一种新型船用混合动力系统设计
关于船舶混合动力系统的发展与应用
关于船舶混合动力系统的发展与应用1. 引言1.1 船舶混合动力系统的概念船舶混合动力系统是指在船舶上同时使用不同种类的动力装置来驱动船体前进的动力系统。
这种系统结合了传统的燃油动力和电动动力，以实现更高效率和更环保的船舶运行方式。
船舶混合动力系统的核心思想是根据船舶的不同工况和性能要求，灵活地选择和切换不同的动力装置，以最大程度地提高整体效率和降低运行成本。
船舶混合动力系统的优势在于可以灵活地选择不同动力装置来适应不同的航行工况，如低速巡航、高速航行、靠泊、停泊等，从而达到节能减排的目的。
混合动力系统还可以提高船舶的动力输出效率，减少噪音和振动，提升航行平稳性和舒适性。
船舶混合动力系统的出现不仅符合航运业的可持续发展要求，也是船舶动力技术的一个重要突破，将为船舶运输行业带来革命性的变革和发展。
1.2 船舶混合动力系统的意义船舶混合动力系统的意义在于提高船舶的能源利用效率，减少二氧化碳和其他有害气体的排放，推动船舶行业朝着更加环保和可持续的方向发展。
随着全球环境问题日益严重，航运业也受到了越来越多的关注，要求船舶在减少污染和节约能源方面承担更多责任。
船舶混合动力系统可以结合多种不同的动力来源，如传统的柴油引擎、液化天然气发动机和电动机等，根据航行的需求灵活调整使用不同的动力源，以达到最佳的节能和减排效果。
这样不仅可以降低燃料成本，提高船舶的经济性，还可以减少温室气体和大气污染物的排放，对保护海洋环境和改善空气质量都具有积极的意义。
船舶混合动力系统的意义还在于推动船舶技术的创新和发展，促使船舶制造商和船东不断提高船舶的环保水平，积极应对国际和国内环保法规的要求，为航运业可持续发展提供技术支持和解决方案。
船舶混合动力系统的意义不仅在于个体船舶的节能减排，更在于对整个航运行业的引领和影响，促使其向着更加绿色和环保的方向发展。
2. 正文2.1 船舶混合动力系统的技术原理船舶混合动力系统是指将多种不同类型的动力装置结合在一起，以实现更高效的动力传递和更低的燃料消耗。
某型电力推进LNG双燃料动力船燃气供应系统设计
LNG双燃料动力船的供气系统FGSS因其服务对象不同，在不同的动力装置中会有不同的特点。
就目前船舶LNG 燃料动力装置技术现状而言，有两种技术路线：高压LNG 燃气柴油机动力和低压LNG 燃气柴油机动力。
在高压供气系统中，300bar 左右燃气压力由LNG 增压泵获得。
LNG 从燃料舱储罐中被低压泵输出后经高压泵对其进行增压，增压以后的LNG 再用乙二醇水等进行加温汽化，然后送至GVU 单元中进行流量调节，最终送至高压双燃料低速二冲程柴油机主机中。
同时，该高压供气系统也可以向四冲程双燃料发动机提供6bar 的燃气。
低压供气系统，可以给比较早发展的四冲程双燃料发动机提供6bar 燃气，也可以设计成向近些年新发展WIN G&D 公司的XDF 型低速二冲程柴油机（包括MAN 公司正在研发的ME-GA 型）提供16bar 燃气。
某型船动力装置配置如常规的双燃料DFDE 电力推进装置一样，某型船动力系统上海振华重工（集团）股份有限公司 谷林春某型电力推进LNG 双燃料动力船燃气供应系统设计绿色技术 Green Technology采用双燃料柴油机发电，经配电板、变压器、变频器、推进电机以及减速齿轮箱推动螺旋桨产生动力。
双燃料柴油机采用四冲程中速DF机，船舶电站采用三相690V/50Hz电制，电推主机采用两台4.5MW吊舱式推进电机。
主发电机选型方案为：WARTSILA 6L 34/40DF×4，港口停泊发电机为MAN 23/30DF×1。
动力装置燃气供应系统GHTT双燃料动力船舶的FGSS系统主要功能是向双燃料柴油机提供满足一定压力、温度和流量需要的燃气。
从船用燃气供应系统的组成环节来看，需要有加注环节、储存环节、汽化环节以及向DF机供气（GVU）环节。
在设计上，将该系统储存环节泄漏的热量降至最低，以确保尽可能长的舱内LNG保持时间。
本项目船的燃气供应系统FGSS主要组成包括：LNG加注站、LNG燃料储罐及连接空间TCS、LNG燃料泵、LNG汽化器、燃气加热器、BOG压缩机、燃气缓冲罐、GVU燃气阀组、N2吹洗管线、乙二醇水泵、乙二醇水加热器、乙二醇膨胀柜、通风系统、控制系统、可燃气探测系统以及火灾报警系统组成。
船舶新燃料LNG_动力系统改装的设计分析
2023年·第4期·总第205期船舶新燃料ＬＮＧ动力系统改装的设计分析马超超１ 郑 健１ 郑志敏２（１． 中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 ２０００１１； ２． 意大利船级社（中国）有限公司 上海 ２０００４０）摘 要：…随着国际社会对低碳减排日益重视，液化天然气（liquefied…natural…gas,…LNG）燃料作为目前最重要的过渡清洁能源受到较多关注，已有一些船东开始对船队进行清洁燃料动力改装，但对于大型船舶新燃料动力系统的改装有一定考验与难度。
该文以15…000标准箱大型集装箱船LNG 动力改装为例，以LNG 燃料舱、主机、发电机及锅炉、供气系统、加注系统和辅助系统等为主要研究对象，分析研究新燃料系统改装的一些设计方法，为当下新燃料动力系统的船只改装提供设计方法作为参考。
关键词：船舶新燃料；低碳减排；LNG 动力；改装；设计方法中图分类号：U664.1………文献标志码：A………DOI ：10.19423/ki.31-1561/u.2023.04.089Design and Analysis of Retrofitting of New Fuel LNG Power System for ShipsMA Chaochao 1 ZHENG Jian 1 ZHENG Zhimin 2(1. Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China ；…2. RINA(China) Co., Ltd., Shanghai 200040, China)Abstract: With the increasing emphasis of the international community on low-carbon and emission reduction, LNG fuel, as the most important transitional clean energy, has received more attention. Some shipowners have begun to retrofit their fleets with clean fuel power, but there are some difficulties in the retrofitting of fuel power systems for large ships. The LNG power retrofitting of a 15 000 TEU large container ship has been examined to analyze and study several design methods for the retrofitting of the new fuel system by focusing on the LNG fuel tank, main engine, generator and boiler, gas supply system, filling system and auxiliary system. This study can provide a design method as a reference for the ship retrofitting of the new fuel power system.Keywords:…new fuel for ships; low-carbon and emission reduction; LNG power; retrofit; design method收稿日期：2023-05-16；修回日期：2023-06-12基金项目：上海市科委科技创新行动计划（20dz1207002）作者简介：马超超（1986-），男，本科，工程师。
柴电混合动力船舶推进系统方案评估
3
能效优化建议
针对能效较低的推进系统，提出能效优化的建议 ，提高船舶的节能性能。
05
基于环境影响的评估方案
环境影响评估模型的建立
基于生命周期评估法
01
从原材料开采、生产制造、使用运营、报废处理等环节分析不
同推进系统的环境影响。
建立环境影响评估指标体系
02
包括大气环境、水环境、土壤环境、资源消耗、生态影响等方
及建议
01
引言
研究背景和意义
柴电混合动力船舶推进系统是一种节能、环保的船舶动力系统，具有高效、低排 放、低噪音等优点，符合当前船舶工业的发展趋势。
随着全球船舶市场的不断扩大和船队规模的不断增长，柴电混合动力船舶推进系 统的应用也越来越广泛，因此对其进行方案评估具有重要的现实意义和实际应用 价值。
06
基于安全性的评估方案
安全性评估模型的建立
建立综合考虑船舶运行环境、船体结构、推进系统性能等因素的安全性评估模型， 采用层次分析法、风险矩阵等方法对各因素进行权重赋值。
设立不同工况下的安全性评估指标，包括航速、航程、风浪等级等，根据实际运行 需求，对不同工况进行安全性评估。
结合专家意见和历史数据，对各因素进行综合分析，构建适用于混合动力船舶的安 全性评估模型。
05
04
环保性能优化
建议通过选择低排放和低噪音的发动 机、减少废弃物排放等方式优化环保 性能。
THANKS
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考虑推进系统的效率
在建立评估模型时，需要充分考虑推进系统的效率，包括传统柴油 机、电动机、柴电混合动力系统等。
能量损失的量化
通过对各种推进系统的能量损失进行量化，能够更准确地评估不同 系统的能效。
不同推进系统的能效对比分析
小功率内河船舶油电混合动力系统的建模及仿真研究
小功率内河船舶油电混合动力系统的建模及仿真研究席龙飞;张会生【摘要】本文提出了一种可用于内河小艇的混合动力系统.按照模块化建模思想,建立了混合动力系统中各典型部件的数学模型,并在Simulink平台上建立了该系统的动态仿真模型.针对该混合动力系统的运行特点,利用所建的模型进行系统动态性能仿真分析,实现了电机起动和柴电联合驱动的工作过程,验证了模型的可行性.这能为小型内河船艇的新能源改造提供一种解决方案,也为混合动力船的理论研究和控制策略设计提供一种实用的建模方法.【期刊名称】《机电设备》【年(卷),期】2014(031)002【总页数】5页(P23-27)【关键词】船舶;混合动力;建模;仿真【作者】席龙飞;张会生【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】U664.16随着国内智能电网和港口岸电设施的不断发展，内河船舶的电动化有望成为未来的发展趋势。
于是，在近年来国内光伏产业大规模发展的背景下，一大批以太阳能电动系统为主体的油电混合动力船面世了。
但是这些“混合动力船”通常只能实现电动机和柴油机的交替驱动，而优化机桨匹配、实现双机并联等多模式工作的特性并未得到体现。
因此，本文针对某型内河公务艇的工作特点和功率需求，结合舰船联合推进技术、汽车混合动力技术的思想，提出一种新的船舶油电混合动力系统。
内河公务艇一般功率较小，多数时间航行在拥挤、多桥的航道内，需要频繁加减速，特别适合混合动力系统多模式工作的特性。
本文的主要内容是建立该系统的动态性能仿真模型，并进行仿真分析，为油电混合动力船在动力系统设计和控制策略设计方面进一步优化研究提供基础。
本文引入动态贝叶斯网络理论，提出基于动态性和可修复性的可靠性建模分析技术。
在模型方面，用贝叶斯网络能有效地刻画系统的动态行为、修复行为。
在此基础上建立系统任务可靠性数学模型，运用MATLAB软件中贝叶斯网络工具箱并编写MATLAB计算语句，输入有关元件致命性故障的故障率与修复率进行求解，实现推进装置的任务可靠性数值仿真。
新能源船舶动力系统研发项目可行性分析报告
新能源船舶动力系统研发项目可行性分析报告一、项目背景随着全球对环境保护的重视和对可持续发展的追求，传统船舶动力系统所带来的环境污染和能源消耗问题日益凸显。
新能源船舶动力系统作为一种创新的解决方案，具有巨大的发展潜力和市场需求。
在此背景下，开展新能源船舶动力系统的研发项目具有重要的战略意义。
二、项目目标本项目旨在研发一种高效、可靠、环保的新能源船舶动力系统，以满足船舶行业对节能减排和可持续发展的需求。
具体目标包括：1、提高船舶动力系统的能源利用效率，降低燃料消耗和运营成本。
2、减少船舶尾气排放，降低对环境的污染，符合国际和国内的环保标准。
3、增强船舶动力系统的可靠性和稳定性，提高船舶的航行安全性。
三、市场分析1、市场需求随着全球航运业的发展和环保法规的日益严格，对新能源船舶动力系统的需求不断增长。
特别是在短途航运、内河航运和沿海渔业等领域，新能源船舶具有广阔的应用前景。
2、竞争态势目前，新能源船舶动力系统市场仍处于发展初期，竞争相对较小。
但随着技术的不断进步和市场的逐渐成熟，未来可能会有更多的企业进入该领域，竞争将逐渐加剧。
3、市场趋势未来，新能源船舶动力系统将朝着高效、智能、集成化的方向发展，同时，与新能源相关的配套设施和服务也将不断完善。
四、技术可行性分析1、现有技术基础目前，新能源技术在汽车、航空等领域已经取得了一定的成果，为新能源船舶动力系统的研发提供了借鉴和参考。
同时，船舶工程领域的相关技术也在不断发展和进步，为项目的实施提供了技术支持。
2、关键技术难题新能源船舶动力系统的研发面临着一些关键技术难题，如电池能量密度和充电时间、燃料电池的成本和寿命、电力推进系统的效率和可靠性等。
然而，通过与科研机构和高校的合作，以及持续的研发投入，这些技术难题有望逐步得到解决。
3、技术路线选择综合考虑各种新能源技术的特点和应用前景，本项目拟采用以电池和燃料电池为主，结合超级电容和混合动力技术的方案，以实现船舶动力系统的高效、可靠和环保运行。
船用多系统集装箱式动力电池单元及其系统架构
船用多系统集装箱式动力电池单元及其系统架构
船用多系统集装箱式动力电池单元及其系统架构是指一种适用于船只的动力电池组装单元和其所使用的系统架构。
这种船用多系统集装箱式动力电池单元通常由多个动力电池模块组成，这些模块装在一个集装箱中。
每个模块都包含多个电池单元，并通过连接器连接在一起。
系统架构通常包括以下组件：
1. 动力电池模块：由于船舶需要大量的能量储存，因此采用多个动力电池模块，并将其安装在集装箱中，以满足需求。
2. 电池管理系统（BMS）：BMS用于监控、控制和管理动力电池的工作状态。
它可以监测每个电池单元的电压、电流和温度，以确保它们的工作在安全范围内。
3. 能量转换系统：能量转换系统将储存的电能转换为机械或电动能源，以供船只使用。
它包括逆变器、DC-DC转换器和电机驱动器等组件。
4. 控制系统：控制系统负责监控和控制船舶的能量管理。
它可以根据需求调整能量转换系统的工作模式，并优化能量利用率。
5. 冷却系统：由于动力电池在工作过程中会产生热量，因此需要一个冷却系统来控制温度。
这可以通过液体或风扇冷却来实现。
船用多系统集装箱式动力电池单元及其系统架构的设计有助于提高船只的能源效率和可靠性。
它允许动力电池的模块化和可扩展性，并提供了先进的能量管理
功能，以满足不同类型船只的需求。
船舶柴电混合动力系统轴带电机不同起动方式的仿真研究
船舶柴电混合动力系统轴带电机不同起动方式的仿真研究张艺川1,2，赵同宾1,2，周晓洁1,2，郭丰泽1,2(1. 上海齐耀科技集团有限公司，上海 200090；2. 中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海 200090)摘要: 柴电混合动力推进系统的电力推进（PTH）模式是将轴带电机作为电动机运行并单独驱动螺旋桨推进，作为紧急推进的一种有效方式，能加强船舶运行的可靠性。
在切换至 PTH 模式时，轴带电机不能自启动，必须借助其他方式。
应用 AMESim 软件，对船舶柴电混合动力系统进行建模并稳态校核，仿真计算 PTH 模式下轴带电机不同起动方式对系统性能的影响，研究轴带电机稳定起动的控制策略。
仿真结果可为船舶柴电混合动力系统的设计提供参考和指导。
关键词：动力系统；柴电混合；轴带电机中图分类号：U664 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7619(2016)S1 – 0134 – 05 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7619.2016.S1.024Simulation study on performance of diesel-electric hybrid propulsionsystem in booster modeZHANG Yi-chuan1,2, ZHAO Tong-bin1,2, ZHOU Xiao-jie1,2, GUO Feng-ze1,2(1. Shanghai Qi Yao Science and Technology Group Co. Ltd. , Shanghai 200090, China;2. Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute, Shanghai 200090, China)Abstract: PTH Mode means that shaft generator independently drives propeller in Diesel-Electric Hybrid Propulsion System, which can be used in case of emergency and enhance ship reliability. As shaft generator cannot start by itself, it must rely on other device. This study, based on a verified model in AMESim, simulates the system performance by different start-ing methods in PTH mode. Moreover, it designs strategies about steady starting of shaft generator. Results of this study can be used as design reference of Diesel-Electric Hybrid Propulsion System.Key words: propulsion system；diesel-electric hybrid；shaft generator0 引言柴电混合动力推进是由柴油机和轴带电机混合推进的新型动力模式。
日本Tonbo混合动力船
参数
船 长 ：０ ３ 米
船 宽 ： 米 ８
吃水 ： 米 ２ 船 高 ： 米 ４
载 客 ： ０ － ５ｊ ２ ０ ２ ０ｋ ．
航 速 ：０ １节
电 池 ： 电 锂 材 质 ： 合 金 铝
推 进 系 统 ： 阳能 电动 混合 太
注 重 船 用 绿 色 和 环 保 技 术 开发 的 日 本 Ｅ ｏ Ｍａｉ ｏ ｃ ｒ ｅ Ｐ ｗｅ公司 ， 近 推 出了一款 ｎ 最
速倒 退 。
年９ ， 月 目前 Ｅ ０ 与 其 它 几 家 国 际 公 司 ｃ正 合 作 开 发 ， 些 公 司 包 括 Ｓ ｐ Ｇ ｏ ｐ 这 ａａ ｕ 、 ｒ
ＫＥ Ｓ ｓ ｅ ｓ Ｉ ｙ ｔｍ
、
Ｏｈ ｒ ａ ｉ ｌ Ｓ ｌ Ｓ ｉ ｒ ｏｉ Ｃ ｐｔ 和 ｏａ ａ ｒ ａｌ ｏ
人 ， 行 期 间所 有 的 废 物 保 存 在 艇 内 。 航
尽 管 “ 拓 者 ” 艇 真 正 参 加 “ 洋 开 潜 跨
可 以对 锂 电池 进 行 充 电 ． 由于 模 组 的重 量
较 轻 ， 通 过一 种 特 别 的 控 制 系统 进 行 移 可
动 。 矮 桥 下 通 过 或 风 力 较 大 时 ． 降 低 从 可
模 组 的 高 度 ； 变太 阳能 电池 模 组 的方 向 改
能 最 大 程 度 地 吸 收 太 阳能 ： 了不 遮 挡 乘 为 客 的 视 线 ， 可 以 升 高 太 阳能 电 池 模 组 。 还
可 从 中获 益 。 但 波 利 的 模 型 还 存 在 一 些 明显 的缺
潜 艇 设 计 方 案 。 据 竞 赛 要 求 ， 计 的潜 根 设
艇在 跨 洋 航 行 时要 尽量 贴 海床 行 驶 ， 尽 并
船舶LNG双燃料动力系统改造论证
长江船运主力船型清洁能源推进系统关键技术及示范应用长航集运8303轮LNG动力系统改造方案论证介绍课题编号:2013BAG25B03子课题编号：2013BAG25B03-04—02任务书版本:长江航运科学研究所2015。
4.28介绍内容1.项目主要任务及目标2。
清洁能源推进系统总体架构3.约束性技术指标论证4.长航集运8303轮改造方案5.对后续工作的建议1.项目主要任务及目标针对长江内河船运主力船型,开展清洁能源推进系统的关键技术及示范应用研究.通过船舶推进系统的优化论证，构建清洁能源推进系统的总体配置，实现清洁能源推进系统的能效管理与控制，建立清洁能源推进系统的安保体系和船岸信息交换模式，完成7000t散货船的实船示范应用。
通过长江主力船型清洁能源主推进系统研究、清洁能源管理系统开发、LNG 维护系统的应用研究、清洁推进系统安保体系研究、LNG加注系统的研究及清洁能源推进系统制造标准的研究，形成完整的清洁能源主推进系统及配套系统的样机，并在一艘7000t级散货船上做实船验证.实船验证效果如下：与传统主推进系统比，示范船--(1）主推进系统的CO2排放减少18%以上，NO X排放减少30%以上;（2）降低燃料成本20%以上,燃油替代率达到70％以上；（3）示范7000t散货船比国际公约要求的能效设计提高10％以上；2。
清洁能源推进系统总体架构2。
1适用于船舶推进系统的清洁能源▲风能——量小、不稳定×▲太阳能——能量密度低×▲生物质能—-在中短期内无望形成产业链×●电力推进——是否真清洁在于电从哪里来a岸基→蓄电池→电机推进√关注[受蓄电池储能密度制约,暂不适用大功率］国务院《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》:动力电池模块的能量密度，至2015年达到150Wh/kg，至2020年达到300Wh/kg.本船吴淞—阳逻43300kWh→电池模块145t。
说明书-LNG动力船冷能综合利用系统设计
LNG 动力船冷能综合利用系统设计说明书作品内容简介本作品是基于“温差发电技术”和“自适应智能梯级利用技术”，设计的冷能综合利用系统（见图1，图2，图3，图4）。
本作品可减少LNG 动力船供气系统的冷能损失，解决目前LNG 动力船对海洋生态环境造成的冷污染，提高LNG 动力船的综合经济效益。
其基本思路是：根据母型船正常工况下的LNG 以及船舶主机耗气量和废气的流量及温度分别确定冷源和热源所具备的冷量和热量，据此设计温差发电装置。
并将部分冷能先后通过主换热器，主冷媒循环系统，主流量控制阀，辅换热器，辅冷媒循环系统，辅流量控制阀到达各个耗冷装置。
其中，主流量控制阀来控制管路中冷媒的总体流量，辅流量控制阀控制各个辅冷媒循环系统中的冷媒流量，各个耗冷装置都装有传感器分别反馈至各个耗冷装置主管的辅流量控制阀调节流量来达到预设温度。
关键词：温差发电梯级利用LNG 动力船的冷能利用自适应智能系统图1模型正视图图2模型侧二视图图3模型第一层视图图2模型第二、三层视图1研制背景及意义现阶段，能源结构、环境问题已经日益成为制约世界经济可持续发展的一个因素，而且船舶燃料油价格较高，且其燃烧排放物中有害气体的含量难以满足国际公约有关规定。
为了优化能源结构与保护环境，世界发达国家都在积极开发清洁能源。
在航运业，液化天然气(Liquified Natural Gas，LNG)作为一种清洁、经济高效的能源越来越受到青睐，再加上各国的能源政策使得21世纪被称为“天然气世纪”。
近年来，内河方面出现了非常多的小型LNG动力船，远洋方面也出现了大型LNG动力船(如：北欧有许多大型近海LNG动力船，美国TOTE公司订造的大型LNG动力集装箱船即将下水)。
随着LNG在船舶应用方面的发展，LNG船舶逐渐增加，然而LNG船舶在使用LNG燃料时，存在大量的冷能损失的问题，从环保节能的角度上来看，如果能够充分利用这部分的高品质能量，对于提高LNG船舶的燃气效率来说是极其重要的。
新能源船舶动力系统研发项目计划书
新能源船舶动力系统研发项目计划书一、项目背景随着全球对环境保护的重视程度不断提高，传统燃油船舶所带来的环境污染问题日益凸显。
为了减少船舶尾气排放对大气和海洋生态的破坏，新能源船舶动力系统的研发成为了当前船舶行业的重要发展方向。
同时，随着新能源技术的不断进步，如电池技术、燃料电池技术、太阳能技术等，为新能源船舶动力系统的实现提供了技术支持。
二、项目目标本项目的主要目标是研发出一款高效、可靠、环保的新能源船舶动力系统，以满足船舶在不同工况下的动力需求，并实现节能减排的目标。
具体目标包括：1、提高能源利用效率，相比传统燃油动力系统，能源消耗降低至少 30%。
2、减少尾气排放，实现有害气体（如氮氧化物、硫氧化物等）的零排放。
3、增强动力系统的可靠性和稳定性，确保船舶在海上的安全运行。
4、降低动力系统的成本，提高其在市场上的竞争力。
三、项目团队项目团队由船舶工程、电气工程、能源工程、机械工程等多个领域的专业人才组成，具备丰富的研发经验和技术实力。
项目负责人：＿____核心成员：＿____、＿____、＿____、＿____四、项目进度计划本项目计划在_____年内完成，具体进度安排如下：第 1 年：1、完成市场调研和技术可行性研究。
2、确定新能源船舶动力系统的总体设计方案。
第 2 年：1、进行关键零部件的研发和测试。
2、搭建实验平台，进行系统性能测试。
第 3 年：1、优化动力系统设计，解决测试中发现的问题。
2、进行小规模试生产，并在实船上进行安装和调试。
第 4 年：1、对试生产的动力系统进行性能评估和改进。
2、开展大规模生产的准备工作。
第 5 年：1、实现新能源船舶动力系统的大规模生产和销售。
2、对产品进行售后服务和技术支持。
五、技术方案1、动力源选择综合考虑能量密度、充电时间、使用寿命等因素，选择锂离子电池作为主要动力源，并结合太阳能板进行辅助充电，以提高能源利用效率。
2、电机驱动系统采用高效的永磁同步电机作为驱动电机，通过先进的控制算法实现精确的转速和扭矩控制，提高动力系统的性能和效率。
国内外混动电推进船实例
国内外混动电推进船实例近年来，随着环保意识的增强和能源问题的日益凸显，混动电推进船成为国内外船舶行业的热点之一。
混动电推进船是一种结合传统燃油推进和电动推进的技术，既能满足航行需求，又能减少环境污染。
下面将介绍几个国内外的混动电推进船实例。
国内的混动电推进船实例是中国船舶工业集团有限公司研制的“中船重工号”远洋混动电推进船。
该船采用柴油发电机组和锂电池组相结合的混合动力系统，能够在不同航行工况下实现燃油和电能的灵活转换。
这种混动电推进系统不仅具有高效节能的特点，还能减少氮氧化物和颗粒物等有害气体的排放，对改善海洋环境具有积极意义。
国外的混动电推进船实例是瑞典沃尔沃集团研发的“电动航行概念船”。
该船采用锂电池组供电，配备电动马达进行推进，完全摒弃了传统燃油发动机。
这种电动航行概念船具有零排放、低噪音的特点，适用于短途海上运输和游船旅游等领域。
此外，该船还配备了太阳能充电系统，能够利用太阳能对电池组进行充电，进一步提高船舶的能源利用效率。
国内外的混动电推进船实例中还有一种比较特殊的类型，即混动电动帆船。
这种船舶利用风能和电能相结合，既能依靠风力进行航行，又能通过电动驱动系统进行推进。
混动电动帆船一般配备太阳能充电系统，能够在航行过程中通过太阳能对电池组进行充电，从而延长航行时间。
这种船舶形式在环保、节能方面具有独特的优势，适用于长途航行和海上探险等活动。
国内外的混动电推进船实例中还有一种应用于港口作业的类型，即混动电动拖轮。
混动电动拖轮具备传统燃油拖轮的功能，同时还采用电动推进系统进行辅助推进。
这种船舶可以通过电动系统实现低速、低噪音的航行，能够提高港口作业的效率和安全性。
混动电动拖轮通常采用充电方式补充电能，可以通过岸电或太阳能充电系统进行充电，减少对燃油的依赖，降低运营成本。
国内外有许多混动电推进船的实例，它们采用不同的混动电推进技术，具有各自的特点和应用领域。
这些混动电推进船的出现，为船舶行业的可持续发展提供了新的思路和解决方案，也为实现清洁海洋和低碳交通做出了积极贡献。
船舶混合动力系统的研究
机使 用 ，因此 限制 了轴 带发 电机 的使用 空 间和使 用
效率 ，节 能 的效 果 也大 打折扣 。本 方案 的特 点是采 用 双 向变频 器调 频后 将轴 带发 电机 并人 主 电网 ，可 以大 大扩 展轴带 发 电机使 用 空间 ，充分 利用 柴油机 的功率 ，节能效 果也 大为 提 高 。
法 选小 型号 的柴 油机 。
通 过 混合 动力 的监 控 系统 可 以进 行各 个模 式 的
灵 活操 控 ，操 船员 可 以及 时掌握 机舱 柴油 机 、发 电 机组 等 各种 设 备 的运行 状况 ，保 证船 舶安 全运 行 。
３ 系统 关 键 技 术
图２ 混合 动 力 系 统 中 机 械 推 进 模 式 显 示 界 面
轴 带 电机 工作 于发 电机 模式 ，用 电负荷 不大 时 ，发
电机组 可 以间 断运 行或 不运 行 。
上调 节特性 曲线 ，使 其稳 定状 态运 转 时的平衡 点落
在 最佳 位置 上 ，达 到合理 设计 。 主柴油机 和发 电机 组 的 功率储 备对 船舶 的经 济性 和合理 性是 十分必 要
Ｓ ＝（ 一 ） Ｐ 。 ０ ％ Ｍ Ｐ Ｐ 。／ ×１０
但 是传 统 的方 案其结 构 一般 不具 备双 向变 频器 ，也
就 是轴 带 发 电机发 出 的 电能 不 能 并 入 船舶 主 电 网 ，
柴 油 机
第３ ４卷 第 ３期
式 中 ：Ｓ 为海况 储 备 功 率 的百 分 比数 ；Ｐ 为 航 Ｍ 行 中可能 的 主机 最 大 功 率 ；Ｐ 为 同航 速 、 同载 备计 算公 式如 下 ：
机故 障 的情况 下 。首先 通过 切换装 置将 轴带 发 电机
新能源船舶动力系统研发项目可行性分析报告
新能源船舶动力系统研发项目可行性分析报告一、引言在当今世界，能源问题和环境保护已经成为了全球关注的焦点。
随着传统化石能源的日益枯竭和环境压力的不断增大，寻找和开发新的能源形式已经成为了当务之急。
在船舶领域，新能源动力系统的研发也逐渐成为了热门话题。
本报告将对新能源船舶动力系统研发项目的可行性进行详细分析。
二、项目背景（一）传统船舶动力系统的局限性传统的船舶动力系统主要依赖于燃油，这不仅导致了能源的大量消耗，还带来了严重的环境污染。
随着环保法规的日益严格，传统船舶动力系统面临着巨大的挑战。
（二）新能源技术的发展近年来，新能源技术如太阳能、风能、氢能等取得了显著的进展。
这些新能源技术在汽车、航空等领域已经开始得到应用，为新能源船舶动力系统的研发提供了技术支持。
三、市场需求分析（一）航运业的发展趋势随着全球贸易的不断增长，航运业的规模也在持续扩大。
对船舶的需求不断增加，同时对船舶的环保性能和能源效率也提出了更高的要求。
（二）环保政策的推动各国政府纷纷出台严格的环保政策，对船舶的排放标准进行了限制。
这促使航运企业寻求更加环保的船舶动力解决方案。
（三）新能源船舶的市场潜力目前，新能源船舶在市场上的占比还比较低，但随着技术的不断成熟和成本的降低，新能源船舶的市场潜力巨大。
四、技术可行性分析（一）新能源技术在船舶上的应用现状太阳能船舶已经有了一些成功的案例，如某些小型游船采用太阳能板为船舶提供部分动力。
风能船舶也在探索中，一些实验性的船只通过安装风力发电装置来补充能源。
氢能船舶虽然还处于研发阶段，但已经取得了一些重要的突破。
（二）技术难点与解决方案1、能量存储问题新能源的能量密度相对较低，如何有效地存储能量是一个关键问题。
目前，电池技术虽然在不断进步，但仍然存在着重量大、充电时间长等问题。
解决方案可以包括研发新型电池材料，提高电池的能量密度和充电速度；也可以考虑采用超级电容等其他能量存储方式。
2、动力输出稳定性新能源的输出往往受到环境因素的影响，如太阳能的光照强度、风能的风速等。
混合动力技术在船舶上的应用
混合动力技术在船舶上的应用随着全球对环境保护和可持续发展的日益重视，混合动力技术在船舶领域的应用也逐渐受到关注。
混合动力技术结合了传统内燃机和电动机的优点，为船舶提供了更清洁、高效的动力来源。
在船舶上应用混合动力技术主要有两个方面的优势。
首先，混合动力系统可以减少船舶的碳排放和大气污染物排放。
传统内燃机在燃烧燃料时会产生大量的二氧化碳、氮氧化物和颗粒物等有害物质，对环境造成严重影响。
而混合动力系统中的电动机可以通过电池储存能量，并在需要时提供动力，减少了内燃机的运转时间，从而降低了排放物的产生。
其次，混合动力系统还可以提高船舶的燃油利用率。
电动机可以根据航行的实际需求进行灵活的功率调节，而内燃机则可以在高效工作区间内运转，提高燃油的利用效率，从而降低了船舶的燃油消耗和运营成本。
混合动力技术在船舶上的应用形式多样。
一种常见的应用形式是串联混合动力系统。
在这种系统中，电动机和内燃机被串联在一起，共同驱动船舶。
电动机主要负责低速和船停靠时的动力输出，而内燃机则负责高速航行时的动力输出。
这种系统可以充分发挥电动机的高效低速特性和内燃机的高功率特性，提高船舶的动力性能和燃油利用率。
另一种常见的应用形式是并联混合动力系统。
在这种系统中，电动机和内燃机同时为船舶提供动力，但它们是独立工作的。
电动机主要用于船舶的低速航行和船停靠时，而内燃机则主要用于高速航行时。
这种系统可以根据船舶的实际需求灵活调配动力来源，提高船舶的燃油利用率和环境性能。
除了以上两种常见的应用形式，还有一些船舶采用了其他创新的混合动力系统。
例如，一些船舶利用风能和太阳能等可再生能源与传统动力系统结合，实现更加环保和可持续的航行。
这些创新的混合动力系统为船舶的动力提供了多样化的选择，为船舶行业的可持续发展做出了贡献。
总的来说，混合动力技术在船舶上的应用在环境保护和能源效率方面具有重要意义。
随着技术的不断进步和应用的推广，相信混合动力技术将为船舶行业带来更加清洁、高效的动力解决方案，推动船舶行业向可持续发展的方向迈进。
船舶综合电力推进系统
电缆和变压器参数计算
确定电缆截面积、绝缘材料和变压器 容量等，以满足系统电压、电流和功 率要求。
优化策略及实施方法
能量管理策略优化
01
通过智能算法和实时数据分析，优化能量分配和管理，提高系
统效率和稳定性。
设备布局与空间优化
02
合理布局设备，减少空间占用和重量，提高船舶载货量和航行
性能。
控制系统集成与优化
制技术等。
技术挑战分析
分析综合电力推进系统在市场推 广过程中遇到的困难，如成本较 高、船东接受度有限等，并提出 相应的解决策略。
市场推广难题
研究国际和国内法规政策对综合 电力推进系统发展的影响，以及 如何通过政策引导推动其更广泛 的应用。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
控制策略
采用先进的控制算法和技术，如矢量控制、直接转矩控制等，实现推进装置的高 效控制和优化运行。
储能装置及其应用
储能装置
包括电池、超级电容、飞轮等储能设 备，用于储存和释放电能。
应用场景
在船舶电力推进系统中，储能装置可 用于峰值削峰、能量回收、备用电源 等场景，提高电力系统的稳定性和经 济性。
PART 03
02
采用先进的故障诊断算 法，及时发现并定位故 障点。
03
制定详细的故障排除流 程，指导船员快速有效 地解决故障问题。
04
建立故障数据库，对常 见故障进行分类整理， 为后续的故障预防提供 参考。
预防性维护计划制定
01
02
03
04
根据船舶电力推进系统的特点 和运行状况，制定针对性的预
防性维护计划。
合理安排维护周期和项目，确 保关键部件得到及时维护和更
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柴油机
发电机
控制器
电动机
传动系统
并联式混合动力系统的基本结构如图 2 所示， 系统有电动机和柴油机两套动力系统，既可以单独 驱动螺旋桨，也可以共同驱动螺旋桨，电动机同时还 承担发电机功能向蓄电池充电。柴油机、电动机、传 动系统三者之间的功率传递依靠行星齿轮实现。并 联式结构最大的缺陷就是，由于没有独立的发电机， 所以在蓄电池电力不足的情况下只能依靠柴油机一 边给蓄电池充电一边驱动船舶，船舶的动力性能也 会随之下降。
《装备制造技术》2018 年第 07 期
一种新型船用混合动力系统设计
陈勇军
（先进储能材料国家工程研究中心，湖南 长沙 410205）
摘 要：随着航运业的不断发展，随之带来了愈发明显的环境污染问题，而在船用领域，单纯依靠柴油机的技术提升来满 足排放要求已经越来越困难，使用电池驱动和柴油机驱动的混合动力技术成为当前较为可行的解决方案。本文根据船用 特性，全新设计了一套船用混动系统和动力切换控制机构，为混合动力船的发展提供一个全新的技术方案。 关键词：混合动力船；混合动力系统；动力切换系统；具体方案
中图分类号：U664.16
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2018）07-0047-04
随着石油资源紧缺现象的日渐突出，以及大气污 染和环境污染的日益加重，国家正投入巨额资金大力 推动绿色交通，目前已经在乘用车领域取得了巨大成 效。在航运领域，国家依照《环保法》对内河湖泊、风景 区、特别是重要水源地进行常态化严密监控，要求对 现有各类污染源进行升级改造甚至强制关停，绿色航 运已是大势所趋，而油电混合动力船作为绿色航运的 主要发展方向是行业近期的研究重点。
2）船舶中低速行驶阶段，船舶运行阻力小，柴油 机只能在低功效区间工作，而电动机在中低速时效 率较高，此时由高效的电动机驱动螺旋桨前进，但如 果此时蓄电池电量不足，则由柴油机驱动螺旋桨并 同时带动电机给蓄电池充电。
3）船舶正常行驶阶段，航速稳定，柴油机可在较 高转速的经济工况下工作，此时由柴油机直接驱动螺 旋桨。过程中根据船舶运行时的状态，在负荷较低时， 柴油机部分动力被分配给发电机进行充电；在负荷较 高时，电动机和柴油机按比例同步进行功率输出。
新混动结构具有电机单独驱动、柴油机单独驱 动、柴油机单独驱动并充电、柴电联合驱动四种工作 模式，可按照实际工况的变化进行智能切换，以达到 良好的动力性、燃油经济性和排放性能。
1）船舶起步阶段，柴油机无法在低速区输出较
大扭矩，但是电动机在低速区可以大扭矩输出，此时 蓄电池提供电力启动，柴油机不参与动力输出。
柴油机
转矩分离与合成装置
传动系统
蓄电池
控制器
电动机/发电机
图 2 并联式结构图
混联式混合动力系统的基本结构如图 3 所示， 是在并联式混动系统基础上增加了一个发电机，柴 油机可通过机械能和电能两种途径同步驱动传动系 统并且还能同时给蓄电池充电，这样就能保证系统 在所有工况下都可以高效率地进行动力输出，但这 套系统结构和控制策略复杂，技术难度较大，且成本 高，目前在国内应用较少[1]。
混动工作模式的切换取决于船舶负载、航速、蓄 电池 SOC 状态等多方面因素，可以人工切换，也可以 根据预设的控制逻辑自动切换，目前常用基线控制 逻辑见图 6[2]。
S0C
100%
80%
2 新型船用混合动力系统设计方案
为保护北江生态环境，在 2016 年，公司开展了豪 华游船的油电混合动力改装项目，参考国内外混合动 力船的研究成果和使用状况，以柴油机和电动机作为 主机的并联式结构还是首选。分析目前常用并联混动 结构，如图 4，发现该套系统的部件多，占用空间大， 原有船体动力仓难以布局，因此，设计了一套适用于 内河小型船舶的油电混合动力系统新方案。
柴油机
转矩分离与合成装置
传动系统
发电机
控制器
电动机
蓄电池
蓄电池
图 1 串联式结构图
图 3 混联式结构图
收稿日期：2018-04-01 作者简介：陈勇军（1970-），男，湖南娄底人，工程师，大专，研究方向：船用混动系统结构和新能源电池包结构。
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Equipment Manufacturing Technology No.07，2018
柴油
高弹联 双轴 高弹联 万向
机 离合器轴器 电机 轴器 轴 齿轮箱
输出轴
图 5 新型并联混动系统结构图
柴油机用于提供燃油动力，双轴伸电机即可作 为柴油机的动力传动轴，又可作为混合动力系统的 电力动力源。两个高弹联轴器分别位于电机两端，可 以有效避免电机受到震动冲击。自动同步离合器是 超越离合器和齿式联轴器结合体，作为柴油机与电 机之间的连接部件，即可实现柴油机与电机的联动 与脱离，使柴油机动力能够平滑地传递到电机轴，又 能防止电机“倒拖”柴油机引起事故。
传动系统
柴油机 SSS 离合器
蓄电池
Hale Waihona Puke 控制器 电动机减速器 2减速器 1
螺
转矩合成器
旋
桨
图 4 船用并联混动系统
新设计方案如图 5 所示，系统由柴油机、自动同 步离合器、高弹联轴器、双轴电动机、万向轴、齿轮箱 和输出轴等部件组成。动力传递路线为，柴油机的输 出端连接自动同步离合器的一端，自动同步离合器的 另一端通过第一联轴器连接电机的输入端，电机的输 出端通过第二联轴器和万向轴连接齿轮箱的输入端， 齿轮箱的输出端连接螺旋桨。柴油机、自动同步离合 器、电机、万向轴和齿轮箱依次同轴排列放置。
1 船用油电混合动力系统现状
油电混合动力系统不是把电动机和柴油机简单 组合在一起就可以，而是要利用二个动力源的能耗 特点以及工作特性，各展所长，互补不足，通过控制 策略的运用来达成最佳驱动效果。从动力组合结构 分析，油电混合动力系统可分成 3 类系统架构：串联 式、并联式和混联式。
串联式混合动力系统的基本结构如图 1 所示， 系统通过一个较小功率的柴油机来驱动发电机发出 电力，当轮船处于启动、加速、高载荷运行等大扭矩 输出工况时，由柴油机和蓄电池共同向电动机提供 电能；当轮船处于低速巡航、怠速的工况时，则由柴 油机向蓄电池充电，蓄电池直接驱动电动机。在串联 式结构中，柴油机的机械能只有转换成电能才能使 用，系统整体能量传递效率较低。