储能的新方向！锂电池在船舶中的应用-【浩博电池】

船用电池是一类独特的储能设备，专为船舶应用而设计。与常规电池不同，船用电池要能够承受海上（内陆河）常见的持续振动、湿度和温度波动等极端条件。这些电池有多种类型，每种类型都满足不同类型船舶的特定功率要求和操作条件。船用电池在为船舶和船舶设备的重要系统供电方面发挥着关键作用。从启动发动机到运行导航灯、通信设备、水泵、制冷设备、娱乐系统等，船用电池可确保所有关键功能在海上平稳、不间断地运行。对这些可靠电源的依赖强调了它们对于确保安全舒适的海上航行不可或缺的作用。

一、锂电池在船舶储能中的应用

在多数情况下，船舶电力推进系统都是内燃机驱动发电机组为系统供电。由于海洋环境复杂多变，负载是变化的，当负载偏离最佳负荷点时，燃油就会得不到充分燃烧，燃油的利用率随之大幅度下降，同时会产生大量的氮氧化物和硫氧化物，对环境造成污染。

能量存储技术是解决这一问题的办法之一。利用储能单元在系统轻载时将多余的能量储存起来，来防止该能量对电网的冲击。在系统过载时，储能单元释放能量来满足负载的需求。能量存储技术已经很好的应用于电动汽车行业。而大容量能量存储技术的发展，使得储能单元应用于船舶电力推进系统成为可能，利用储能单元来克服功率波动对船舶电力推进系统的影响将是未来船舶推进技术发展的新方向。

储能系统可增强汽轮机功率提升能力，提高汽轮机调速水平，改善电网质量，实现发电的平滑输出，从而增加了系统的稳定性和可靠性。同时，储能系统也能将多余的能源储存起来，一定程度上提高了船舶运行的经济性。另外，由于船舶所处环境较为恶劣，且长期远离陆地，遇险救援时效性较差，因此，对于保证安全的电力系统要求很高。储能系统作为电力系统最可靠的能源，是保护船舶安全的最后一道屏障。

根据储能载体区分，储能方式主要分为电化学储能、物理储能和电磁储能三种。其中电化学储能主要包括电池储能和超级电容器储能；物理储能主要包括抽水储能、高压空气储能和飞轮储能；电磁储能主要包括超导储能。

在各种储能方式中，抽水储能、压缩空气储能因为响应速度慢，不能满足船舶的要求。超导储能能量密度过低、成本过高且技术成熟度不高，实际运用中可靠性和经济性都不高，也不适合应用于船舶。船舶中主要应用的储能方式为电池储能、超级电容器储能和飞轮储能。超级电容器储能和飞轮储能两种储能方式都具有响应快、比功率高的特点。相比起来，超级电容器储能比功率更高，但比能量极低，放电时间极短，成本更高。

电池储能中，铅酸电池和锂电池是当前应用较为广泛的电池。两种电池均具有额定功率高，放电时间长的优点。相比起来，铅酸电池技术更为成熟，成本较低，安全性较高，但比能量远低于锂电池，且环保性很差。锂电池本身电池特性更为优越，但技术成熟度还不高，散热问题较为严重，安全性不足。用作动力源的锂电池，按电芯材料分类，主要有三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂等几种，目前主流应用的是三元锂电池和磷酸铁锂电池。三元锂电池能量密度最大，但是出于安全原因，在电池管理系统需要投入更多资金，一定程度上限制了三元锂电池在国内船舶的应用。磷酸铁锂电池技术己相当成熟，广泛应用在陆用交通、太阳能和风力发电发电储能、电动工具等领域，大规模的生产也使电池价格回落到较为合理的空间。结合国内船舶实际和电池产业现况，磷酸铁锂电池在船舶领域发展较快。

二、锂电池在纯电动船舶的应用

相较传统的推进系统，电力推进系统具有经济性良好、操纵灵活、安全性高、振动小和可靠性高等特点，电力推进系统现广泛应用于渡轮、挖泥船、拖轮和大型邮轮等。随着电力电子技术快速发展以及能源危机日益加剧，电力推进替代传统的柴油机推进成为不可阻挡的趋势。

电力推进技术依靠其在机动性、可靠性、运行效率、布置灵活性、经济性、易于维护等方面的巨大优势，广泛应用于工程船、油船、豪华游船等船舶上。在世界各国都在追求可持续发展、倡导低碳经济的今天，其将成为未来绿色船舶的前进动力。

在国外，几个大的船舶电力推进生产厂商都有自己的电力推进系列产品，并已将其投入实际运行中，例如ABB公司的Azipod推进系统，J、Siemens公司与Schottel公司的SSP推进系统。然而，船舶电力推进一直面临着一个技术难题，即频繁的负载扰动给推进系统的性能带来了重大影响。一方面，海洋环境复杂多变，风、浪、流对负载的影响不可预知，带来的扰动也在不断变化；另一方面，某些工程船(破冰船、挖泥船、海上钻井平台等)在作业时除了受环境干扰以外，其负载功率需求还随工况要求等客观因素的变化而变化，会产生巨大的负载扰动。显然，这些负载扰动会给船舶电网带来巨大冲击，对船舶推进系统的性能有着巨大影响。解决该问题的一个办法是采用能量存储技术。储能单元可以提高系统的稳定性，在电力系统遇到扰动时，其可以瞬时吸收或释放能量，平复扰动给系统带来的影响，增强系统的稳定性。近年来，大容量存储技术飞速发展，几个大的储能单元生产商(如Corvus Energy公司和Maxwell公司)都在生产自己的大容量储能产品并将其投入到实际运行中。

三、锂电池在船舶应用中的现状

从全球范围看，电池动力船舶的应用正处于探索、示范期，运营经验不足。截止 2019年 5月底，全球电动船舶数量为155艘，其中包括营运船舶 75艘，拟建造船舶80艘，已实现1000KWh到 4000KWh之间较大容量电池动力船舶的应用。

电池动力的选择上既有磷酸铁锂电池，也有三元锂电池。我国内河已建纯电池动力船舶30余艘，在建及计划建造纯电池动力船舶10余艘。2015年以前，我国电池动力船舶的应用仅限于 600KWh以下的小型船舶；2015年以后，使用的最大电池容量达到 3000KWh,且全为磷酸铁锂电池。我国电池行业发展相对成熟，但是船用产品及其配套产业占据的市场份额较小，参与船用电池认证的企业较少，仍存在较大发展空间。

四、锂电池在船舶应用中的规范

目前国内锂电池配套船舶，必须经过中国船级社（CCS）的资质认证。截至 2019年10月，中国船级社已完成和正在进行的船用电池产品认证共 37项，其中15项动力电池项目、5项电池管理系统项目已经完成审核工作，时至今日！中国船级社已基本完善锂电池在船舶应用中的规范。

船级社通常会发布适用于船舶建造与运营技术的规范和要求，其中就包括了船用储能电池的规范要求。标准涵盖了船用储能电池的安全性，性能，规格，安装要求，充电与放电的管理，环境影响的可靠性等方面内容。

船舶在选用与使用储能电池时，应当遵循相关的标准与规定，以确保船舶安全，高效运行，并符合法律法规要求。

1.No.E-24(20240101)船用锂离子电池

2.R016AM01-2024船舶应用电池动力规范

储能的新方向！锂电池在船舶中的应用

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