马伟明：中国实现中压直流综合电力系统 世界首家

当前，英国45级、美军DDG-1000驱逐舰与法国西北风两栖舰均采用中压交流综合电力系统。（资料图）

“船舶综合电力系统将传统船舶相互独立的机械推进系统和电力系统以电能的形式合二为一，通过电力网络为船舶推进、通信导航、特种作业和日用设备等提供电能，实现了全船能源的综合利用。因此，船舶动力采用综合电力系统已成主流。”在日前于京举行的“2014 IEEE亚太交通电气化大会暨展览会”上，中国工程院院士马伟明如是说。

19世纪初，蒸汽机逐渐取代人力、风力作为船舶动力，标志着船舶动力的第一次革命开始。20世纪中叶以来，内燃机、燃气轮机、核动力汽轮机逐步发展成熟并被应用于船舶动力，船舶动力的第二次革命由此开启。

“综合电力系统被誉为船舶动力的第三次革命。”马伟明告诉记者。

他介绍说，自20世纪末以来，随着各国海洋开发和海防建设的快速发展，船舶电能需求大幅增加，并对船舶动力的机动性、安静性和燃油经济性等性能要求显著提高。同时，石油资源日益短缺，环境污染不断恶化，各国正积极倡导发展绿色船舶，促进可再生能源在船舶动力中的应用。船舶采用综合电力系统，不仅实现了船舶推进系统和电力系统的集成，而且更容易实现全船能量的精确高效控制以及多种再生能源的灵活接入，降低船舶动力对传统化石燃料的依赖度。

“综合电力系统技术也是交通行业的通用技术。近年来，综合电力系统研究取得突破性进展，不仅使船舶动力从机械化走向电气化、信息化和智能化，还被推广应用于全电化特种车辆、多电飞机、轨道交通、新能源发电等军民通用技术领域。大力发展综合电力系统，将带来巨大的军事、经济和社会效益。”马伟明说。

在国外，船舶综合电力系统首先应用于军事领域。“美、英等西方发达国家自上世纪80年代开始进行综合电力系统研究，近年来已经实现中压交流综合电力系统的工程应用。”马伟明介绍说，2009年7月服役的英国45型驱逐舰，是世界上首艘采用中压交流综合电力系统的水面主战舰艇。此外，英国CVF航母、美国DDG1000驱逐舰、法国“西北风”级两栖攻击舰等均采用了中压交流综合电力系统。

本世纪初，国外开始在民用船舶中应用综合电力系统。“以中压交流和低压交流两种电制形式为主，如美国‘亚特兰蒂斯’号科考船、‘海洋绿洲’号邮轮、荷兰‘蓝色马林鱼’号半潜船等。”马伟明说。

根据国外船舶综合电力系统的发展情况，马伟明将综合电力系统分为第一代和第二代。

他表示，第一代综合电力系统技术成熟，但存在设备体积和重量偏大、系统效率偏低、供电连续性不高等缺点；第二代综合电力系统采用中压直流电制，突破了系统频率限制，降低了对原动机调速特性的要求，大幅减小了设备体积和重量，提高了系统效率和供电连续性，但技术发展尚未成熟。

马伟明介绍说，我国综合电力系统的发展以“十五”为起点，通过初期探索，形成了系统概念方案、主要设备和全系统的目标图像，明确了综合电力系统的技术发展路线，即军用舰船要求装机容量大、功率密度高、适装性好，应优先采用中压直流综合电力系统；民用船舶要求建造成本低，现阶段宜优先采用中压交流或低压交流综合电力系统。

“‘十五’至‘十一五’，我们构建了综合电力系统的基础理论体系，先后攻克了系统网络结构、集成化发电、先进感应推进等数十项关键技术。”马伟明表示，“十二五”以来，我国在综合电力系统研究方面更是取得不少进展。例如，海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室提出一二代混合的综合电力系统技术方案，牵头并联合国内船电行业优势单位，构建了中压直流综合电力系统，同时完成全系统联调试验，使我国成为世界上首个实现中压直流综合电力系统的国家。