电力推进具有很好的灵活性,是面向未来的选择。灵活性是推进系统的必备条件,因为航运中充满了不确定性。例如,灵活性可确保您免受可持续燃料在供应和成本方面不确定性的影响。如果您暂不确定是否有额外动力源支持内燃机,灵活性就必不可少。如果您不清楚将采用哪种运行模式,那么您也需要灵活性。
传统的柴电推进系统之所以如此灵活,是因为它有一大优势:发电机组只与电力推进系统进行电气连接。这样就更容易用新的动力源(如未来燃料发动机、电池或燃料电池)替换发电机组。
以下是船舶柴电推进系统的配置示例:
即使在未来,柴电推进系统仍然是以下船舶的首选
当前的脱碳要求意味着有更多类型的船舶正在考虑采用电力推进。
瓦锡兰已向350多艘船舶交付了电力推进系统,包括拖轮、近海船舶、科考船和特种船,以及大型邮轮。
电力推进系统是环保之选,即便使用柴油发电机组也是如此。这是因为电力推进系统能使发电机组在最佳运行范围内运转,即使推进负载发生变化。因此,船舶采用电力推进系统可大大减少 氮氧化物/一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳和烟尘的排放量。
在螺旋桨转速较低的情况下,可根据功率需求调整在线发电机组的数量。发动机的运行效率得以提高,从而节省燃料。
电力推进驱动装置有着无可比拟的安静运行状态。
船上的推进系统可以配置实现更好的冗余,从而使系统更加可靠。
电动机能够在螺旋桨静止时提供很高的超扭矩。螺旋桨可在设计可运行区域内以各种转速和扭矩运行,而无其他限制。
电力推进系统具有出色的动态定位特性。在操纵和定位过程中,螺旋桨速度的变化和螺旋桨的反转都能以最佳的加速度进行。
电力推进系统只产生较小的谐波或电压降,这意味着对主电源的干扰也很小。
船舶导航和指挥系统可自动控制电力推进驱动装置,也可从任何控制台进行手动控制。功能和运行状态都在监控之下,可避免操作失误和过载。
为船舶选择电力推进系统而不是柴油机械推进系统,意味着柴油发动机和气缸的数量更少。系统还允许电动机恒速运行,减少磨损,从而降低维护成本,减少对备件的频繁需求——意味着节省成本。
与机械推进相比,船舶电力推进确实有一个缺点:电力损耗。但其实损耗通常比人们所想的要小,下面链接的文章将解释为什么高损耗是误解。
即便如此,电力推进凭借其灵活性仍是上佳选择。毕竟,您可以改变推进动力源的类型,同时让推进系统的其他部分保持原样。
船舶电力推进系统有三种基本形式:AC系统、DC系统,以及瓦锡兰专利的低损耗解决方案。瓦锡兰将基于您对船舶需求提出最佳的拓扑结构,这可能是基本形式的巧妙组合。
AC系统
交流(AC)系统是最常见的柴电推进解决方案,采用低压(440/690V)或中压(6.6/11 kV)设置。AC系统将开关板,变压器和可控前端变频器(AFE)或二极管前端变频器(DFE)组合在一起,用于每个推进器。
DC系统
直流(DC)系统正变得日益普及。DC系统总是采用低压(1000V)。其优点是可以连接变转速发电机组和蓄电池(始终为DC)。
DC供电中枢是带有变频器模块组合式DC开关板,并不一定比AC供电中枢更小或更轻。
重要的是要权衡DC系统可能具有的优势,尤其是对于混合动力推进系统而言。
查看文章“直流或非直流,如何选择?”了解更多信息。
低损耗解决方案
瓦锡兰专利系统的“低损耗解决方案”减少了所需变压器的数量,降低了电力损耗,同时还增加了推进系统的冗余度。
低损耗解决方案已安装200多套,是动态定位(DP)/近海船舶的市场标准。
对于就推进解决方案的未来感到不确定的船东而言,电力推进系统是理想的选择。当船舶以不同的速度运行且船上耗电设备负荷较高时,电力推进系统的优势将更具吸引力。集散船、滚装船、短途航运纯汽车和卡车运输船(PCTC),以及小型油轮等商船将从电力推进系统中获益。
现代邮轮和渡轮大多采用柴电推进系统。这些系统具备众多优势,比如低噪音、无振动运行、机舱相关装载能力最大化、更经济运行(尤其是部分推进动力模式下效率的提高)、高度可靠性、可用性和冗余性、更低排放水平,以及减少磨损等。
具有针对性的电力推进技术不但可帮助液化天然气运输船进入脱碳新时代,同时还可增加其载货能力。新一代混合电力推进的液化天然气运输船设计具有令人印象深刻的185kcbm载货能力,但其尺寸和排水量均不超出174kcbm船舶设计的标准范围。
该设计是行业广泛协作的成果。其五台瓦锡兰31纯燃气(Spark Gas)和双燃料发电机组可实现在此行业内的最佳效率和最低排放。
近海船舶、管道和电缆铺设船以及重型插桩式船舶的零速或低速运行时间较长,而且经常需要迅速变速,因此需要具有出色动态特性的推进系统,以支持操纵、移位和回转。
特种船的理想推进系统是用变速可控的DC或AC电动机,直接或通过齿轮箱驱动螺旋桨。科考船、调查船和渔政船通常选择直接驱动,因为它是最可靠和低噪音的设计。
多用途船和破冰船需要动力性能优越的推进系统,以便灵活运用电机的扭矩-转速特性,直至螺旋桨静止时的高超扭矩。