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舰船综合电力系统(IPES)优势明显,是舰船动力发展的主要趋势

发布时间:2020-12-18  来源:立鼎产业研究网  点击量: 4461 

舰船综合电力系统(IPES)将相互独立的机械推进与电力系统,以电能的形式合二为一,通过电力网络为船舶推进、通信导航、特种作业和日用设备等供电,实现全船能源的综合利用。综电系统由发电、输配电、变配电、推进、储能、能量管理6 个分系统组成,实现了全舰能源的综合利用,使舰船动力从机械化走向电气化,有利于实现对全船能量的精确高效控制以及多种再生能源的灵活接入,有助于实现舰船的信息化和智能化。舰船综合电力系统是舰船发展的重要趋势,被誉为舰船动力从人力、风力、蒸汽动力再到核动力之后的第三次革命。目前电力推进系统已应用至民船、海工船和军舰中,比较多地应用在需要具备高机动性能、特殊工作性能、大容器辅机和对主机布置有限制的船舶中。

机械推进与电力推进对比


资料来源:公开资料

与传统的船舶传动方式相比,全电推进具有低噪声、舱室利用效率高、经济性和操纵性好等优点。传统舰船的动力系统都是机械传动,即通过燃气轮机或柴油机产生动力,经过减速齿轮、离合器、传动轴将动力输送至尾部的螺旋桨。机械传动要占用船体的大量空间和重量,且传动过程较为复杂,在低功率状态下运行经济性不佳。舰船采用全电推进技术后,通过燃气轮机和柴油机进行发电,将一部分电能通过储能装置进行储能,另一部分电能输送至舰船的推进装置(经过频率转换器)、武器系统和生活设施。采用全电推进技术后,舰船可以对自身的能源进行科学管理。例如,在不适用高能武器和大功率雷达的情况下关闭部分燃气轮机和柴油机以节省燃料,在执行反潜任务的情况下关闭噪声较大的柴油机。

舰船综合电力系统的六大优势


资料来源:公开资料

在国外,船舶综合电力系统首先应用于军事领域,并逐步在民船中推广。随着各国海洋开发和海防建设的快速发展,船舶电能需求大幅增加,并对船舶动力的机动性、安静性和燃油经济性等性能要求显著提高。英、美等海军强国自上世纪80 年代开始进行相关研究,美军于2001 年完成全尺寸综电系统陆上演示验证实验,英法两国于2003 年建立电力战舰技术演示试验场,与45 型驱逐舰的研制紧密结合。2009 7 月,英国45 型驱逐舰成为世界上首艘采用综电系统的服役主战舰。201310 月,美国DDG 1000 驱逐舰下水。这些舰艇表明美英等国已在主战舰船上实现了中压交流综合电力系统的工程应用,同时美海军已经明确在其下一代战略与攻击型核潜艇应用综合电力系统。以中压交流和低压交流两种电制形式为主的综电系统近年来同样在民船中得到应用,如美国‘亚特兰蒂斯’号科考船、‘海洋绿洲’号邮轮、荷兰‘蓝色马林鱼’号半潜船等。

目前综合电力系统分为第一代-中压交流电制和第二代-中压直流电制。世界各国目前广泛开展工程应用的舰船综合电力系统可以看作第一代综合电力系统技术:以中压交流制为主,无储能分系统,存在设备体积和重量偏大、系统效率偏低、供电连续性不高等缺点;第二代综合电力系统采用中压直流电制,具备储能分系统和智能化能量管理系统。中压直流技术消除了原动机转速和母线频率间的相互影响,无需使用增减速齿轮和大容量变压器,突破了系统频率的限制,提高了系统的效率和功率密度,降低了设备的噪声振动水平,并大幅减小了设备体积和重量。第二代综电系统使舰船的机动性和可靠性提升明显,并且使高功率密度的武器和装备上舰成为可能。

 


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