[發(fā)明專利]一種運用于內(nèi)河運輸船舶的油電自混合動力推進(jìn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410318867.1
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104149960B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳立新;付立剛;劉舒雨;黃鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州現(xiàn)代船舶設(shè)計研究有限公司
• 主分類號: B63H21/20
• 分類號: B63H21/20
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司33100
• 代理人: 徐關(guān)壽

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶動力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種運用于內(nèi)河運輸船舶的油電自混合動力推進(jìn)系統(tǒng)。

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背景技術(shù)

交通運輸業(yè)是能源消耗和排放的重點領(lǐng)域之一，而船舶作為交通運輸中載運量比例最大的載運工具，其節(jié)能效果的好壞，對國民經(jīng)濟(jì)的影響很大。節(jié)能減排已成為世界各國造船界和航運界研究的重要課題，它關(guān)系到節(jié)約燃料資源和費用、降低廢氣排放、環(huán)境保護(hù)以及船舶運營的經(jīng)濟(jì)效益等問題，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，也是實現(xiàn)交通運輸發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重要途徑。

2011年，國際海事組織海洋環(huán)境保護(hù)委員會通過了國際海運溫室氣體減排措施強制規(guī)定，確定了新船設(shè)計能效指數(shù)EEDI和船舶能效管理計劃SEEMP兩項船舶能效標(biāo)準(zhǔn)。我國《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》也已生效，對內(nèi)河運輸船舶的能效指標(biāo)、排放控制及噪聲污染等提出了明確的要求。

目前內(nèi)河運輸船舶存在的主要問題：

1、航道復(fù)雜多變，主機(jī)功率冗余

我國內(nèi)河航道水域遼闊，航線延綿，航道復(fù)雜，為適應(yīng)不同的航道水流港口碼頭等地理環(huán)境的需要，通常內(nèi)河運輸船舶的主機(jī)功率在設(shè)計時都有一定的冗余度，以便在惡劣工況時，可以保證船舶推進(jìn)的安全性，這就使得主機(jī)在大量的工作時間都沒有運行在其最佳工況，即最節(jié)能和效率最高點。

2、受吃水限制，螺旋槳效率較低

許多內(nèi)河航道的支線情況還處于5級航道以下，水深較淺，水下雜草叢生，河道淤泥堆積，即便是河道經(jīng)過渠化，但由于河面狹窄、船舶在交匯或超越時，與岸邊極近，為避免螺旋槳與河堤的碰擦，再加上受吃水限制的影響，通常內(nèi)河船舶的螺旋槳的直徑都較小，導(dǎo)致推進(jìn)效率較低。

3、航道穿越城市或風(fēng)景旅游區(qū)，環(huán)境污染嚴(yán)重

內(nèi)河航運與沿岸居民生活息息相關(guān)，柴油機(jī)的排放及噪聲，已嚴(yán)重影響兩岸居民的生活，成為環(huán)境空氣污染方面不可忽視的問題。

鑒于上述原因，目前內(nèi)河運輸船舶急需尋求各種新能源、新產(chǎn)品、新技術(shù)，以節(jié)能能源、減少排放、降低噪聲為根本目的。船舶混合動力推進(jìn)系統(tǒng)是目前的研究方向之一。

（一）目前國外關(guān)于船舶混合動力推進(jìn)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

混合動力船舶技術(shù)目前尚處在不斷探索和研究的階段。在國際上，有不少科研院提出了一些相關(guān)理論和方法，并在潛艇和游艇領(lǐng)域有所實現(xiàn)——世界上第一艘燃料電池和柴一電混合動力系統(tǒng)的潛艇已于2003年4月在德國基爾港開始首次試航。2010年1月，意大利和斯洛維尼亞聯(lián)合研制了GREENLINE?33?混合動力游艇，是首艘混合了電池組、太陽能和柴油機(jī)動力的游艇。近些年,?船舶設(shè)計者開始把這個概念運用于商用船舶,?尤其是深海作業(yè)多用途工作船。

國外目前使用的船舶混合動力推進(jìn)系統(tǒng)是結(jié)合了機(jī)械推進(jìn)和電力推進(jìn)的一種新的推進(jìn)方式之一，是將機(jī)械（主柴油機(jī)）推進(jìn)和電力（發(fā)電機(jī)組）推進(jìn)結(jié)合在一起，根據(jù)不同工況、不同的需求，切換主柴油機(jī)驅(qū)動螺旋槳或者主柴油機(jī)與軸帶電機(jī)同時驅(qū)動螺旋槳，有效地解決了船舶短時間內(nèi)工況多變和輸出較大推力的需求，減少了船舶的總?cè)加拖牧亢蛷U氣排放，可節(jié)省船舶的運營成本，同時提高船舶運行的可靠性。

（二）國內(nèi)船舶混合動力推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展情況

國內(nèi)在船舶混合動力推進(jìn)領(lǐng)域方面起步較晚，成功應(yīng)用的例子并不多。目前闡述較多的混合動力主要是指“新能源混合電力船舶”。常用作船舶動力的新能源有太陽能、風(fēng)能等，風(fēng)能由于受區(qū)域限制以及穩(wěn)定性、連續(xù)性和可靠性差，作為內(nèi)河小型船舶能源并不合適。而電力推進(jìn)裝置的電池主要有燃料電池、超級電容器和動力電池等，其中以動力電池作為船舶動力源最為合適，同時，為提高船舶的續(xù)航能力和冗余性，混合動力船舶中采用技術(shù)成熟的柴油發(fā)電機(jī)組作為輔助動力。

油電混合動力系統(tǒng)的船舶在國內(nèi)應(yīng)用較少，即便應(yīng)用，也是不同工況的切換使用，即電力推進(jìn)作為柴油機(jī)推進(jìn)的補充，在小負(fù)荷工況時，采用電力推進(jìn)，在大負(fù)荷工況時切換至柴油機(jī)推進(jìn)，以彌補柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速低扭矩時排放指標(biāo)過大，油耗指標(biāo)差的缺陷。

（三）油電混合動力推進(jìn)系統(tǒng)在內(nèi)河船舶應(yīng)用遇到的主要問題

國內(nèi)在混合動力船舶領(lǐng)域方面起步較晚，成功應(yīng)用的例子并不多。主要原因有：

1.系統(tǒng)復(fù)雜，研發(fā)技術(shù)難度大?