行业动态 | 关于混合动力船舶的发展趋势

目前所有的船用电池都是锂电池，类似于汽车和能源行业。然而，全新的船舶锂离子化学物质电池正在出现，包括:

•磷酸铁锂（LFP）电池

•锂钛氧化物（LTO）电池

这意味着什么?

根据应用领域的不同，这些新型电池具有不同的优势，包括使用寿命更长、重量更轻，以及成本更低等。每个制造商对其产品都有着独特的设计理念，市场上也不断在出现新的电池供应商。如果您需要获取针对特定船舶应用的完整市场概述和建议，应当与包括瓦锡兰在内的大型船舶电气集成商沟通，以获取与船舶电池解决方案相关的专业建议。

过去，电池主要用作后备功率储备，在主电源故障时为全部负载提供电力。例如对近海工作船舶，可以不使用备用发电机组，而用电池来提供动力定位所需要的功率。以前的电池相对较小，有时也被用于调峰和加速支持。

如今，高达40兆瓦时的船舶电池使船舶零排放航行成为可能。这种电池也可以在港口停留期间为船舶提供电力。然而，电池容量大小并不是唯一需要考虑的重要因素。合适的电池选择取决于其使用方式和船舶的运行模式。电池容量的增加并不意味着价格的降低。尽管我们在2020年之前的确看到了电池价格的稳步下降，但现在这一趋势已经停止。随着全球对电池及其原材料需求的增加，价格已不太可能继续走低。

这意味着什么?

更大的电池为船舶零排放提供了更大的灵活性，因为它们可以承担更多能源密集型任务。基于不同的运营模式而设计的混动推进系统可以为船舶带来全新的操作方式并提高效率。例如，瓦锡兰设计的推进系统可以添加各种不同的模式，以便船舶操作员能够以最佳效率自动运行推进系统。

围绕电池设计的推进系统比传统的推进系统效率更高，从而节约大量成本。例如，混合动力Misje Vita散货船与其船队中的同类船只相比，节省了高达40%的燃料。

电池技术已经在苛刻的航运领域证明了其长期可靠性。可靠的船用电池对于船舶的平稳运行至关重要。作为该领域长久以来的先驱，瓦锡兰所提供的船用电池已经使用了超过10年，并且它们仍表现良好。这就是为什么瓦锡兰被认为是航运领域唯一一家实现如此高可靠性的集成商。

由于电池有助于优化推进系统，其理想的容量取决于船舶的具体运营模式。不同的模式使得船舶操作员可以选择最有效的方式来运行推进系统。例如，当使用岸电对电池充电是一个基本模式时，对电池充电时间和充电能力的考虑就比纯粹的电池容量更重要。未来基于功能需求所设计电池系统将变得越来越普遍。这将有助于进一步优化推进系统，并激发更多创新以提升船舶运行效率。

这意味着什么?

燃料电池像常规电池一样工作，但不需要充电。只要有燃料和氧化剂，它就会产生电能和热能。电池和燃料电池都提供直流电（DC）。一般电池适用于可变负载，而燃料电池则适用于稳定的基本负载，因为它们对负载变化的响应不甚理想。这就是为什么在使用燃料电池时总是还会配备常规电池。

如今，质子交换膜燃料电池（PEMFC）已经可被应用于船舶。当直接使用氢气时，它们的效率超过50%。如果需要重整装置从另一种燃料（如液化天然气）中制氢，PEMFC的效率仍然与一台好的内燃机相当，但成本将高出许多。

更有趣的燃料电池技术是固态氧化物燃料电池（SOFC），可以直接使用甲醇或氨发电。目前该类型电池还在开发中，尚未用于船舶。

这意味着什么?

一些船东将试用这类技术以获得更多经验，但对大多数船东则持一种观望和等待的态度。对于计划使用氢气的船东来说，PEMFC是一个选择，然而储存氢气需要更多的空间，增加的重量也会减少船舶的货运量。

直流母排系统是一种用于船舶动力系统的全新集成概念，使用直流电（DC）进行电力分配。混合动力船通常配置有：

• 驱动发电机的发动机，以产生交流电（AC）

• 产生直流电的电池。

直到最近，电力都是以交流电的形式传输到需要的地方。然而，直流母排系统这一新的电气集成概念现在正变得流行。直流母排系统采用直流供电。当主电源是产生直流电的电池时，让直流母排系统消除转换步骤是有意义的。然而，直流母排仍然不是用于所有混合动力船舶的正确解决方案。

这意味着什么?

越来越多的混合动力船被设计成只配备有直流母排，这可能会被证明是一个错误。假设一艘以柴油发电机为主要动力源的船，其发电机产生的是交流电。当这些电力主要用于电动机或其它生活用电（两者都需要交流电），那么将交流电转换为直流电再转换回来将导致热能和电能损失。直流母排系统适用于配备小型高速发动机的小型混合动力船舶，但不适用于配备多台发动机的大功率船舶或大型混合动力船舶。相反，这些船应该将发电机组连接到交流电网，并将电池和其他使用直流电的设备连接到小型直流母排，而这些直流母排只是整个柴油-电力混合动力系统的一部分。