电力推进系统优势多多
    随着国际海事组织在船舶排放方面制定越来越严格的标准，加上石油资源逐渐耗尽，内燃机将逐步退出历史舞台，绿色环保的电力推进系统将成为未来船舶动力发展的方向。国外已经开发了多种类型电力推进系统，并在多型船舶上应用。我国在此领域的研究则刚刚起步，应加速对相关技术的研究和开发应用，积极参与到这一领域的国际竞争，在市场上占有一席之地。
    “与传统的船舶动力系统相比，电力推进系统具有调速范围广、驱动力大、易于正反转、体积小、布局灵活、安装方便、便于维修、振动和噪音小等优点。电力推进作为船舶的新型推进动力，世界各国都在进行深入的研究” 中国工程院院土、中国船舶轮机专家闻雪友表示，作为船舶主动力系统的电力推进系统，由于其高效率、高可靠性、高自动化以及低维护，正成为新世纪大型水面船舶青睐的主推进系统。目前，发达国家新造船舶的30％已采用电力推进系统。船舶电力推进新技术的研发及应用，将大大减轻船舶污染和海洋环境污染，充分体现了“绿色航运”和“绿色船舶”的环保节能理念，这将是今后船舶动力领域的一个发展方向。
    “相对于传统的柴油机推进系统，电力推进系统可谓优势多多。”据上海海事大学教授汤天浩介绍，一是电力推进具有良好的经济性。在一艘船上多台中速柴油机用于发电，可根据用电负荷选择发电机运行台数，使机组始终运行于高效工作区，实现最大的经济性。与同功率的船舶相比，采用电力推进要比内燃机推进耗油减少10%左右，减少船体阻力5％-10％，提高运输效率15％，航速可提高0.5节。二是电力推进系统操纵性好。采用电力推进系统后，操纵控制方便，起动加速性好，制动快，正反车速度切换快，可推进电机转速易于调节，在正反转各种转速下都能提供恒定转矩，因此能得到最佳的工作特性，使船舶取得优良的操纵性。二是电力推进系统具有良好的安全性。对于柴油机推进的船舶来说，一旦主机重要部件或舵机、轴系出现故障往往导致瘫船。而电力推进则使用多台原动机，个别机组故障不致丧失动力。电力推进系统多采用两套以上互为备用，同步电动机定子有两组相互独立的绕组，一组出了故障仍可减载运行。四是电力推进系统节省空间。采用传统推进系统的船舶轴系长度往往占到船长的40％左右，采用电力推进系统的船舶省去了传动轴系、减速齿轮箱，改善了机舱布局结构，使动力装置安排更加合理，节省了大量空间。五是电力推进系统噪音低。采用电力推进后，主要振动源――发动机安装在弹性底座上，以恒定转速运行，与轴系和船体也无直接联结，大大减少了振动和噪声，工作区整洁，提高了乘船的舒适程度。六是采用电力推进系统有利于船舶控制环境污染，降低排放。对同一功率船舶而言，电力推进中的中速柴油机可以始终在最佳工作区工作，燃油燃烧质量好，燃烧产物中的氮氧化物含量少，减少了废气排放，使机舱内空气新鲜，环境质量得到改善。
    专家表示，船舶采用电力推进系统后，有利于进行计算机网络管理，有助于实现系统的自动控制，全面提升船舶信息化、智能化、自动化水准。因此，船舶电力推进系统应用范围不断扩大，将成为未来绿色船舶前进的动力。

    全球电力推进关键技术快速发展
    “近年来，随着电力电子器件、变流技术、传动控制系统以及新能源和新材料等高新技术的飞速发展，船舶电力推进系统正在经历着巨大变革。”上海海事大学教授汤天浩表示，船舶电力推进是一项综合性很强的推进系统，它的发展与许多技术的发展密切相关，涉及到电动机制造、电力电子器件、变换器电路、经典和现代控制理论、计算机辅助设计等众多学科领域，其中电机技术便是其中的关键技术之一。
    据汤天浩介绍，在船舶电力推进系统中，推进电动机按调速方式可分为直流电动机和交流电动机两大类。直流电动机无论是在转速的调节性能上还是在转矩的控制性能上都比较理想。然而，由于其自身的结构特点，直流电动机存在着一些缺点：如电动机的机械式换相器在运行中产生的火花易磨损电锯，单机容量和转速受到限制，造价高等。这阻碍了直流电动机在船舶电力推进系统中的广泛应用。同时，随着交流调速技术的发展，交流电动机已被大多数现代船舶电力推进系统采用。交流电动机可分为同步电动机和异步电动机两类。同步电动机承受扰动能力强，调速范围宽，可以和螺旋桨直接相连，而异步电动机会出现步进现象，和螺旋桨之间需经减速器连接，因此，大多数现代船舶电力推进系统采用同步电动机。此外，目前，永磁电动机也在电力推进系统中被广泛采用。这型电动机最早由德国在上世纪80年代中期开始研制。随后，各国对永磁同步电动机也进行了深入的研究。最初，各国都采用与常规的交流同步电动机相似的径向磁场结构。显然，这种结构不利于电动机体积及重量的减少。因此，近年来，美国和法国等国设计研究了轴向磁场结构的永磁同步电动机。这种结构使得电动机的体积更小，重量更轻。另外，英国开始进行了横向磁通电动机的设计研究工作，这种新型永磁电动机的性能比轴向永磁电动机又有进一步的改进，使之更适合于低功率船舶推进的需要。
    “值得指出的是，随着高温超导材料的发现和相应技术的快速发展，高温超导电动机也已经问世。”汤天浩表示，这种电动机采用高温超导材料来制作电流传输等零部件，应用超导材料降低了电阻，可以减少电能损耗，具有节能、高效的特点。目前，更新型的高温超导发电机正在研发之中，在不久的将来，高温超导全电力船舶有望出现在人们的视野中。