探讨未来船舶电力系统智能化的发展与实现

《装备维修技术》2021年第17期探讨未来船舶电力系统智能化的发展与实现
杨 明1 张䶮腾2 徐宗强3
（海装沈阳局驻大连地区第二军事代表室1，辽宁大连 116000；中国船舶重工集团公司第七0四研究所2，上海200000；
中国船舶重工集团公司第七0四研究所3，上海200000）
摘 要：近年来，我国航海领域发展水平日渐提升，尤其是在当今经济发展趋势下，应综合考虑船舶在经济发展中发挥的作用。

对此，船舶电力系统的智能化发展尤为重要，特别是在智能化及便捷化的大环境里，应将船舶电力系统向全面化、集成化方向发展，进而实现智能化的真正意义。

本文主要根据船舶电力系统结构特点与目前面临的挑战，简要分析未来船舶电力系统智能化的发展趋势。

关键词：船舶；电力系统；智能化；发展途径
船舶电力系统作为船只核心之处，是船只安全运行的保障之一。

而船舶电力系统属于一种由电网、配电、负载等多种设备组合而成的整体，电力系统的效能关乎到船舶电能的消耗、分配及传输情况，同陆地电网相比，船舶电力系统是一种相对独立的电网系统，具备负载电机容量大、输出线路相对较短及适用于恶劣环境等特点。

在当今智能化大环境下，将智能化理念融入到船舶电力系统当中是迫在眉睫的，更为船舶行业带来机遇于挑战，其船舶电力系统智能化不仅能够顺应当今环境发展，亦能节省很大经济成本。

一、船舶电力系统特点
（一）复杂的电网结构
船舶电力系统电网结构是将船用电缆于配电装置通过某种形式链接为一个整体，称呼为电网结构。

其结构的设计是否合理，直接关乎到供电网的安全性及可靠性，另外，提升船舶电力系统质量受很多条件制约，例如：配电方式及供电方式等。

目前，在我国现有船舶电力系统中，复杂多样的配电方式及供电方式在船舶中被广泛应用，构成复杂且精细化的船舶系统配电结构。

若根据电网的类型不同，大致可将供电装置分为四种：主点网、弱电网、应急电网、临时应急电网。

其电网连接方式为干线配电、环形配电、混合型配电等。

其电网复杂的结构是于电网中的直流、交流相互配电及电网保护程序，加大了电网的结构复杂。

另外，根据目前形势发展，新能源技术被广泛应用于船舶电力系统中，无疑又是加大了电网的结构复杂。

（二）自动化电站模式
目前，船舶电站多以交流电压为主，其船舶电能的品质受脉冲功率影响。

船舶自动化电站的运行模式是通过发电机组件、电站系统及发电机防护系统等设备组成的，例如船舶系统发电机自动启停技术、自动调频、欠压及电压过载保护皆是自动化模式的功能表现。

近年来，我国船舶技术领域的快速发展，一些先进技术帮助了船舶电站功能遇到的难题，例如：PLC技术及微机处理技术等，促使船舶电站在日常运行状态时工作流畅及维修便捷等。

二、船舶电力系统面临的挑战
（一）综合考虑电力系统设计
用途不同类型船舶在选择电力系统已有所不同，例如军队战舰等船舶的电力系统应考虑到持久性及可靠性，避免在实际应用过程中由于电力系统的问题造成困扰；民用及商用船舶则不相同，应考虑环保方面因素及经济价值因素等。

故此，船舶电力系统在用途选择过程中应将可靠性及效率性作为参照点。

（二）谐波电流污染
谐波是破坏电网质量的重要因素之一，谐波的产生于船舶电力系统中的电网非线性设备息息相关。

谐波不仅会破坏电网质量，亦能使电网出现压降现象，最终造成电力系统中的无功功率及有功功率的大量消耗。

另外，谐波电流在经过电力系统时会出现电压畸变现象，造成电力系统中的储存器及触发器收到损坏。

当然，谐波电流并不是不可避免的，可安装混合滤波器及有源电力滤波器等设备进行控制谐波电流。

三、未来船舶电力系统发展趋势
（一）新能源领域
随着科研水平发展，更多的新能源技术被人们所重视，因其具备经济成本低、效率高等特点被广泛应用于各行各业中。

目前，由于化石燃料的损耗，部分地区已出现枯竭现象。

例如：船舶电能方面，不应局限于传统工作理念，应改变传统发电模式，可利用太阳能技术、可燃冰及潮汐等多种新能源加以利用皆可转换电能，其产生的电能较传统发电技术更为清洁，正顺应了目前的发展形势。

（二）船舶综合电力系统
船舶电力综合系统是一种将日用设备所产生的电能通过统一的中央电站来供给，实现船舶能源供给统一化，通过中央电站来实现能源的使用情况，不是具备高效的工作方式，亦是未来船舶电力系统的发展趋势。

另外，船舶中的高压直流电力系统同样是日后发展方向，其运作方式是采用直流区域进行配电，不仅能够优化船体设计，还能实现电能的最佳管理。

将电网实现智能化，可重新定义电力系统的供电方式，使其具备灵活、可靠、安全和经济特点，例如：根据可视化技术实现多方位、多角度及多信息源进行融合呈现电力系统的最佳运行状态，为其提更辅助支持。

（三）信息安全化
信息安全技术，是船舶电力系统实现智能化的关键推动力，在电力系统复杂程度提升的同时，亦是影响电力系统使用效能的重要因素。

船舶电力系统中信息安全不仅包含发电、配电及用电，还包括电能安全性及高效利用。

故此，信息安全对船舶电力系统尤为重要，建立电力系统信息安全体系，完善信息安全补救措施，保障电力系统运行时能够安全可靠。

结语：
综上所述，本文根据船舶电力系统特点，结合当今大环境下船舶电力系统所面临的挑战，目前，船舶电站容量增大的同时，其电网结构更为复杂，为电力系统实现智能化发展给予阻碍，为此，应改变传统单一的供电方式，结合新能源供电技术，顺应时代发展的同时，亦能节约经济成本，相信在未来船舶电力系统实现智能化必将具备集成化设备形态。

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