艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及發(fā)展現(xiàn)狀

艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及發(fā)展現(xiàn)狀

一、艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)行業(yè)優(yōu)勢(shì)

船舶推進(jìn)方式是指船舶從原動(dòng)機(jī)到螺旋槳的功率傳輸方式，可分為機(jī)械

推進(jìn)和電力推進(jìn)兩大類.電力推進(jìn)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于占用空間小、操作靈活、

推進(jìn)功率和服務(wù)功率可自由轉(zhuǎn)換，因此在海軍艦船、豪華郵輪、海工船等特種船

型應(yīng)用較廣，但由于其經(jīng)濟(jì)性較差，并沒(méi)有在大型船舶上廣泛應(yīng)用.值得注意

的是，不論機(jī)械推進(jìn)還是電力推進(jìn)，其原動(dòng)機(jī)沒(méi)有改變，還是以柴油機(jī)、燃?xì)廨?/p>

機(jī)或者蒸汽輪機(jī)作為船舶的主功率源.

船舶推進(jìn)方式分類和優(yōu)劣勢(shì)

船舶推進(jìn)方式優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)適用船型

噪聲和振動(dòng)大、能

全功率運(yùn)行時(shí)效率更高、大量損耗較大、船內(nèi)

大型民用軍用

機(jī)械推進(jìn)方式型商船上的應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性較可用空間較小、調(diào)

船舶

高速范圍小、靈活性

差

增加有效載荷，為武器提供

更大功率、占用空間小、服

務(wù)功率和推進(jìn)功率可靈活潛艇、部分海軍

全功率運(yùn)行時(shí)效

轉(zhuǎn)換、振動(dòng)較低，節(jié)省燃油、艦船、特種船型

電力推進(jìn)方式率較低、經(jīng)濟(jì)性

靈活性、可靠性、機(jī)動(dòng)性、如海工船等、豪

差、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較高

隱秘性更大、維護(hù)保養(yǎng)量減華郵輪

少、自動(dòng)化程度較高，設(shè)備

壽命更長(zhǎng)

電力推進(jìn)根據(jù)不同維度可分為多種類型.根據(jù)電力推進(jìn)占比可分為混合

電力推進(jìn)和全電力推進(jìn)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的布局位置可分為吊艙式和非吊艙式，根

據(jù)推進(jìn)負(fù)載與非推進(jìn)負(fù)載的電力管理和分配方式可分為綜合電力推進(jìn)等.

電力推進(jìn)方式分類

分類方電力推進(jìn)方

介紹優(yōu)劣勢(shì)

式式

在以大功率機(jī)械直接推優(yōu)勢(shì)：多芯電纜保證傳輸推進(jìn)

混合電力推

動(dòng)為主的動(dòng)力系統(tǒng)中加功率。劣勢(shì)：功率不可用于非

進(jìn)方式

電力比入小功率電力推進(jìn)推進(jìn)的用途

例將所有使用液壓動(dòng)力或

全電力船舶壓縮空氣動(dòng)力的負(fù)載都統(tǒng)一分配電力，電力使用率高

轉(zhuǎn)換為電力驅(qū)動(dòng)

推進(jìn)電動(dòng)機(jī)位于船體外

優(yōu)勢(shì)：保持360度機(jī)動(dòng)性、全

的水中，與螺旋槳直接連

方向上提供更好的滿推力操

接,可以沿著垂直軸進(jìn)行

電動(dòng)機(jī)吊艙式電力縱能力、內(nèi)部布局靈活，節(jié)省

360度旋轉(zhuǎn)給出任何方

布置推進(jìn)方式發(fā)動(dòng)機(jī)與推進(jìn)機(jī)械的空間、減

向上的推進(jìn)力，不再需要

少了維護(hù)保養(yǎng)和維修工作量、

舵、船尾橫向推進(jìn)器或者

省掉了許多輔助系統(tǒng)

船體內(nèi)的長(zhǎng)軸系

將發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)：船舶非推進(jìn)功率和推進(jìn)

的電力通過(guò)電纜送到一功率間靈活切換、提供較高的

電力分綜合電力推個(gè)配電盤,供船舶推進(jìn)負(fù)冗余度、生存性和可重構(gòu)性、

配方式進(jìn)方式荷和非推進(jìn)負(fù)荷使用。配可以節(jié)省燃油，燃油效率高、

電盤可以時(shí)刻改變兩個(gè)所需的維護(hù)保養(yǎng)量和備件較

系統(tǒng)間的功率分配以滿少

足船舶在推進(jìn)與非推進(jìn)

上的需求

由于電力推進(jìn)技術(shù)具備明顯優(yōu)勢(shì)，廣泛適用于各類軍船，也適用于各種

大型客輪（豪華郵輪、渡輪）、特殊貨輪（特別是LNG船、化學(xué)品船等）、海洋

工程船（破冰船、鋪纜船、挖泥船、測(cè)量船等）、海洋石油、天然氣開(kāi)采裝備以

及油氣運(yùn)輸船等.對(duì)于民船和軍船而言，電力推進(jìn)技術(shù)的共同優(yōu)越性有十點(diǎn)：1）

增加有效載荷；2）降低振動(dòng)；3）提高靈活性；4）增強(qiáng)可靠性；5）提高機(jī)?性;

6）減少維護(hù)保養(yǎng)量；7）節(jié)省燃油；8）提高自動(dòng)化程度；9）延長(zhǎng)設(shè)備壽命；10）

技術(shù)升級(jí).

電力推進(jìn)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

優(yōu)勢(shì)具體內(nèi)容

電力推進(jìn)系統(tǒng)去掉了機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式所需的長(zhǎng)軸系，船舶空間得到

有效載荷增加

釋放可以用來(lái)搭載更多的乘客、攜帶更多的武器或傳感器。

振動(dòng)較低來(lái)自于螺旋槳機(jī)械裝置的較低振動(dòng)與噪聲令船舶運(yùn)行得更安靜。

不再受機(jī)械軸系所限制，發(fā)電機(jī)和連接到推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電纜可以

安放在對(duì)船舶最有利的任何地方。若船舶遭到破壞，來(lái)自發(fā)電機(jī)

靈活性增加

的電力分配會(huì)迅速地被重新配置以保證重要系統(tǒng)的連續(xù)電力供

應(yīng)。

功率可以通過(guò)幾余電纜進(jìn)行傳輸，以一個(gè)小附加費(fèi)用去運(yùn)行更高

可靠性更高

可靠性所需的多個(gè)冗余電纜是可能實(shí)現(xiàn)的。

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)速令船速可以連續(xù)地變化，因此操縱和航行

機(jī)動(dòng)性更大操作就非常的靈活，很適用于破冰船、渡輪、拖輪、海洋考察船、

鋪纜船等需要頻繁改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的船舶。

子系統(tǒng)名稱介紹

商業(yè)船舶原動(dòng)機(jī)通常選用柴油機(jī)；美國(guó)海軍水面戰(zhàn)斗艦，原動(dòng)

原動(dòng)機(jī)

機(jī)通常選用燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)

發(fā)電機(jī)將高速原動(dòng)機(jī)的所有機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率

推進(jìn)功率分配

將電功率分配給推進(jìn)電動(dòng)機(jī)利其他推進(jìn)設(shè)備

系統(tǒng)

推進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)改變電源的頻率和電壓以滿足船舶推進(jìn)電動(dòng)機(jī)所需，使其在各

動(dòng)裝置種操作階段以一個(gè)期望的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)

將來(lái)自于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的電功率轉(zhuǎn)換為適合船舶螺旋槳的低

推進(jìn)電動(dòng)機(jī)

轉(zhuǎn)速的機(jī)械功率

螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)在低轉(zhuǎn)速上，推動(dòng)船舶在水中航行

非推進(jìn)功率分將剩下的電功率分配給船上各種非推進(jìn)的電負(fù)荷，包括附加的

配系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、電纜及開(kāi)關(guān)柜

艦船采用綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)能夠降低燃料消耗、節(jié)省艦船運(yùn)行成本.艦船

采用綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)能夠降低燃料消耗、節(jié)省艦船運(yùn)行成本.在艦船的不同工

作模式下，僅當(dāng)艦船發(fā)動(dòng)機(jī)接近滿功率運(yùn)行時(shí)采用機(jī)械推進(jìn)的效率稍高，其余

模式下采用電力推進(jìn)的效率均高于機(jī)械推進(jìn).

不同推進(jìn)方式的推進(jìn)效率比較

不同推進(jìn)方式的推進(jìn)效率比較

與我大批續(xù)功率比值(%)

----索.*機(jī)電力檢遺(B6及助國(guó))

帆橫看遺《一臺(tái)及助X)

二、艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

民品領(lǐng)域，電力推進(jìn)應(yīng)用率逐步提高，整個(gè)市場(chǎng)呈擴(kuò)張趨勢(shì).從

2010-2019年完工船舶各類推進(jìn)方式占比來(lái)看，采用電力推進(jìn)的完工船舶占比

從2010年的3.74%上升到2019年的4.96版其中，2017、2018年船舶電力推進(jìn)

占比均超過(guò)7%,2019年有所下降主要因?yàn)檎w船舶市場(chǎng)處于低谷，特別是油價(jià)

持續(xù)低迷，海工船舶等主要應(yīng)用電力推進(jìn)船型訂單量較少.采用電力混合推進(jìn)

方式的船舶占比也有較大提升，從2010年的0.33%提高到2019年的0.73%.

2010-2019年采用電力推進(jìn)和混合艘數(shù)

2010?2019年采用電力推進(jìn)和混合艘數(shù)

00

2010201120122013201420152016201720182019

2010-2019年完工船舶各類推進(jìn)方式占比

2010.2019年完r船船各類推進(jìn)方式占比

■全電推進(jìn)占比■混合推進(jìn)占比

100.00%

90.00%

80.00%

70.00%

60.00%

50.00%

40.00%

30.00%

20.00%

10.00%

0.00%

2010201120122013201420152016201720182019

從應(yīng)用船型來(lái)看，船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)主要應(yīng)用的船型為海工船、特殊船型

和豪華郵輪.由于造價(jià)較高、全功率效率較低等原因，電力推進(jìn)系統(tǒng)在油船、散

貨船、集裝箱船這三大主流船型應(yīng)用較少，但由于其突出的操作性優(yōu)勢(shì)，故在海

工船、特殊船型和豪華郵輪等船舶上應(yīng)用率極高.

從具體船型來(lái)看，2019年完工的海工船中鉆井船、地震探測(cè)船、科考船、

R0V潛水支持船等船型100%都是采用了電力推進(jìn)系統(tǒng)，在其他的海工船型中應(yīng)

用占比也基本達(dá)到50%以上；在特殊船型中，LNG再氣化船、燃料船等船型100舟

采用了電力推進(jìn)系統(tǒng)，LNG船舶中電力推進(jìn)系統(tǒng)占比也達(dá)到了67機(jī)豪華郵輪是

另一個(gè)電力推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用的主要船型，2019年完工的豪華郵輪中，電力推進(jìn)系

統(tǒng)占比達(dá)到了85.7%.

2019年完工船舶中電力推進(jìn)系統(tǒng)主要應(yīng)用船型

船電力推電力混機(jī)械推電力推進(jìn)

具體船型其他總計(jì)

型進(jìn)合推進(jìn)進(jìn)占比

鉆井船2一一—2100.00%

遠(yuǎn)洋救助拖船1—2—333.33%

半潛式起重船1——1250.00%

科考船2一3—540.00%

R0V潛水支持船2—一一2100.00%

—平臺(tái)供應(yīng)船1901103063.33%

運(yùn)輸船/起重船1—2一333.33%

潛水支持船3—2一560.00%

布纜船2一1—366.67%

地球物理測(cè)量船3一一—3100.00%

破冰船1———1100.00%

三用工作船10一01100.00%

多用途船3一1一475.00%

LNG再氣化船3一—一3100.00%

LNG船16一8—2466.67%

絞吸斗輪挖泥船1一115175.88%

活魚(yú)運(yùn)輸船7一4—1163.64%

渡輪31—1649632.29%

穿梭油船3——2560.00%

特漁業(yè)調(diào)查船1一一4520.00%

殊

燃料船1—一—1100.00%

船

型維修船2一2131711.76%

漁船2一22882920.68%

耙吸挖泥船4—181330.77%

滾裝船1一一5616.67%

雜貨船2一一1091111.80%

豪

華

豪華郵輪30—143585.71%

郵

輪

2010-2019年完工豪華郵輪數(shù)量（艘）

2010-2019年完工豪華郵輪推進(jìn)方式占比

2010.2019年完工豪華郵輪推進(jìn)方式占比

-全電推迸-小型郵輪（2萬(wàn)

噸以下）

-全電推迸-中型郵輪（2?5

萬(wàn)噸）

-全電推進(jìn)-大型郵輪（5-7

萬(wàn)眄）

-全電推迸-巨型郵輪（7萬(wàn)

噸以上）

從建造國(guó)家來(lái)看，歐洲完工的船舶采用電力推進(jìn)的比例較高.一方面由

于歐洲生產(chǎn)的船型主要為豪華郵輪、海工船以及特殊船型，這些船型較為適合應(yīng)

用電力推進(jìn)系統(tǒng)，另一方面也因?yàn)槿蛑饕碾娏ν七M(jìn)系統(tǒng)生產(chǎn)廠商均在歐洲I,

技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟.2019年中國(guó)完工的船舶電力推進(jìn)占比僅為3.94%,但從

絕對(duì)量來(lái)講，由于基數(shù)較大，中國(guó)完工的電力推進(jìn)船舶數(shù)量全球最高，占全球

完工電力推進(jìn)船舶的23.36%.

2019年中國(guó)完工船舶中電力推進(jìn)船舶數(shù)量及占比

2019年中國(guó)完匚船舶中電力推進(jìn)船舶數(shù)所及占比

2019年各國(guó)完工電力推進(jìn)船舶占比

2019年各國(guó)完工電力推進(jìn)船舶占比

■中國(guó)

■挪威

■韓國(guó)

■土耳其

■韓國(guó)

■其他

從完工船型來(lái)看，中國(guó)完工船舶中采用電力推進(jìn)的主要為海工船和特殊

船型.2019年中國(guó)完工的海工船中有25艘采用了電力推進(jìn)方式，特殊船型中有

19艘采用了電力推進(jìn)方式，3艘采用了混合動(dòng)力推進(jìn)方式.

2019年中國(guó)完工船舶電力推進(jìn)船型

船型分混合動(dòng)力機(jī)械推電力及混合

具體船型電力推進(jìn)總計(jì)

類推進(jìn)進(jìn)動(dòng)力占比

三用工作船1—7812.5C%

潛水支持船2一2450.0C%

海工船調(diào)查船2一02100.00%

R0V2一—2100.00%

半潛式起重1一一1100.00%

船

平臺(tái)支持船16一102661.5C%

拖船1一61621.60%