为什么要为近海船舶进行直流配电?

电气化是船舶行业实现净零排放的必然选择。出于多种原因,直流配电对于许多类型的船舶来说都是一个实用的选择。

常见好处包括:

  • 系统组件更少,效率更高
  • 高效利用可再生能源
  • 更小的占地面积
  • 变速发电机降低燃料消耗
  • 轻松与电池等不同能源集成
  • 面向未来的灵活解决方案,可根据不断变化的法规进行调整。这可以延长船舶的使用寿命,并允许分步投资。
  • 采用基于半导体的保护装置,具有极高的容错性和系统冗余度

近海船舶的特性使其受益匪浅,尤其受益于直流配电。据DNV统计,近200艘近海船舶已配备电池,另有100艘船舶正在订购电池装置。

让我们来看看他们做出这一转变的一些原因。

原因 #1 – 直流配电降低燃料消耗,提高效率,使船舶能够在更远的距离上航行更长时间

近海船舶,尤其是那些采用动态定位 (DP) 作业的船舶,由于冗余需求,会在船上使用多台发电机。大多数情况下,这些发电机都处于部分负载运行状态,效率低下。即使使用绿色燃料来减少排放,恒速发电机组仅承载部分负载,燃油经济性仍然很差。

通过直流配电,可以使用变速发电机组,并且电池易于连接到系统。变速发电机组和电池的组合可在各种使用场景中实现最佳负载分配。大多数用例是混合动力,其中发电机组以最佳负载运行,电池负责周期性负载并在需要时增强功率,但也可以实现纯电动运行。运行的发电机数量减少,燃料消耗减少,振动也随之减少。此外,再生能源(例如来自起重机的能源)可以输送到电池并在以后重复使用,从而进一步提高效率。

原因#2 – 直流配电增加了DP操作中的系统冗余和容错能力

斯维奇EBL使得这一切成为可能,它将多个DC-Hub连接在一起,并在其间安装超高速保护装置。即使在 DP3 故障下,也能确保母线连接闭合运行,因为保护装置会在 10 微秒内启动,将故障部件从系统中移除,同时系统其余部分继续运行。

这使得DP模式下的燃油节省成为可能,因为封闭母线连接运行可以减少DP运行期间运行的发电机组数量。许多发电机组可以用备用电池供电,仅运行一台发电机来替代。由于运行的发电机组总数减少,这显著降低了燃油消耗。此外,由于每台发电机组的运行时间减少,维护需求也随之减少。

原因#3 – 直流配电易于操作和维护

从运营角度来看也具有诸多优势。斯维奇产品专为海洋环境设计,具备诸多功能,可最大程度延长正常运行时间:

  • 超快保护装置确保故障情况下的穿越功能。由于其基于有源半导体,保护始终可预测且可复位。
  • 封闭的模块可防止故障扩散,并且无需在故障后进行清洁。
  • 简单的连接器允许快速更换逆变器模块,方便工作人员操作。
  • 直接连接到容器冷却系统可最大限度地减少组件和冷却系统的服务需求。
  • 发电机组和电池之间的平衡负载可减少发电机组的运行时间和维护。

直流配电是未来

毫不奇怪,许多业主和运营商都选择直流配电,因为它可以显著减少排放,并且运营成本具有吸引力。

斯维奇拥有 DC-Hub 和超快速保护装置,斯维奇拥有 DC-Hub 和超快速保护装置,可以用未来灵活解决方案装备更多的电动海上船舶船队。

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Product Line Director, Power Electronics

Teemu Heikkilä

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Teemu has nearly two decades of experience in R&D and product development for high-power drives. He holds an M.Sc (technology) degree in Power Electronics from Helsinki University of Technology (currently Aalto University). His main responsibilities are R&D, engineering and product management for power electronics.