當(dāng)前位置：來源：中國科學(xué)報 記者：倪思潔、郭爽 時間：2014-11-11
“船舶綜合電力系統(tǒng)將傳統(tǒng)船舶相互獨(dú)立的機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)以電能的形式合二為一，通過電力網(wǎng)絡(luò)為船舶推進(jìn)、通信導(dǎo)航、特種作業(yè)和日用設(shè)備等提供電能，實(shí)現(xiàn)了全船能源的綜合利用。因此，船舶動力采用綜合電力系統(tǒng)已成主流?！痹谌涨坝诰┡e行的“2014 IEEE亞太交通電氣化大會暨展覽會”上，中國工程院院士馬偉明如是說。
19世紀(jì)初，蒸汽機(jī)逐漸取代人力、風(fēng)力作為船舶動力，標(biāo)志著船舶動力的第一次革命開始。20世紀(jì)中葉以來，內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、核動力汽輪機(jī)逐步發(fā)展成熟并被應(yīng)用于船舶動力，船舶動力的第二次革命由此開啟。
“綜合電力系統(tǒng)被譽(yù)為船舶動力的第三次革命?！瘪R偉明告訴記者。
他介紹說，自20世紀(jì)末以來，隨著各國海洋開發(fā)和海防建設(shè)的快速發(fā)展，船舶電能需求大幅增加，并對船舶動力的機(jī)動性、安靜性和燃油經(jīng)濟(jì)性等性能要求顯著提高。同時，石油資源日益短缺，環(huán)境污染不斷惡化，各國正積極倡導(dǎo)發(fā)展綠色船舶，促進(jìn)可再生能源在船舶動力中的應(yīng)用。船舶采用綜合電力系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了船舶推進(jìn)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的集成，而且更容易實(shí)現(xiàn)全船能量的精確高效控制以及多種再生能源的靈活接入，降低船舶動力對傳統(tǒng)化石燃料的依賴度。
“綜合電力系統(tǒng)技術(shù)也是交通行業(yè)的通用技術(shù)。近年來，綜合電力系統(tǒng)研究取得突破性進(jìn)展，不僅使船舶動力從機(jī)械化走向電氣化、信息化和智能化，還被推廣應(yīng)用于全電化特種車輛、多電飛機(jī)、軌道交通、新能源發(fā)電等軍民通用技術(shù)領(lǐng)域。大力發(fā)展綜合電力系統(tǒng)，將帶來巨大的軍事、經(jīng)濟(jì)和社會效益?！瘪R偉明說。
在國外，船舶綜合電力系統(tǒng)首先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域?！懊馈⒂⒌任鞣桨l(fā)達(dá)國家自上世紀(jì)80年代開始進(jìn)行綜合電力系統(tǒng)研究，近年來已經(jīng)實(shí)現(xiàn)中壓交流綜合電力系統(tǒng)的工程應(yīng)用?！瘪R偉明介紹說，2009年7月服役的英國45型驅(qū)逐艦，是世界上首艘采用中壓交流綜合電力系統(tǒng)的水面主戰(zhàn)艦艇。此外，英國CVF航母、美國DDG1000驅(qū)逐艦、法國“西北風(fēng)”級兩棲攻擊艦等均采用了中壓交流綜合電力系統(tǒng)。
本世紀(jì)初，國外開始在民用船舶中應(yīng)用綜合電力系統(tǒng)?！耙灾袎航涣骱偷蛪航涣鲀煞N電制形式為主，如美國‘亞特蘭蒂斯’號科考船、‘海洋綠洲’號郵輪、荷蘭‘藍(lán)色馬林魚’號半潛船等?！瘪R偉明說。
根據(jù)國外船舶綜合電力系統(tǒng)的發(fā)展情況，馬偉明將綜合電力系統(tǒng)分為第一代和第二代。
他表示，第一代綜合電力系統(tǒng)技術(shù)成熟，但存在設(shè)備體積和重量偏大、系統(tǒng)效率偏低、供電連續(xù)性不高等缺點(diǎn)；第二代綜合電力系統(tǒng)采用中壓直流電制，突破了系統(tǒng)頻率限制，降低了對原動機(jī)調(diào)速特性的要求，大幅減小了設(shè)備體積和重量，提高了系統(tǒng)效率和供電連續(xù)性，但技術(shù)發(fā)展尚未成熟。
馬偉明介紹說，我國綜合電力系統(tǒng)的發(fā)展以“十五”為起點(diǎn)，通過初期探索，形成了系統(tǒng)概念方案、主要設(shè)備和全系統(tǒng)的目標(biāo)圖像，明確了綜合電力系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展路線，即軍用艦船要求裝機(jī)容量大、功率密度高、適裝性好，應(yīng)優(yōu)先采用中壓直流綜合電力系統(tǒng)；民用船舶要求建造成本低，現(xiàn)階段宜優(yōu)先采用中壓交流或低壓交流綜合電力系統(tǒng)。
“‘十五’至‘十一五’，我們構(gòu)建了綜合電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系，先后攻克了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、集成化發(fā)電、先進(jìn)感應(yīng)推進(jìn)等數(shù)十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?！瘪R偉明表示，“十二五”以來，我國在綜合電力系統(tǒng)研究方面更是取得不少進(jìn)展。例如，海軍工程大學(xué)艦船綜合電力技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提出一二代混合的綜合電力系統(tǒng)技術(shù)方案，牽頭并聯(lián)合國內(nèi)船電行業(yè)優(yōu)勢單位，構(gòu)建了中壓直流綜合電力系統(tǒng)，同時完成全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，使我國成為世界上首個實(shí)現(xiàn)中壓直流綜合電力系統(tǒng)的國家。
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