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李明勇:电动船舶安全是重中之重

2020-01-13 07:58:35
来源:搜狐汽车 编辑: 国际船舶网 我有话要说

1月10-12日,以“把握形势 聚焦转型 引领创新”为主题的2020中国电动汽车百人会论坛在北京举行。搜狐汽车作为大会官方战略合作媒体深入前线,以图文及专题的立体呈现形式,第一时间为您带来大咖云集的产业盛宴。

活动现场,中国船舶重工集团公司第七一二研究所副所长李明勇发表了演讲。

以下为演讲全文:

尊敬的欧阳院士、各位专家、各位代表大家下午好!非常荣幸有机会就船舶领域的电动化相关问题给大家做简要汇报。

汇报分三部分,一是船舶电动化现在发展处于的时代要求。第二是目前船舶电动化方面的技术,我们的一些看法或取得的进展。第三方面,大家一起做的探索或者实践。

第一方面,宏观形势。从“十八大”到“十九大”,跨度近十年,在生态文明建设方面一个非常重要的关键词—绿色,在这个关键词指引下面,在行业特别是交通运输部,在相继2017、2018、2019陆续出台的相关制度和政策,同时针对长江的绿色发展,交通运输部已经专门出台了长江航运的高质量发展的相关意见,船舶是航运的一个重要再在,航运的高质量发展自然离不开船舶的绿色发展。第三个就是相应的法律法规,包括国际的IMO组织对船舶排放提出了相关的要求,同时中国船级社也对应出台了相应的标准规范,从2014—2017年,特别是2019年出台了纯电动船舶的规范,这些规范的出台,大大促进了船舶行业的电动化的快速发展。第四个,船舶的电动化得益于新能源汽车,特别是中国新能源汽车的快速发展,包括相应技术、产品、产业化,对船舶行业产生了很大的促进作用。总结下来,有关国家宏观政策,行业强力推动,法律法规制定的约束,包括新能源领域的相关技术的发展,对船舶电动化的促进起到了非常关键的作用。反过来,船舶电动化应该说迎来了一个非常好的发展机遇期。

第二部分,就船舶电动化大家关注的,因为船舶相对交通领域来说是一个相对落后的行业,船舶谈电动化,自然会引起很多专家的兴趣。我从四个方面来提,一个是电源系统。电动船从电源系统来讲,如果针对固定的航区要达到零排放,有内河,游船、渡船和作业船,这些船的能源主要还是以电池系统,现在当前最主要的是锂电池,下一个阶段应该是氢燃料电池技术。同时,它的推进系统活动理系统在船舶领域,现在最关注的是采用调参推进,一会我会说一下我的看法。未来就离不开像氢燃料电池的加入,来促进船舶电动化在各种类型船的普适性的应用。

电动船的电源系统和新能源汽车游什么差异呢,一般船电动车,是60到100kwh,一艘船会达到2000kwh以上,这么大的差异导致电池管理系统会复杂。同时,船舶和车有非常大不一样的地方,就是船舶的电源系统对安全性的要求是非常重要,我们不允许出现在船上由于电源系统的热失控而引起灾难性事故,我们的车允许有一段逃离时间的要求,这就是在车上或者船舶上面对电源系统的要求是有差异化的。这个方面,我们直接给一个结论,新能源船舶和新能源的汽车在电源系统方面,在安全性的要求上面有本质的差异性,这是电动船舶关于电源系统的要求,就是安全性。

解决安全性,现在我们一个是从船舱电池舱设计到电源系统的设计,到电源模块到电芯,是分层次分架构的设计方式,中国船级社规范里明确提出,以分层进行检验,我们提出在船舶里面的电池系统要基于电芯创立的柔性成组技术,就是将电池或者说电化学技术和电力电学达到高度集合,达到高安全性大容量的需求。无并联的电芯本质上减少的电池包内的安全,我们降低成组的要求,新电池和旧电池可以在一个电池包里混合使用,第三就是能源管理,和电力电池的结合,通过这种方式来达到电池组随意扩充。

未来的方向我们认为是燃料电池发动机加上锂电池组合的能源形态。推进系统方面,船舶和新能源汽车,别的交通部一样的,我们关注几个问题,高效率是我们非常重要的部分,高效率在船舶里面,除了电机本身的效率还有推进器或者螺旋桨的效率,另外就是低震动,船舶对震动的要求比较高。第三个就是机桨一体化,为此我们提出来船舶需要的推进系统关注的是吊舱式的推进器。

第三个方面关于充电,刚才也有专家就充电相关接口提出问题,船舶是在水面上面,它是一个动态的载体,大的电流充电过来以后,船舶的自由的运动,这些特征导致充电会有一些特殊的要求。这里我们也展示了,通过有限的充电壁和无线充电方式,一会在实践里会谈到相关的进展。

第四个方面就是船舶的自动化,未来发展方向应该是远程操控智能化,包括无人的系统,包括多船协同作业的问题,这是电动船相关的技术,我们关注的点或者我们正在进行的研究工作。

第三个方面想介绍一下这两年来纯电动船的实践。这个长江里一艘船,53米,航速10节,白天运行8小时,电池是2300度电,推进是2000千瓦,这艘船2019年12月正式投放武汉长江段运行,这是中国首条取得CCS认证的纯电动船。这是这艘船电池系统构成,从电芯到PACK到成组,到船舱里的设计,包括要求,整个系统重量比相对偏低,这也是为了获取电池的高安全性的要求,牺牲了一部分重量比,这是这艘船里采用了2台200牵米的ICARUS200型吊舱推进器,把机桨舵一体化,大量节省船舱的空间,大大减少了由于电机装在船舱里的震动。我们认为在这种船里能量非常宝贵,整个推进系统的效率,到最终螺旋桨上面的效率是我们非常关注的一个点。

最后,这条船做下来以后,在不同的舱室里,在四个舱室里针对震动的速度,包括噪声水平做了适度的测试,应该说这种系统设计达到了绿色船舶最高等级的要求,达到了三级的要求,真正达到了豪华轿车的静音性的水平。

这是充电系统,采用两种方式,一种是通过线连接的传电方式,300千瓦,通过无线充电可以做到100千瓦,已经实船应用。整个舱室环境非常舒适,特别是整个机舱颠覆了传统船舶机舱的概念。

从2017—2019年,短短两年多时间,中国的纯电动船舶发展非常快速,上面看到的都是几百人载人量的客船,全世界都是大胆的尝试。还有一些湖泊领域的,中国的一些景色非常好的水上旅游景点大量采用了电动船。最后介绍有代表性的一艘船,港作拖轮,随着电动化的发展,现在港口在中国得到了快速发展,而港口了非常重要的装备就是港口作业拖轮,大型的拖轮,船进入港口都需要拖轮拖进来,这种船非常有特点,经过仔细分析以后,最后提出采用纯电动化的方式,这艘船用了五千多度电,推进功率达到2×1500千瓦,预计2020年交付,这艘船的交付,对于工业船舶特别是绿色港口的建设起到非常大的推动作用。

最后,谈一点个人的建议和想法,船舶的绿色电动化确确实实是一个系统性工程,需要行业引领,特别是政策制度、标准规范的建设。另外,加强示范工程的推广应用,船舶电动化以保持特别谨慎和乐观的态度,谨慎在哪里,我们不希望船舶电动化按照非市场化的方式运行,是按照市场化方式运行,就是这艘船上了以后是否给客户带来经济价值,给船东创造经济效益,这是我们关注的。第二个,安全性是船舶电动化在一段时间内一定要引起大家高度重视的,这就是我们非常谨慎的地方。不能一窝蜂的上,如果这个城市没有非常好的旅游资源,你采用电动化船舶的时候一定要慎重,在共同打造航运交通强国先行区,内河水运绿色发展示范区和高质量发展样板区的征程中,我们应该并坚定献上我们全部的力量,愿航运业迎来更加美好的明天。谢谢大家。

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