奋力扬起新的风帆——江苏南通新型混合动力客船研发纪实

11月中旬，温润朦胧的江南水乡也迎来了阵阵寒风，但在南通市船舶行业，造船同行们却丝毫没有感受到冬季的寒意。日前，南通市交通运输综合行政执法支队提出的由柴油机与锂电池混合动力系统驱动的该市新一代客船设想方案正式进入建造阶段，一时间，“南通市客船将使用混合动力系统”的消息迅速在江苏省内船企之间引起广泛热议。

为何要研发混合动力驱动客船？其实际价值何在？在其研发设计过程中又遇到了哪些困难？为此，笔者经过多方面深入采访，对以上问题进行了解答。

 

大胆探索

突破绿色动力船舶应用瓶颈

随着2020全球限硫令实施日期的临近，船舶动力行业转型升级的大幕随之开启。为了紧跟行业发展趋势，南通市水上客船制造业也开始探索全新的发展之路。

2018年4月28日，由南通市神龙游艇制造有限公司制造的纯锂电动力游船“东湖号”在武汉首航，这一消息使苏州水上旅游发展有限公司察觉到，纯电动船舶将是船舶行业一大新的发展方向，随即派人赶往南通“取经”，详细咨询纯锂电池动力船制造的相关事宜。在请教过程中，纯锂电池船舶动力系统的价格高昂、维护保养条件极其严苛等弊端也被讲解人员一一剖出。

如何才能让锂电池这种绿色动力驱动船舶得到更广泛应用？经过双方企业的交流讨论，大家一致认为，纯锂电池船舶虽然环保效益好，但制造成本过高，必然会大大抬高普通船企接受此类新能源船舶的门槛，只有进行技术创新，进一步改进船舶动力方案，才能在船舶节能环保和制造成本之间实现平衡，从而打通清洁能源船舶市场化推广“最后一公里”。为了使相关技术改进方案得以顺利实施，双方企业特意共同组建专家攻关团队，并邀请“东湖号”的检验单位——南通市交通运输综合行政执法支队，设计单位——苏州市江海船舶设计有限公司和船东方——苏州市水上旅游发展有限公司参与其中。

 

协力攻关

描绘新型动力游船建造蓝图

笔者了解到，我国船舶传统使用的是柴油机动力，虽然费用较低，但震动大、噪音大。尤其是在船舶航行过程中，一旦柴油机出现动力故障，船舶和船上人员都将面临巨大的危险。而现行的纯锂电池船舶，虽然无震动、无噪音，更节能环保，但其动力系统十分昂贵，并且维护保养条件十分苛刻。为了保障纯锂电池船舶正常运行，一般每艘船上需要配置两套纯锂电动力系统，既占用大量空间，又需要巨大经费。

为了破解难题，由南通市交通运输综合行政执法支队船检中队的郑律、冯从泉、周学军等船舶专家牵头组成的攻关团队开始了相关研究，他们多次往返于苏州水上旅游发展有限公司、苏州市江海船舶设计有限公司、南通神龙游船有限公司和其他科研单位展开了历经数月的咨询和调研。经过一轮又一轮讨论、研究和论证，今年6月，团队成员们一致商定选用南通市交通运输综合行政执法支队提出的新型动力系统——柴油机和锂电混合动力系统的设想方案，并向游船设计单位——苏州市江海船舶设计有限公司提出了这一设计建议。

8月15日，南通市交通运输综合行政执法支队会合同行业相关专家，以及苏州江海船舶设计有限公司、南通市神龙游船有限公司技术人员，对上述柴油机和锂电池混合动力船舶的制造工艺、动力系统、相关的行业标准和法规，以及操作规范等再次进行集中研究和论证，南通市交通运输综合行政执法支队船检中队的郑律、冯从泉、周学军三位船舶专家分别从船体、轮机、机电三种类型专业船检师的角度提出了自己的想法和意见。在综合各方的建议后，一个最佳方案得到了团队专家们的一致认同——将“BMS锂电池监控系统、柴油机和锂电混合动力自动切换控制系统”这一新型船舶动力技术应用于游船建造行业，并决定由苏州市江海船舶设计有限公司绘制项目图纸。11月4日，该方案通过专家评审和正式审批。

 

孵化成果

确保船舶动力新技术落地生根

一项新的技术方案要孵化出现实成果，路途往往充满坎坷。南通神龙游船有限公司作为该新型混合动力客船制造项目承接企业后，在其具体实施过程中便遇到了诸多有关船舶动力系统技术支撑方面的难题。南通市交通运输综合行政执法支队作为项目技术顾问则为该公司遇到的技术难题进行了梳理，主要是：如何最大限度地确保锂电池监控和保护系统的有效性？如何提高混合动力自动切换控制系统的灵敏性？以及在诸多细节方面如何确保混合动力系统对客船相关法规适用性？

只要思想不滑坡，办法总比困难多。为了使该混合动力船舶设计方案成功落地实施，南通市交通运输综合行政执法支队的技术专家们在认真仔细查阅《混合动力船舶检验指南》、《太阳能光伏系统及磷酸铁锂电池系统检验指南》等大量船舶工程技术书籍和新技术检验标准的基础上，多次与“中船重工”第712和719研究所等单位的专家进行深入探讨，共同寻求破解技术难题的所有可能性。

功夫不负苦心人。经过一段较长时间的艰难研究和试验，项目攻关团队的专家们终于形成了一套集科学性、节能性和实用性等功能于一体的具有实操性的项目实施方案。在这套实施方案里，每艘混合动力船舶只需配备一套柴油机和一套纯锂设备便可高效运转，最为关键的是，在每艘船上将装置一个动力转换系统，每当船舶功率负荷超过15千瓦时，船舶动力系统便会自动由锂电输出为主转换为以柴油机动力输出为主，在一些特殊情况下，还可以人为设定船舶主动力。“这样一来，船舶便拥有了一个系统、三种不同形式的动力，船舶动力输出将更加稳定。”南通市交通运输综合行政执法支队船检中队的船舶专家郑律表示。

据评估和测算，新型动力系统既避免了现用动力系统带来的一系列问题，还可降低30%-40%的耗费。

“这套新型混合动力系统通过‘削峰填谷’作用，可以改善柴油发动机的工作状态，提高整个系统的经济性，延长设备使用寿命，还较好地实现了无震动、无噪音、零排放的目标，使设备运转真正实用、安全、可靠。”南通神龙游船有限公司董事长董杨介绍。

据悉，目前南通神龙游船有限公司的造船人员正紧张投入到该混合动力船舶的生产制造之中。按照图纸设计，建成后，该船总长为24.8m，船宽5.6m，型深1.5m，可载客72人。南通市交通运输综合行政执法支队的船舶专家们表示，还将持续进行制造过程的技术跟进，并开展该混合动力客船的建造检验工作，确保该项船舶动力新技术在南通船舶制造行业开花结果，助推“南通制造”之舟扬起新的风帆。

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