【涨知识】舰船综合电力系统核心体系

当前，中国海军装备进入第三次爆发期，正在加快建造航空母舰、大型驱逐舰、补给舰和登陆舰。历史上中国海军装备曾有两次爆发期，当前的第三次爆发期比前两次都要大、持续时间都要长，估计至少持续10年!

自从人类进入机械时代以来，动力系统就成为一艘船舶最重要的组成部分，其性能直接关系到船舶能否实现整体的设计性能。对于军舰来说，动力系统的重要性更加不言而喻。

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目前，用于大型水面舰艇的动力系统，按设备的类型来分，主要有蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机、大功率电动机等几种;而直接带动舰艇的推进器以推动舰艇前进的，主要还是前三种动力机械——电动机直接用于驱动推进器虽然有诸多优点，在今天却还只是少数水面舰艇的选择。

但展望未来，全电推进成为各大海军强国在舰船动力领域的重点研究项目，目前世界上大多数军用及民用船舶的主要推进系统是采用机械方式的推进系统，但是，在采用机械式推进系统的舰船上，推进用原动机的功率占全船总功率的四分之三以上，而且只能提供给舰船推进使用，不能为其它需要提供能量，故此在大型军用舰艇和一些特种民用船舶上，往往设置数个发电机组来满足舰船电力负荷的需要。

在电力推进的舰船上，发电机将高速原动机的旋转机械能量转换为电能，通过电力传输线将电能传递到舰船后部的推进电机，驱动推进电机工作，推进电机与螺旋桨直接连接，从而将电能转换为螺旋桨旋转的机械能来推进舰船运动。舰船综合电力系统是从舰船电力推进系统的基础上发展而来，采用电力推进系统的舰船，可以用一套原动机和发电机组来产生电能，既用于舰船的推进，也用于其它设备对电力的需求，这种系统就称为综合电力系统。

用独立的发电机组分别为推进系统和日用系统提供电能的系统称为电力推进系统和日用电力系统，这种提供电能的方式并非综合电力系统，只有电力推进系统和日用电力系统合为一体的才称之为综合电力系统。

综合电力系统有着诸多的优点。采用电力推进系统的舰船在总体布局上具有很大的灵活性，发电机组的布置比机械式推进系统更为方便，可以摒弃串联式布置方式而布置在舰船上其他合适的位置，节省了空间，简化了动力系统的结构，提高燃料和弹药的携带量。

由于只需将推进电机布置在舰船艉部，还可以大大缩短舰船的轴系。由于安装综合电力系统的舰船可不再需要庞大的推进动力舱，一些武器如导弹垂直发射装置的布置可以更为方便和优化。综合电力系统采用模块化设计，可以形成标准化和系列化，针对不同种类的舰船，进行不同的模块搭配组合，这对于减少动力装置的型号具有很大的意义，并且在勤务保障方面也有着诸多的便利性。

由于现代军舰上拥有大量的电气设备，采用综合电力推进系统有助于实现对于全舰电力供应的统一管理和调度;对于航空母舰而言，采用综合电力推进系统有助于电磁弹射机的电力供应;在使用全电推进方式的舰艇上，原动机(柴油机或燃气轮机)机组不再直接驱动推进器，而成为发电系统的动力源，因此可以做到不随舰艇的加减速而改变运行工况，始终运行在最经济的模式下，从而提高燃油效率，并减小设备磨损。

采用全电推进的军舰可以将热机机组的机舱布置于水面以上，从而大大提高军舰的安静性，有利于对潜探测设备的工作;如果电力推进的舰艇采用推进吊舱方式，在大大增加军舰机动性的同时，可以省去贯穿舰体内部、占用大量空间、加工工艺及精密度要求很高的驱动轴，优化舰内舱室的设置，并降低军舰的建造成本。因此，采用综合电力推进系统将是未来水面舰艇动力技术的重要发展方向。

在舰船综合电力系统的发展过程中，先后出现过混合电力推进系统、综合电力推进系统、综合全电力推进系统、综合电力系统、全电力舰、电力战舰等多种形式和先进概念。

“综合电力系统”是一个不断发展的技术领域并且成为各国海军在舰艇动力上的主流发展方向。随着科技水平的发展和现代舰船对大功率电能需求的日益增加，综合电力系统舰船被逐渐各国重视，现代交流电机及其调速技术的发展为舰船采用综合电力系统提供了支持。

交流电机与直流电机相比，具有可靠性高、容量大、体积小和结构简单的特点。随着大功率、高频化、模块化、全控型电力电子器件的研制成功，高性能变频器得到了较快的发展。矢量控制、直接转矩控制等现代交流电机调速技术得到实际应用，交流电机获得了与直流电机同样优异的调速性能。舰船推进电机采用交流电机后，电力推进系统的优势得到充分的发挥。感应电机的研制成功将电力推进技术推上一个更高的台阶，感应电机是一种高功率密度异步电机，具有比同步电机更高的功率密度，比永磁电机更加成熟，更加适合军用舰船的需求。

舰船的推进电机通常分为五类，即直流电机、电励磁同步电机、感应电机、永磁电机和超导电机。其中感应电机、永磁电机、超导电机属于高功率密度推进电机。感应电机常用于水面舰船，而潜艇则更常使用的是永磁电机。超导电机由于具有比永磁电机更高的功率密度和更好的静音性能，以后取代永磁电机将会成为一种趋势。

当前，我国海军将全力打造一支性能卓著、功能齐备的现代化全电舰队，提高海军舰船的动力驱动系统装备水平是实现海军现代化的关键环节。

目前我国的常规潜艇、核潜艇等水下舰艇已经初步实现了电力驱动，未来将重点突破航空母舰、护卫舰、驱逐舰等舰艇及其他军辅船的动力驱动能力，水面舰艇的市场空间较水下舰艇高出数十倍。同时，民船行业目前所大量采用的机械动力系统将逐渐被综合电力系统所取代，军民融合背景下民船全电推进化的市场空间巨大。