“嘟--嘟--”，2020年1月16日上午，隨著兩聲響亮的汽笛聲，長(zhǎng)江上首艘通過CCS系統(tǒng)認(rèn)證的18米級(jí)純電動(dòng)推進(jìn)航道維護(hù)快艇——“長(zhǎng)江航道電001”正式下水服役，標(biāo)志著長(zhǎng)江航道生態(tài)環(huán)保建設(shè)又添新兵。
“綠水青山就是金山銀山”，中車永濟(jì)電機(jī)公司與長(zhǎng)江武漢航道局為貫徹長(zhǎng)江流域綠色發(fā)展理念，確定以18米級(jí)的純電動(dòng)航道快艇作為試點(diǎn)來(lái)推進(jìn)綠色船舶可持續(xù)發(fā)展。
該船總長(zhǎng)18.9米，航區(qū)為內(nèi)河B級(jí)航區(qū)。主要服務(wù)于長(zhǎng)江中游河段，用于長(zhǎng)江航道巡查、航標(biāo)巡檢兼顧測(cè)量等工作。本船船體為全鋁合金結(jié)構(gòu)，配備了總?cè)萘考s1300kWh的蓄電池，最高航速為21.5公里每小時(shí)，可全速續(xù)航5小時(shí)，同時(shí)支持交流380伏和直流750伏雙電制充電，快充4小時(shí)可續(xù)航130公里，完全能夠滿足作業(yè)需求。區(qū)別于傳統(tǒng)船舶，該船采用磷酸鐵鋰電池電源驅(qū)動(dòng)、雙全回轉(zhuǎn)舵槳推進(jìn)，配置了生活污水艙、生活污水泵、垃圾收集裝置等多種防污染措施，不產(chǎn)生油污水，“ 零污染、零排放、無(wú)噪音、低振動(dòng)”，它的正式裝備將加快長(zhǎng)江航道維護(hù)方式轉(zhuǎn)型、有力助推長(zhǎng)江綠色生態(tài)建設(shè)。
該船由中國(guó)最大的軌道交通電機(jī)電器生產(chǎn)企業(yè)-中國(guó)中車永濟(jì)電機(jī)有限公司整體研發(fā)制造，長(zhǎng)江船舶設(shè)計(jì)院進(jìn)行整船設(shè)計(jì)，整船在武昌船舶重工集團(tuán)武昌基地制造并在各設(shè)備供應(yīng)商配合下進(jìn)行制造、調(diào)試和試航。由于該船設(shè)計(jì)立項(xiàng)為國(guó)內(nèi)第一艘新能源純電動(dòng)船，因此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)非常大，沒有任何可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，因此對(duì)整船動(dòng)力系統(tǒng)、舵槳系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)提出了非常高的要求；最值得一提是該項(xiàng)目中使用的是新型直流配電系統(tǒng)，更具有電能調(diào)節(jié)方便、節(jié)能提效、模塊化、智能化特點(diǎn)，諸多優(yōu)勢(shì)使其成為船舶領(lǐng)域的新興技術(shù)；但相比于傳統(tǒng)的交流配電系統(tǒng)對(duì)該種配電方式也面臨諸多技術(shù)瓶頸。因此對(duì)變頻電源等核心元器件帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，丹佛斯傳動(dòng)憑借產(chǎn)品的優(yōu)越的性能及穩(wěn)定的質(zhì)量打動(dòng)了制造商及使用者，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)有力的支持。
Danfoss 完美驅(qū)動(dòng)新能源船舶
在此次項(xiàng)目方案中，丹佛斯旗下的NXP系列和Editron系列產(chǎn)品為整船的電能控制及推進(jìn)驅(qū)動(dòng)提供理想的解決方案。
在此方案中可分為能源部分和動(dòng)力部分，能源部分實(shí)現(xiàn)整船的電能控制，動(dòng)力部分實(shí)現(xiàn)船舶的行進(jìn)控制，NXP系列中的共直流母線產(chǎn)品為電池提供DC/DC變流器，交流岸充及輔助電源控制；而Editron則給該船提供了開關(guān)磁阻電機(jī)和推進(jìn)逆變器作為船舶前進(jìn)的解決方案。
船舶航行時(shí)，可通過NXP系列中的DC/DC變流器控制電池進(jìn)行放電維持直流電網(wǎng)，此時(shí)推進(jìn)系統(tǒng)通過逆變器來(lái)控制推進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，通過輔助電源逆變器，來(lái)為船上其它用電設(shè)施供電，保證整船的順利運(yùn)行；船舶在減速制動(dòng)時(shí)，通過DC/DC 變流器的充電功能將制動(dòng)能量回饋至電池，實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用；在船舶靠岸時(shí)，通過采用交流充電裝置或直流充電裝置來(lái)對(duì)電池進(jìn)行充電。
推進(jìn)電機(jī)由逆變器來(lái)控制其轉(zhuǎn)速，在船舶航行時(shí)，舵槳系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的指令來(lái)控制推進(jìn)逆變器，而推進(jìn)逆變器則根據(jù)指令輸出相應(yīng)的頻率來(lái)改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)改變船舶航速。
Danfoss 傳動(dòng)在綠色船舶應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
與傳統(tǒng)船舶動(dòng)力驅(qū)動(dòng)相比，電推船具有效率高、速度響應(yīng)快、維修方便等優(yōu)勢(shì)，但由于電動(dòng)船舶運(yùn)行的特殊性，必須保證整船運(yùn)行的高可靠性；該船設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間狹小，對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)單元及推進(jìn)電機(jī)的功率密度要求非常高。丹佛斯NXP和Editron產(chǎn)品在船舶應(yīng)用中具有以下優(yōu)勢(shì)：
DC/DC變流器快速響應(yīng)及動(dòng)態(tài)調(diào)整
通過專用的軟件控制功能實(shí)現(xiàn)高開關(guān)頻率，并配有儲(chǔ)能電抗器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充放電及BUCK和BOOST控制功能。
高效的冷卻方式
根據(jù)船體各部位環(huán)境的不同采用不同的冷卻方式，即滿足船舶安裝的要求又考慮到經(jīng)濟(jì)效益。
1,推進(jìn)系統(tǒng)采用水冷循環(huán)，DC/DC變流器
2,生活電源及交流充電裝置采用空冷，
低諧波污染
針對(duì)該電動(dòng)船使用航線特點(diǎn)，提供交流充電樁滿足其充電靈活性，丹佛斯AFE產(chǎn)品采用四象限整流技術(shù)，可為電池靈活提供相應(yīng)的直流充電電壓，并且可將對(duì)岸上電網(wǎng)的污染降低至最小。
優(yōu)異的電氣控制性能
NXP系列的DC/DC變流器具有多種控制方式：
1,恒流充放電、恒壓充放電及恒功率充放電；
2,生活電源系統(tǒng)可提供不同制式的電壓等級(jí)；
3,丹佛斯EDITRON 永磁同步磁阻輔助電機(jī)，該種電機(jī)功率密度大、輸出轉(zhuǎn)矩范圍寬、功率因數(shù)高、低速性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合船舶牽引類驅(qū)動(dòng)；
4,配備Editron的專用逆變器并同舵槳系統(tǒng)的配合，可實(shí)現(xiàn)整船行進(jìn)的控制。
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