艦船電力推進系統(tǒng)優(yōu)勢及發(fā)展現(xiàn)狀

艦船電力推進系統(tǒng)優(yōu)勢及發(fā)展現(xiàn)狀

一、艦船電力推進系統(tǒng)行業(yè)優(yōu)勢

船舶推進方式是指船舶從原動機到螺旋槳的功率傳輸方式，可分為機械

推進和電力推進兩大類.電力推進系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于占用空間小、操作靈活、

推進功率和服務功率可自由轉換，因此在海軍艦船、豪華郵輪、海工船等特種船

型應用較廣，但由于其經濟性較差，并沒有在大型船舶上廣泛應用.值得注意

的是，不論機械推進還是電力推進，其原動機沒有改變，還是以柴油機、燃氣輪

機或者蒸汽輪機作為船舶的主功率源.

船舶推進方式分類和優(yōu)劣勢

船舶推進方式優(yōu)勢劣勢適用船型

噪聲和振動大、能

全功率運行時效率更高、大量損耗較大、船內

大型民用軍用

機械推進方式型商船上的應用經濟性較可用空間較小、調

船舶

高速范圍小、靈活性

差

增加有效載荷，為武器提供

更大功率、占用空間小、服

務功率和推進功率可靈活潛艇、部分海軍

全功率運行時效

轉換、振動較低，節(jié)省燃油、艦船、特種船型

電力推進方式率較低、經濟性

靈活性、可靠性、機動性、如海工船等、豪

差、技術風險較高

隱秘性更大、維護保養(yǎng)量減華郵輪

少、自動化程度較高，設備

壽命更長

電力推進根據(jù)不同維度可分為多種類型.根據(jù)電力推進占比可分為混合

電力推進和全電力推進，根據(jù)電動機的布局位置可分為吊艙式和非吊艙式，根

據(jù)推進負載與非推進負載的電力管理和分配方式可分為綜合電力推進等.

電力推進方式分類

分類方電力推進方

介紹優(yōu)劣勢

式式

在以大功率機械直接推優(yōu)勢：多芯電纜保證傳輸推進

混合電力推

動為主的動力系統(tǒng)中加功率。劣勢：功率不可用于非

進方式

電力比入小功率電力推進推進的用途

例將所有使用液壓動力或

全電力船舶壓縮空氣動力的負載都統(tǒng)一分配電力，電力使用率高

轉換為電力驅動

推進電動機位于船體外

優(yōu)勢：保持360度機動性、全

的水中，與螺旋槳直接連

方向上提供更好的滿推力操

接,可以沿著垂直軸進行

電動機吊艙式電力縱能力、內部布局靈活，節(jié)省

360度旋轉給出任何方

布置推進方式發(fā)動機與推進機械的空間、減

向上的推進力，不再需要

少了維護保養(yǎng)和維修工作量、

舵、船尾橫向推進器或者

省掉了許多輔助系統(tǒng)

船體內的長軸系

將發(fā)電機和發(fā)動機產生優(yōu)勢：船舶非推進功率和推進

的電力通過電纜送到一功率間靈活切換、提供較高的

電力分綜合電力推個配電盤,供船舶推進負冗余度、生存性和可重構性、

配方式進方式荷和非推進負荷使用。配可以節(jié)省燃油，燃油效率高、

電盤可以時刻改變兩個所需的維護保養(yǎng)量和備件較

系統(tǒng)間的功率分配以滿少

足船舶在推進與非推進

上的需求

由于電力推進技術具備明顯優(yōu)勢，廣泛適用于各類軍船，也適用于各種

大型客輪（豪華郵輪、渡輪）、特殊貨輪（特別是LNG船、化學品船等）、海洋

工程船（破冰船、鋪纜船、挖泥船、測量船等）、海洋石油、天然氣開采裝備以

及油氣運輸船等.對于民船和軍船而言，電力推進技術的共同優(yōu)越性有十點：1）

增加有效載荷；2）降低振動；3）提高靈活性；4）增強可靠性；5）提高機?性;

6）減少維護保養(yǎng)量；7）節(jié)省燃油；8）提高自動化程度；9）延長設備壽命；10）

技術升級.

電力推進技術的主要優(yōu)勢

優(yōu)勢具體內容

電力推進系統(tǒng)去掉了機械驅動方式所需的長軸系，船舶空間得到

有效載荷增加

釋放可以用來搭載更多的乘客、攜帶更多的武器或傳感器。

振動較低來自于螺旋槳機械裝置的較低振動與噪聲令船舶運行得更安靜。

不再受機械軸系所限制，發(fā)電機和連接到推進電動機的電纜可以

安放在對船舶最有利的任何地方。若船舶遭到破壞，來自發(fā)電機

靈活性增加

的電力分配會迅速地被重新配置以保證重要系統(tǒng)的連續(xù)電力供

應。

功率可以通過幾余電纜進行傳輸，以一個小附加費用去運行更高

可靠性更高

可靠性所需的多個冗余電纜是可能實現(xiàn)的。

電動機轉速的無級調速令船速可以連續(xù)地變化，因此操縱和航行

機動性更大操作就非常的靈活，很適用于破冰船、渡輪、拖輪、海洋考察船、

鋪纜船等需要頻繁改變轉速和轉向的船舶。

子系統(tǒng)名稱介紹

商業(yè)船舶原動機通常選用柴油機；美國海軍水面戰(zhàn)斗艦，原動

原動機

機通常選用燃氣輪機或蒸汽輪機

發(fā)電機將高速原動機的所有機械功率轉換為電功率

推進功率分配

將電功率分配給推進電動機利其他推進設備

系統(tǒng)

推進電動機驅改變電源的頻率和電壓以滿足船舶推進電動機所需，使其在各

動裝置種操作階段以一個期望的轉速運轉

將來自于電動機驅動裝置的電功率轉換為適合船舶螺旋槳的低

推進電動機

轉速的機械功率

螺旋槳運轉在低轉速上，推動船舶在水中航行

非推進功率分將剩下的電功率分配給船上各種非推進的電負荷，包括附加的

配系統(tǒng)電動機驅動裝置、電纜及開關柜

艦船采用綜合電力推進系統(tǒng)能夠降低燃料消耗、節(jié)省艦船運行成本.艦船

采用綜合電力推進系統(tǒng)能夠降低燃料消耗、節(jié)省艦船運行成本.在艦船的不同工

作模式下，僅當艦船發(fā)動機接近滿功率運行時采用機械推進的效率稍高，其余

模式下采用電力推進的效率均高于機械推進.

不同推進方式的推進效率比較

不同推進方式的推進效率比較

與我大批續(xù)功率比值(%)

----索.*機電力檢遺(B6及助國)

帆橫看遺《一臺及助X)

二、艦船電力推進系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

民品領域，電力推進應用率逐步提高，整個市場呈擴張趨勢.從

2010-2019年完工船舶各類推進方式占比來看，采用電力推進的完工船舶占比

從2010年的3.74%上升到2019年的4.96版其中，2017、2018年船舶電力推進

占比均超過7%,2019年有所下降主要因為整體船舶市場處于低谷，特別是油價

持續(xù)低迷，海工船舶等主要應用電力推進船型訂單量較少.采用電力混合推進

方式的船舶占比也有較大提升，從2010年的0.33%提高到2019年的0.73%.

2010-2019年采用電力推進和混合艘數(shù)

2010?2019年采用電力推進和混合艘數(shù)

00

2010201120122013201420152016201720182019

2010-2019年完工船舶各類推進方式占比

2010.2019年完r船船各類推進方式占比

■全電推進占比■混合推進占比

100.00%

90.00%

80.00%

70.00%

60.00%

50.00%

40.00%

30.00%

20.00%

10.00%

0.00%

2010201120122013201420152016201720182019

從應用船型來看，船舶電力推進系統(tǒng)主要應用的船型為海工船、特殊船型

和豪華郵輪.由于造價較高、全功率效率較低等原因，電力推進系統(tǒng)在油船、散

貨船、集裝箱船這三大主流船型應用較少，但由于其突出的操作性優(yōu)勢，故在海

工船、特殊船型和豪華郵輪等船舶上應用率極高.

從具體船型來看，2019年完工的海工船中鉆井船、地震探測船、科考船、

R0V潛水支持船等船型100%都是采用了電力推進系統(tǒng)，在其他的海工船型中應

用占比也基本達到50%以上；在特殊船型中，LNG再氣化船、燃料船等船型100舟

采用了電力推進系統(tǒng)，LNG船舶中電力推進系統(tǒng)占比也達到了67機豪華郵輪是

另一個電力推進系統(tǒng)應用的主要船型，2019年完工的豪華郵輪中，電力推進系

統(tǒng)占比達到了85.7%.

2019年完工船舶中電力推進系統(tǒng)主要應用船型

船電力推電力混機械推電力推進

具體船型其他總計

型進合推進進占比

鉆井船2一一—2100.00%

遠洋救助拖船1—2—333.33%

半潛式起重船1——1250.00%

科考船2一3—540.00%

R0V潛水支持船2—一一2100.00%

—平臺供應船1901103063.33%

運輸船/起重船1—2一333.33%

潛水支持船3—2一560.00%

布纜船2一1—366.67%

地球物理測量船3一一—3100.00%

破冰船1———1100.00%

三用工作船10一01100.00%

多用途船3一1一475.00%

LNG再氣化船3一—一3100.00%

LNG船16一8—2466.67%

絞吸斗輪挖泥船1一115175.88%

活魚運輸船7一4—1163.64%

渡輪31—1649632.29%

穿梭油船3——2560.00%

特漁業(yè)調查船1一一4520.00%

殊

燃料船1—一—1100.00%

船

型維修船2一2131711.76%

漁船2一22882920.68%

耙吸挖泥船4—181330.77%

滾裝船1一一5616.67%

雜貨船2一一1091111.80%

豪

華

豪華郵輪30—143585.71%

郵

輪

2010-2019年完工豪華郵輪數(shù)量（艘）

2010-2019年完工豪華郵輪推進方式占比

2010.2019年完工豪華郵輪推進方式占比

-全電推迸-小型郵輪（2萬

噸以下）

-全電推迸-中型郵輪（2?5

萬噸）

-全電推進-大型郵輪（5-7

萬眄）

-全電推迸-巨型郵輪（7萬

噸以上）

從建造國家來看，歐洲完工的船舶采用電力推進的比例較高.一方面由

于歐洲生產的船型主要為豪華郵輪、海工船以及特殊船型，這些船型較為適合應

用電力推進系統(tǒng)，另一方面也因為全球主要的電力推進系統(tǒng)生產廠商均在歐洲I,

技術和產業(yè)鏈較為成熟.2019年中國完工的船舶電力推進占比僅為3.94%,但從

絕對量來講，由于基數(shù)較大，中國完工的電力推進船舶數(shù)量全球最高，占全球

完工電力推進船舶的23.36%.

2019年中國完工船舶中電力推進船舶數(shù)量及占比

2019年中國完匚船舶中電力推進船舶數(shù)所及占比

2019年各國完工電力推進船舶占比

2019年各國完工電力推進船舶占比

■中國

■挪威

■韓國

■土耳其

■韓國

■其他

從完工船型來看，中國完工船舶中采用電力推進的主要為海工船和特殊

船型.2019年中國完工的海工船中有25艘采用了電力推進方式，特殊船型中有

19艘采用了電力推進方式，3艘采用了混合動力推進方式.

2019年中國完工船舶電力推進船型

船型分混合動力機械推電力及混合

具體船型電力推進總計

類推進進動力占比

三用工作船1—7812.5C%

潛水支持船2一2450.0C%

海工船調查船2一02100.00%

R0V2一—2100.00%

半潛式起重1一一1100.00%

船

平臺支持船16一102661.5C%

拖船1一61621.60%