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李明勇:電動船舶安全是重中之重

2020-01-13 07:58:35
來源:搜狐汽車 編輯: 國際船舶網 我有話要說

1月10-12日,以“把握形勢 聚焦轉型 引領創新”為主題的2020中國電動汽車百人會論壇在北京舉行。搜狐汽車作為大會官方戰略合作媒體深入前線,以圖文及專題的立體呈現形式,第一時間為您帶來大咖云集的產業盛宴。

活動現場,中國船舶重工集團公司第七一二研究所副所長李明勇發表了演講。

以下為演講全文:

尊敬的歐陽院士、各位專家、各位代表大家下午好!非常榮幸有機會就船舶領域的電動化相關問題給大家做簡要匯報。

匯報分三部分,一是船舶電動化現在發展處于的時代要求。第二是目前船舶電動化方面的技術,我們的一些看法或取得的進展。第三方面,大家一起做的探索或者實踐。

第一方面,宏觀形勢。從“十八大”到“十九大”,跨度近十年,在生態文明建設方面一個非常重要的關鍵詞—綠色,在這個關鍵詞指引下面,在行業特別是交通運輸部,在相繼2017、2018、2019陸續出臺的相關制度和政策,同時針對長江的綠色發展,交通運輸部已經專門出臺了長江航運的高質量發展的相關意見,船舶是航運的一個重要再在,航運的高質量發展自然離不開船舶的綠色發展。第三個就是相應的法律法規,包括國際的IMO組織對船舶排放提出了相關的要求,同時中國船級社也對應出臺了相應的標準規范,從2014—2017年,特別是2019年出臺了純電動船舶的規范,這些規范的出臺,大大促進了船舶行業的電動化的快速發展。第四個,船舶的電動化得益于新能源汽車,特別是中國新能源汽車的快速發展,包括相應技術、產品、產業化,對船舶行業產生了很大的促進作用?偨Y下來,有關國家宏觀政策,行業強力推動,法律法規制定的約束,包括新能源領域的相關技術的發展,對船舶電動化的促進起到了非常關鍵的作用。反過來,船舶電動化應該說迎來了一個非常好的發展機遇期。

第二部分,就船舶電動化大家關注的,因為船舶相對交通領域來說是一個相對落后的行業,船舶談電動化,自然會引起很多專家的興趣。我從四個方面來提,一個是電源系統。電動船從電源系統來講,如果針對固定的航區要達到零排放,有內河,游船、渡船和作業船,這些船的能源主要還是以電池系統,現在當前最主要的是鋰電池,下一個階段應該是氫燃料電池技術。同時,它的推進系統活動理系統在船舶領域,現在最關注的是采用調參推進,一會我會說一下我的看法。未來就離不開像氫燃料電池的加入,來促進船舶電動化在各種類型船的普適性的應用。

電動船的電源系統和新能源汽車游什么差異呢,一般船電動車,是60到100kwh,一艘船會達到2000kwh以上,這么大的差異導致電池管理系統會復雜。同時,船舶和車有非常大不一樣的地方,就是船舶的電源系統對安全性的要求是非常重要,我們不允許出現在船上由于電源系統的熱失控而引起災難性事故,我們的車允許有一段逃離時間的要求,這就是在車上或者船舶上面對電源系統的要求是有差異化的。這個方面,我們直接給一個結論,新能源船舶和新能源的汽車在電源系統方面,在安全性的要求上面有本質的差異性,這是電動船舶關于電源系統的要求,就是安全性。

解決安全性,現在我們一個是從船艙電池艙設計到電源系統的設計,到電源模塊到電芯,是分層次分架構的設計方式,中國船級社規范里明確提出,以分層進行檢驗,我們提出在船舶里面的電池系統要基于電芯創立的柔性成組技術,就是將電池或者說電化學技術和電力電學達到高度集合,達到高安全性大容量的需求。無并聯的電芯本質上減少的電池包內的安全,我們降低成組的要求,新電池和舊電池可以在一個電池包里混合使用,第三就是能源管理,和電力電池的結合,通過這種方式來達到電池組隨意擴充。

未來的方向我們認為是燃料電池發動機加上鋰電池組合的能源形態。推進系統方面,船舶和新能源汽車,別的交通部一樣的,我們關注幾個問題,高效率是我們非常重要的部分,高效率在船舶里面,除了電機本身的效率還有推進器或者螺旋槳的效率,另外就是低震動,船舶對震動的要求比較高。第三個就是機槳一體化,為此我們提出來船舶需要的推進系統關注的是吊艙式的推進器。

第三個方面關于充電,剛才也有專家就充電相關接口提出問題,船舶是在水面上面,它是一個動態的載體,大的電流充電過來以后,船舶的自由的運動,這些特征導致充電會有一些特殊的要求。這里我們也展示了,通過有限的充電壁和無線充電方式,一會在實踐里會談到相關的進展。

第四個方面就是船舶的自動化,未來發展方向應該是遠程操控智能化,包括無人的系統,包括多船協同作業的問題,這是電動船相關的技術,我們關注的點或者我們正在進行的研究工作。

第三個方面想介紹一下這兩年來純電動船的實踐。這個長江里一艘船,53米,航速10節,白天運行8小時,電池是2300度電,推進是2000千瓦,這艘船2019年12月正式投放武漢長江段運行,這是中國首條取得CCS認證的純電動船。這是這艘船電池系統構成,從電芯到PACK到成組,到船艙里的設計,包括要求,整個系統重量比相對偏低,這也是為了獲取電池的高安全性的要求,犧牲了一部分重量比,這是這艘船里采用了2臺200牽米的ICARUS200型吊艙推進器,把機槳舵一體化,大量節省船艙的空間,大大減少了由于電機裝在船艙里的震動。我們認為在這種船里能量非常寶貴,整個推進系統的效率,到最終螺旋槳上面的效率是我們非常關注的一個點。

最后,這條船做下來以后,在不同的艙室里,在四個艙室里針對震動的速度,包括噪聲水平做了適度的測試,應該說這種系統設計達到了綠色船舶最高等級的要求,達到了三級的要求,真正達到了豪華轎車的靜音性的水平。

這是充電系統,采用兩種方式,一種是通過線連接的傳電方式,300千瓦,通過無線充電可以做到100千瓦,已經實船應用。整個艙室環境非常舒適,特別是整個機艙顛覆了傳統船舶機艙的概念。

從2017—2019年,短短兩年多時間,中國的純電動船舶發展非?焖,上面看到的都是幾百人載人量的客船,全世界都是大膽的嘗試。還有一些湖泊領域的,中國的一些景色非常好的水上旅游景點大量采用了電動船。最后介紹有代表性的一艘船,港作拖輪,隨著電動化的發展,現在港口在中國得到了快速發展,而港口了非常重要的裝備就是港口作業拖輪,大型的拖輪,船進入港口都需要拖輪拖進來,這種船非常有特點,經過仔細分析以后,最后提出采用純電動化的方式,這艘船用了五千多度電,推進功率達到2×1500千瓦,預計2020年交付,這艘船的交付,對于工業船舶特別是綠色港口的建設起到非常大的推動作用。

最后,談一點個人的建議和想法,船舶的綠色電動化確確實實是一個系統性工程,需要行業引領,特別是政策制度、標準規范的建設。另外,加強示范工程的推廣應用,船舶電動化以保持特別謹慎和樂觀的態度,謹慎在哪里,我們不希望船舶電動化按照非市場化的方式運行,是按照市場化方式運行,就是這艘船上了以后是否給客戶帶來經濟價值,給船東創造經濟效益,這是我們關注的。第二個,安全性是船舶電動化在一段時間內一定要引起大家高度重視的,這就是我們非常謹慎的地方。不能一窩蜂的上,如果這個城市沒有非常好的旅游資源,你采用電動化船舶的時候一定要慎重,在共同打造航運交通強國先行區,內河水運綠色發展示范區和高質量發展樣板區的征程中,我們應該并堅定獻上我們全部的力量,愿航運業迎來更加美好的明天。謝謝大家。

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