面對IMO 2020限硫令，船舶運營商和船東面臨著難以抉擇的多項選擇,低硫燃料?脫硫塔?LNG?其他可替代系統(tǒng)?大考即將來臨，各種解決方法的分析也是“鋪天蓋地”，今天，跟大家探討一下船舶混合動力/電力系統(tǒng)的可行性。
混合動力系統(tǒng)已廣泛成功應(yīng)用
對于期望減少化石燃料消耗的船東而言，混合動力和電氣化技術(shù)能夠提供一種有效的替代方式，而且具有多種優(yōu)點。
混合動力系統(tǒng)指的是具備兩種或兩種以上能源共同發(fā)揮作用的推進系統(tǒng)。在汽車領(lǐng)域，常見的一種混合技術(shù)應(yīng)用實例就是混合電動車，電力推進系統(tǒng)搭配常規(guī)內(nèi)燃機構(gòu)成了這種汽車的動力總成。這種情況下，混合動力的優(yōu)點體現(xiàn)在節(jié)省燃油、改善性能以及降低排放等方面。相似的方案已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用在了船舶設(shè)備領(lǐng)域，并且取得了良好的效果。
然而，許多長途船舶仍然直接依靠柴油推進，沒有使用電力推進系統(tǒng)。這些船舶可以在推進器和主機之間添加一個軸帶發(fā)電機，從而提升能效，優(yōu)化主機負(fù)載功率和排放。這種做法是給船舶安裝一種附加電力裝置，提升船舶能效，并為混合動力改裝做好準(zhǔn)備。在混合動力船上，具備逆變器技術(shù)的軸帶發(fā)電機在各種航速之下都能達到最佳推進裝置控制，從而節(jié)省能源。
對于可以通過岸上供應(yīng)獲取電力的短途船舶而言，憑借傳動技術(shù)和儲能技術(shù)，它們能夠從當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)中取得清潔能源。船舶停靠在碼頭期間，主要發(fā)電機可以完全關(guān)閉，避免不必要的氮氧化物和碳排放以及噪音污染。
為什么“推薦”混合動力系統(tǒng)
既然純粹依靠發(fā)動機設(shè)計和技術(shù)改進就能符合IMO 2020限硫法規(guī)的要求，船東又何必考慮混合動力或者電力推進船舶呢?
混合推進系統(tǒng)使用柴油發(fā)電機給電池充電，然后通過驅(qū)動裝置將電力傳輸?shù)诫妱訖C上。與百分百使用化石燃料的動力裝置或者需要通過岸電連接花費大量時間充電的百分百電池動力相比，混合動力系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：
1、減小發(fā)動機尺寸和復(fù)雜程度
因為柴油發(fā)動機是用來驅(qū)動發(fā)電機而非推進器的，所以發(fā)動機和SCR(可控硅)元件的尺寸都可以縮小。這也可以降低發(fā)動機的復(fù)雜程度，節(jié)省維修成本，同時減少噪音和排放。使用混合動力系統(tǒng)還能夠改善船舶設(shè)計，因為發(fā)動機不必再與推進系統(tǒng)連接在一起，柴油發(fā)電機的安放就可以不受限制。這種傳動技術(shù)可以使傳動系統(tǒng)運行更加流暢，減少電流尖峰，如果出現(xiàn)峰值負(fù)荷，儲能裝置將處理這些電能。
2、提升發(fā)動機效率
在混合動力系統(tǒng)中，發(fā)動機可以達到最高效的運行狀態(tài)。當(dāng)船舶停止航行或者低速航行時，發(fā)電機組就開始給電池充電。當(dāng)船舶加速航行時，峰值功率就由電池產(chǎn)生。話句話說，電動機就是用來做它們最擅長的事情，即提供高扭矩，電池則用來削減峰值功率，降低馬力需求，以提升發(fā)動機效率。
3、增強或者替換發(fā)動機
如果船舶改裝一個更為高級的發(fā)動機(例如給一艘拖輪改裝一個Tier 4發(fā)動機)，馬力可能會受損，這時就可以用電池來提供額外的馬力。在其他改裝情況下，也可能會用一個電池和電力裝置來替換發(fā)動機。在船舶替換備用發(fā)電機和輔助發(fā)動機時可以考慮這種選擇。
4、滿足港口運營要求
使用電池和電動機能夠使船舶在停靠港口或者位于海上鉆井平臺時實現(xiàn)零排放。這種做法能夠滿足港口的排放標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)成為了歐洲港口的首選方案。
混合動力系統(tǒng)也存在缺陷與風(fēng)險
與所有先進技術(shù)的應(yīng)用一樣，在使用混合動力系統(tǒng)時也需考慮潛在的缺陷和風(fēng)險。
首先，混合動力的成本比傳統(tǒng)推進系統(tǒng)要高，因為需要添加儲能裝置。但是，隨著電動車的市場份額日益提高，電池成本正在逐步下降，有助于改善投資回報率。混合動力的優(yōu)點很突出，很多情況下不到四年就可以獲得回報。
其次，如果配備了鋰離子電池，那么就需要考慮消防安全。設(shè)備供應(yīng)商可以采用細(xì)水霧、二氧化碳、泡沫或者干化學(xué)粉末等措施來解決火災(zāi)隱患，可按照特定需求為船舶定制解決方案。
