(xué)粉末等措施來(lái)解決火災(zāi)隱患，可按照特定需求為船舶定制解決方案。