船舶綜合電力推進技術(shù)研究及展望

伍賽特

(上海汽車集團股份有限公司， 上海 200438)

0 引言

目前應(yīng)用的推進系統(tǒng)主要有兩類：機械式直接推進(柴油機、燃氣輪機、熱機聯(lián)合直接推進)和電力推進[1-2]。電力推進又分為：采用獨立的推進動力電站為推進電動機供電的傳統(tǒng)電力推進和采用綜合電站同時為推進電動機和其他用電設(shè)備(武器)供電的綜合電力推進[3-4]。

隨著計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，大型專業(yè)設(shè)計、計算、仿真軟件提供的輔助設(shè)計手段加快了設(shè)計進程。功率器件容量的不斷提高使大功率變頻調(diào)速得以實現(xiàn)[5-6]；先進制造和新材料技術(shù)的跨越正不斷克服大型船用設(shè)備的加工難題，以上進展使新型船舶采用綜合電力推進技術(shù)具備了發(fā)展前提。順應(yīng)這種技術(shù)進步，新型船舶實現(xiàn)全船電氣化的基礎(chǔ)―“綜合電力推進”技術(shù)走向成熟。

1 綜合電力推進技術(shù)

綜合電力推進系統(tǒng)是一種全新的系統(tǒng)，其采用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)、大功率電子技術(shù)等先進技術(shù)，可大幅提高全艦?zāi)茉蠢煤妥儞Q的效率，為動力和電力機械領(lǐng)域提供了最新研究成果。綜合電力推動系統(tǒng)可以實施高度的模塊化和通用化，因而，既能發(fā)揚電力推進的長處，又能提高電網(wǎng)供電的可靠性，為船舶作戰(zhàn)使用帶來更大的靈活性，使總體設(shè)計更能夠滿足未來船舶的各種需求。

2 國外船舶綜合電力推進技術(shù)應(yīng)用發(fā)展狀況

1838年，俄國科學(xué)家雅柯賓首次用直流電動機和蓄電池，做了一條小船的動力試驗，形成“電力推進”的概念。1908年，美國芝加哥市第一艘電力推進消防船開創(chuàng)了船舶電力推進技術(shù)應(yīng)用的先河，解決了當時熱機轉(zhuǎn)速高、單機容量小、調(diào)速困難以致使內(nèi)燃機無法直接應(yīng)用于船舶推進的難題，從而使電力推進的應(yīng)用迅速發(fā)展，并在第二次世界大戰(zhàn)期間得以廣泛應(yīng)用于各類型軍用艦艇。

第二次世界大戰(zhàn)后，由于機加工技術(shù)的進步，大型齒輪加工工藝趨于成熟以及內(nèi)燃機和汽輪機的大型化、船用化，使電力推進技術(shù)的應(yīng)用退居到主要應(yīng)用于特種船舶的地位。20世紀80年代，隨著電力推進相關(guān)技術(shù)的進步以及對船舶動力系統(tǒng)要求的提高，電力推進又進入了新的發(fā)展時期。

2.1 民用船舶綜合電力推進的應(yīng)用發(fā)展

在新的發(fā)展時期，綜合電力推進的應(yīng)用已突破了特種船舶的局限，快速向各類型船舶應(yīng)用擴展。特別是運輸船類，因更多地追求營運的經(jīng)濟性和環(huán)境的舒適性，迫切地趨向于采用綜合電力推進，促進了世界知名公司加大綜合電力推進技術(shù)的研發(fā)投入，并首先在民用船舶上取得突破性進展。

2.2 綜合電力推進在軍用艦艇上的應(yīng)用和發(fā)展

電力推進在民用船舶，特別是大型游輪以及23型護衛(wèi)艦上的應(yīng)用，促使英、美開始探索和研發(fā)綜合全電力推進用于新型水面艦艇。

1986年，美國根據(jù)新時期全球戰(zhàn)略需求，需全面提升海軍艦隊的綜合能力，裝備新型高能武器，提高作戰(zhàn)能力，改進動力系統(tǒng)，提高機動能力，降低特征信號采取有效防護措施，提高隱身能力，改善能源水平，提高對陸支援能力等。早在1988年美國海軍即已明確提出海軍下代水面戰(zhàn)艦將采用電力推進。

由美國水面戰(zhàn)艦計劃可明顯看出，2010年以后，采用綜合電力推進的新型戰(zhàn)艦DD(X)、LCS、CG(X)等將逐步取代機械式直接推進的艦艇[7]。

英國在23型護衛(wèi)艦采用巡航電力推進之后，加大投資開發(fā)未來船舶上的先進電力推進技術(shù)。其中包括一種中型航空母艦CVF、一種核動力攻擊型潛艇、兩種水面戰(zhàn)艦―45型防空驅(qū)逐艦和未來水面戰(zhàn)艦FSC，軍輔船也將采用“綜合全電力推進”系統(tǒng)。

德國根據(jù)本國以防衛(wèi)和護航為主的戰(zhàn)略思想，水面戰(zhàn)艦的發(fā)展以護衛(wèi)艦為重點，船舶的推進系統(tǒng)完全摒棄了主軸系統(tǒng)。另一個特點是發(fā)電系統(tǒng)采用燃氣輪機發(fā)電機組與燃料電池的混合系統(tǒng)[8-10]。

法國、荷蘭、瑞典、俄羅斯以及澳大利亞，都根據(jù)戰(zhàn)略需求和本國的國情，開展了相應(yīng)的全電力艦艇的研究開發(fā)工作。

上述情況充分證實了“綜合全電力推進”及“綜合電力系統(tǒng)”是未來海軍戰(zhàn)斗艦艇及軍輔船動力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

2.3 國外船舶綜合電力推進技術(shù)特點

2.3.1 制定綜合發(fā)展計劃，系統(tǒng)地開展綜合電力推進技術(shù)研究

從20世紀80年代起，歐美等國就根據(jù)戰(zhàn)略和未來戰(zhàn)爭的需求及現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的支撐，提出了相應(yīng)的發(fā)展計劃。

美國自1986年提出“海上革命”計劃后，制定了專項“綜合電力系統(tǒng)”(IPS)計劃。組織海軍研究機構(gòu)、大學(xué)“電力船舶研發(fā)聯(lián)盟”、通用電氣公司、洛克希德?馬丁公司等，形成研發(fā)體系并投入926億美元，開展綜合電力推進系統(tǒng)及設(shè)備的研究。

英國于1996年提出了“綜合全電力推進”(IFED)發(fā)展計劃和“全電力艦艇”(AES)方案，與法國聯(lián)合，組織羅爾斯?羅依斯公司、阿爾斯通公司、熱蒙公司等，實施“電力艦艇艇”計劃，總投資約10億美元。

德國于1999年制定了FDZ-2020項目計劃，組織HDW船廠、西門子公司、MTU公司等實施未來護衛(wèi)艦計劃，投入3.37億歐元進行先期開發(fā)。

2.3.2 更新研究設(shè)計手段、設(shè)計理念，完成了由“經(jīng)驗和試驗設(shè)計”向“模型設(shè)計”的過渡

世界各大知名公司，已利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、信息技術(shù)、軟件技術(shù)的成果，開展綜合電力推進系統(tǒng)及設(shè)備的仿真研究，建立了模型體系；綜合利用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)過程中積累的大量數(shù)據(jù)，建立比較完善的數(shù)據(jù)庫；建立了以系統(tǒng)和設(shè)備“模型”為主體，在數(shù)據(jù)庫支持下的設(shè)計軟件系統(tǒng)和工程選型軟件系統(tǒng)，可將原來需要5～10年的全新系統(tǒng)研究設(shè)計周期縮短到一年甚至幾個月，并大幅度提高設(shè)計精度。完成了由“經(jīng)驗和試驗設(shè)計”向“模型設(shè)計的過渡。

2.3.3 重視演示驗證系統(tǒng)建設(shè)，開展演示驗證研究

美國為了開發(fā)綜合電力推進系統(tǒng)，并驗證基礎(chǔ)技術(shù)的可行性、有效性、降低技術(shù)風(fēng)險，分別在普渡大學(xué)和密蘇里大學(xué)建立了推進和供電系統(tǒng)的半物理試驗平臺，與英、法國防部聯(lián)手于1996年在費城建立了工程實比例陸上試驗站。英、法聯(lián)合在位于英格蘭的阿爾斯通研究中心建立了“電力艦艇艇”技術(shù)單軸系全尺寸演示驗證中心，通過實驗驗證系統(tǒng)設(shè)計軟件的置信度和可靠性。

2.3.4 既重視基礎(chǔ)研究的同吋，又注重先期技術(shù)開發(fā)，提高應(yīng)用技術(shù)儲備能力

各國在執(zhí)行“電力艦艇”計劃中，都包含有系統(tǒng)和設(shè)備的先期開發(fā)，為進一步提高系統(tǒng)性能做必要的技術(shù)準備。如美國在執(zhí)行“綜合電力系統(tǒng)”計劃中就包含了橫向磁通永磁電機的研究，并投資約1.4億美元研究高溫超導(dǎo)電機等，為進一步提高綜合電力推進系統(tǒng)的功率密度做出了前瞻性工作。

2.4 國外船舶綜合電力推進技術(shù)發(fā)展趨勢

當前國外技術(shù)發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1) 大容量系統(tǒng)技術(shù)。為提高動力和作戰(zhàn)能力，動力系統(tǒng)的容量不斷增大，民用船舶實現(xiàn)了單機功率達44 MW，軍用艦艇中美國DDG-1000艦單機功率可達36.5 MW。

(2) 設(shè)備高功率密度技術(shù)。為減輕動力系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量，縮小體積，除合理設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)外，利用新材料、新技術(shù)提高主要設(shè)備的功率密度，如西門子公司IFR6839徑向永磁電機的轉(zhuǎn)矩密度達448 kN·m/t(一體化結(jié)構(gòu)，含調(diào)速設(shè)備)，阿爾斯通新型感應(yīng)電機轉(zhuǎn)矩密度高達11.928 kN·m/t。

(3) 綜合利用能源技術(shù)。從能量管理入于，通過合理調(diào)整工況的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)始終處于“最佳”狀態(tài)，達到節(jié)能目的。

(4) 供電系統(tǒng)的中高壓技術(shù)。中大型船舶系統(tǒng)電壓不斷提高，一般系統(tǒng)電壓在6.6 kV以上，民用船舶最高電壓已達11 kV，美國DDG-1000的系統(tǒng)電壓為138 kV。

(5) 智能自動化系統(tǒng)技術(shù)。智能化是當前系統(tǒng)自動化的技術(shù)發(fā)展途徑，可以減少船員，提高系統(tǒng)運行自動化水平，是適應(yīng)“信息戰(zhàn)”的主要手段。

(6) 工程設(shè)計的通用化、系列化、組合化技術(shù)。以簡化設(shè)計、減少系統(tǒng)全壽命費用，并為技術(shù)更新提供基礎(chǔ)條件。

(7) 高性能儲能技術(shù)。儲能技術(shù)是應(yīng)改善船用電網(wǎng)電能供應(yīng)需求及高能武器的能量供應(yīng)而提出的，同時也為動力系統(tǒng)的生命力提供了保障途徑。

3 我國船舶綜合電力推進技術(shù)的發(fā)展狀況

目前，我國只能夠自行設(shè)計傳統(tǒng)電力推進系統(tǒng)并在少量軍民用船舶中服役。其主要特點是采用直流低壓(<1 000 V)技術(shù)，其應(yīng)用對象一般限于2 000 t級以下的特種船舶(主要是潛艇)。面對當今世界快速發(fā)展的新型繞合電力推進技術(shù)，我國尚處在一個重大技術(shù)轉(zhuǎn)型期的起步準備階段。

3.1 我國電力推進船舶發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

3.1.1 民用船舶

從建國起到20世紀末，國內(nèi)建造的電力推進相關(guān)的民用船舶只有兩艘：一艘是1962年江南造船廠自行設(shè)計制造的“浦江號”火車渡輪，采用的是直流電力推進系統(tǒng)，由于技術(shù)不成熟等諸多因素的影響，僅運行了一年多就退役；另一艘是1987年大連造船廠為國外船東建造的穿梭油輪，推進系統(tǒng)仍是機械式直接推進，雖然采用了新型電力系統(tǒng)為全船供電，但該電力系統(tǒng)是由ABB公司提供的系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備[11]。

進入21世紀，在市場需求的牽引下，我國對船舶綜合電力推進技術(shù)的關(guān)注度日漸提升。近年來，國際上采用綜合電力推進技術(shù)船舶的增長勢頭加快，國內(nèi)造船企業(yè)的制造訂單也逐漸增多。近年來，國內(nèi)建造電力推進船型種類已得以顯著擴充。我國船舶總體設(shè)計單位逐漸參與新型船舶的系統(tǒng)設(shè)計，分別在集裝箱船、半潛式起重船、煙大鐵路渡輪、水聲測量船、海洋考察船等船型上開展總體設(shè)計中取得了一定的經(jīng)驗。但是，相比國外，國內(nèi)對民用船舶綜合電力推進技術(shù)處在被動跟進狀態(tài)[12]。

3.1.2 軍用艦艇

自20世紀60年代初，我國在蘇聯(lián)轉(zhuǎn)廠制造常規(guī)動力潛艇動力裝置的基礎(chǔ)上，研制了三代常規(guī)潛艇電力推進系統(tǒng)，即一代研仿；自行設(shè)計第一代常規(guī)動力潛艇電力推進系統(tǒng)和第一代核動力潛艇的應(yīng)急電力推進以及巡航電力推進系統(tǒng)。進入八九十年代，自行設(shè)計了新一代常規(guī)動力潛艇電力推進系統(tǒng)。水面船舶只有消磁船，小型軍輔船采用低壓直流電力推進。同時，國內(nèi)還開始了永磁電力推進系統(tǒng)的預(yù)先研究工作，同期研制的采用直流永磁電機的電力推進系統(tǒng)已裝備于船舶作深潛器；還設(shè)計研制了深潛救生艇的PWM型異步電動機電力推進系統(tǒng)(包括主推進器和側(cè)推)等[13]。21世紀以來，我國裝備預(yù)研以采用綜合電力系統(tǒng)的新型護衛(wèi)艦、驅(qū)逐艦、潛艇為目標，啟動并開展了“船舶綜合全電力推進系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”。

3.2 國內(nèi)與國外的技術(shù)差距分析

我國船舶綜合電力推進技術(shù)與國外的差距主要表現(xiàn)在基礎(chǔ)研究能力、系統(tǒng)設(shè)計能力、試驗驗證能力等方面。沒有形成自主研發(fā)體系，導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展落后，基礎(chǔ)科研能力和創(chuàng)新能力不強?，F(xiàn)對國內(nèi)外差距分述如下。

3.2.1 基礎(chǔ)研究能力方面

在國外，大學(xué)和科研機構(gòu)主要承擔(dān)基礎(chǔ)研究工作，如美國的密蘇里大學(xué)、普渡大學(xué)、BWX技術(shù)公司(洛斯·阿拉莫斯國家安全小組四成員之一)、蘭德國防研究所、英國宇航系統(tǒng)公司(BAE)、法國艦艇建造局(DCN)、 Converteam(Alstom)公司、德國亞琛工業(yè)大學(xué)、西門子公司、ABB公司等。

國內(nèi)近階段進行的基礎(chǔ)研究主要有：大容量高功率密度電力推進系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究；仿真模型和虛擬試驗平臺研究；新型船舶的電氣傳動和動力系統(tǒng)基礎(chǔ)研究；高可靠性電力推進系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)研究；脈沖電源和負載模擬的基礎(chǔ)研究；動力系統(tǒng)減振降噪研究、燃料電池(PEM)；大功率元器件集成；電力、熱能、機械及控制的動態(tài)系統(tǒng)分析軟件等[14-15]。

在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，已形成對船舶綜合電力推進系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的支撐能力。國內(nèi)高校和科研機構(gòu)現(xiàn)有“電力電子與電力傳動”、“電力系統(tǒng)及其自動化”、“電機與電器”、“高電壓與絕緣技術(shù)”、“電工理論與新技術(shù)”等研究方向，并且開展了如船舶綜合電力推進系統(tǒng)計算機仿真、多相電機拖動系統(tǒng)的理論體系、船用中壓電網(wǎng)監(jiān)測、限流器設(shè)計方法、動力定位技術(shù)、超級電容器儲能技術(shù)研究等，但是總體來看，研究比較分散，基礎(chǔ)研究能力依然有待提升。

3.2.2 系統(tǒng)設(shè)計能力方面

在綜合電力推進系統(tǒng)設(shè)計能力上，我國與國外的差距主要表現(xiàn)在科研組織體系、系統(tǒng)(集成)設(shè)計技術(shù)、設(shè)備設(shè)計技術(shù)和設(shè)計手段四個方面。

美、英、法、德等海洋大國都于20世紀90年代通過實施有關(guān)船舶綜合電力推進系統(tǒng)的發(fā)展計劃，組織研究設(shè)計單位、企業(yè)、大學(xué)等開展了系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究工作；在掌握綜合電力推進系統(tǒng)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，已可對各種新型船舶所需綜合電力推進系統(tǒng)開展系統(tǒng)設(shè)計和工程應(yīng)用，并形成了系統(tǒng)和設(shè)備的仿真設(shè)計、工程設(shè)計系列軟件，以及整套的設(shè)計規(guī)范和標準體系[16]。目前，絕大多數(shù)綜合電力推進系統(tǒng)及設(shè)備是由國外幾家大公司集成供貨，主要包括電力推進領(lǐng)域內(nèi)的三大跨國電氣公司：ABB、阿爾斯通和西門子以及傳統(tǒng)的系統(tǒng)集成商如 IMTECH等，它們在系統(tǒng)集成設(shè)計方面占有絕對的市場壟斷地位。

國內(nèi)的研發(fā)工作處于“萌芽”期，未形成系統(tǒng)的“合力”；在系統(tǒng)設(shè)計方法上還處于學(xué)習(xí)和摸索階段，基本的工具軟件、仿貞軟件高級模塊、系統(tǒng)設(shè)計軟件受制于國外，國內(nèi)尚沒有自己的設(shè)計規(guī)范和標準；初步開展的設(shè)備設(shè)計工作，仍存在不少技術(shù)難題；國內(nèi)僅有個別綜合電力推進系統(tǒng)集成的工程業(yè)績，但都局限于小功率等級船舶。

3.2.3 試驗驗證能力方面

在試驗驗證能力上，我國與國外的差距主要表現(xiàn)在研究性實驗、工程化驗證試驗兩個方面。

發(fā)達國家已于20世紀90年代陸續(xù)建成了綜合電力推進系統(tǒng)仿真實驗室以及全尺寸工程試驗站。進入21世紀后，其系統(tǒng)仿真試驗的結(jié)果已通過實船驗證(Superstar豪華游輪)，且全尺寸陸上工程試驗已用于實船系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)合調(diào)試并裝船試航(45型驅(qū)逐艦)。

國內(nèi)除系統(tǒng)和設(shè)備仿真軟件存在較大差距外，通過近年來的保障條件建設(shè)投入，實驗室仿真硬件條件和小比例樣機試驗條件基本具備；全尺寸陸上工程試驗條件正在建設(shè)中。另外，在生產(chǎn)制造能力上，目前國外可面向各種船型，全套提供各種功率等級的中、低壓電力推進設(shè)備；國內(nèi)可對中小型船舶提供柴油發(fā)電機組、低壓配電屏和變壓器等，新型材料和大功率器件更多向國外購買。在售后服務(wù)能力方面，國外可提供全球化現(xiàn)場服務(wù)；我國主要對沿海和內(nèi)河船提供維修服務(wù)。

3.2.4 人才、科研組織體系方面

船舶綜合電力推進系統(tǒng)涉及多學(xué)科、多專業(yè)技術(shù)。國外在開展綜合電力推進技術(shù)研究時，都建立了一個由國家科研管理機構(gòu)、科研院所、企業(yè)、大學(xué)、海軍科研機構(gòu)等單位構(gòu)成的科研組織體系。其中，國家科研管理機構(gòu)通過制定政策法規(guī)以及管理科研經(jīng)費的手段擔(dān)負著基礎(chǔ)科研和技術(shù)進步的宏觀調(diào)控職能；企業(yè)根據(jù)市場的需求和生存競爭的需要成為高新技術(shù)研發(fā)的主力軍；大學(xué)和專門科研機構(gòu)則構(gòu)成了基礎(chǔ)研究和前沿科學(xué)研究的主要基地。國內(nèi)船舶的設(shè)計和研制由科研院所、大學(xué)、企業(yè)、海軍科研機構(gòu)等單位承擔(dān)，但還未形成科研組織體系，尚未開展系統(tǒng)全面的研究工作。

3.3 造成差距的原因

國外的船舶綜合電力推進技術(shù)早在20世紀期間即已經(jīng)歷了10～15年的歷程，自21世紀以來已進入實用化、產(chǎn)品化階段。其在技術(shù)發(fā)展過程中，以本國為主注重國際合作，聯(lián)合開發(fā)研究，逐步形成具有本國(或本公司)特色的系統(tǒng)和設(shè)備技術(shù)，實現(xiàn)了共性技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品標準化，以利開展模塊化設(shè)計和系統(tǒng)集成。在軍用領(lǐng)域，美、英、法等國更是注重國際合作，用最少的投資獲取最優(yōu)勢的設(shè)備，在進行基礎(chǔ)研究的同時完成試驗場地等保障條件建設(shè)，爭取用最短的時間完成新型作戰(zhàn)艦艇的研制。

通過對比分析，我國在船舶綜合電力推進技術(shù)的總體上與國外的差距明顯，形成差距的主要原因有：

(1) 缺乏船舶綜合電力推進技術(shù)發(fā)展思路和發(fā)展規(guī)劃研究，沒有形成國家支持下的長期穩(wěn)定發(fā)展計劃。長期以來，軍用艦艇重點發(fā)展?jié)撏恿π枰膫鹘y(tǒng)電力推進技術(shù)，而對民用船舶和水面艦艇綜合電力推進新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用關(guān)注不夠。近年來，國內(nèi)有關(guān)單位開始了船舶綜合電力推進系統(tǒng)的預(yù)研工作，但仍然缺乏整體規(guī)劃和宏觀布局。

(2) 缺少船舶綜合電力推進技術(shù)研究投入，影響深入系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。多年來，預(yù)研、科研投入的有限經(jīng)費主要是為解決型號急需，未注重基礎(chǔ)技術(shù)研究的投入。研究力量分散，缺少相應(yīng)的組織協(xié)調(diào)，缺乏相應(yīng)的規(guī)范、標準，使得研究的總體水平受到影響。

(3) 設(shè)計研究和試驗驗證平臺的建設(shè)較晚，影響自主研發(fā)設(shè)計體系建設(shè)。長期以來，研究試驗的條件建設(shè)均以裝備的工程型號為背景，沒有從專業(yè)技術(shù)發(fā)展所需系統(tǒng)地考慮基礎(chǔ)條件建設(shè)，未形成配套的設(shè)計軟件和數(shù)據(jù)庫，缺乏系統(tǒng)設(shè)計所必要的系統(tǒng)仿真分析軟件、在線實時檢測的試驗設(shè)備和大容量的系統(tǒng)試驗平臺等自主研發(fā)體系建設(shè)的必備條件。針對這題，國家有關(guān)部委正在加大投入，不久的將來在設(shè)計研究和試驗驗證能力上將大大縮小與國外的差距。

(4) 人才隊伍的培養(yǎng)急待加強。綜合電力推進技術(shù)涉及的專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域廣而新，研發(fā)一線十分缺乏經(jīng)過實踐鍛煉的復(fù)合型人才。在設(shè)計理念、基礎(chǔ)研究創(chuàng)新能力發(fā)展上不利。我國目前對系統(tǒng)集成設(shè)計的研究才剛剛起步，可提供工程應(yīng)用的新型推進設(shè)備幾乎是空白，因此要縮短與國外的差距，必須有一段逐漸積累經(jīng)驗的路要走。

4 加速發(fā)展國內(nèi)船舶綜合電力推進技術(shù)的必要性

4.1 我國對綜合電力推進技術(shù)發(fā)展的迫切需求

4.1.1 民用船舶需求

進入21世紀，隨著運輸業(yè)和旅游業(yè)需求的日益增長，給我國船舶行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。我國的船舶工業(yè)的快速發(fā)展，給船舶配套設(shè)備發(fā)展帶來重要發(fā)展機遇。但是，目前利潤豐厚的船舶配套設(shè)備仍然大多依賴進口。面對航運市場競爭，我國迫切需要高技術(shù)船舶發(fā)展綜合電力推進系統(tǒng)的應(yīng)用將是重要因素之一。

進入21世紀，國外綜合電力推進船舶中，推進功率等級1～7.5 MW的中小型船需求量接近65%。國內(nèi)近幾年已基于國外技術(shù)建造了一些新型電力推進船舶，加快我國船舶綜合電力推進技術(shù)研究和應(yīng)用開發(fā)，從沿海和內(nèi)河中小型電力推進船舶綜合電力推進系統(tǒng)入于，實現(xiàn)系統(tǒng)集成設(shè)計和配套設(shè)備國產(chǎn)化可以成為我國綜合電力推進近期目標；大型民用電力推進船舶如海洋工程平臺、遠洋貨輪的推進功率等級一般在10～20 MW以上，特別是家華游輪屬技術(shù)含量很高的高端產(chǎn)品，可作為二期目標滿足需求。

4.1.2 軍用艦艇需求

軍用艦艇動力系統(tǒng)的性能直接影響著海軍武器裝備的作戰(zhàn)效能，世界各海軍強國都在爭先發(fā)展綜合電力系統(tǒng)技術(shù)。為維護和平和祖國統(tǒng)一、適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，研發(fā)和建造具有世界先進水平的綜合電力推進艦艇將是我國海軍快速提升作戰(zhàn)能力的重要舉措。依據(jù)我國海軍的發(fā)展目標，要不斷提高軍用艦艇的動力性能，必須加快綜合電力推進系統(tǒng)研發(fā)。

4.2 加快綜合電力推進技術(shù)發(fā)展的必要性

船舶配套業(yè)是船舶工業(yè)的重要組成部分和做大做強的基礎(chǔ)，船舶配套業(yè)發(fā)展水平是影響船舶工業(yè)綜合實力的重要因素。我國船舶配套業(yè)落后，嚴重制約著海軍武器裝備的升級換代和民用船舶產(chǎn)業(yè)國際競爭力的提高。進入21世紀以來，隨著造船業(yè)的快速發(fā)展，船舶配套發(fā)展滯后問題變得日益嚴峻。作為船舶配套重要項目之一的船舶綜合電力推進技術(shù)與世界先進國家相比差距史大，因此必須盡快采取措施改變落后狀態(tài)。為此需充分認識加快船舶綜合電力推進發(fā)展的必要性。

加快發(fā)展船舶綜合電力推進技術(shù)，是落實科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)創(chuàng)新型國家的需要。發(fā)達國家于20世紀80年代以來快速發(fā)展的綜合電力推進技術(shù)，已成為新型船舶動力技術(shù)的一種主流發(fā)展趨勢。我國尚未充分掌握船舶綜合電力推進技術(shù)，且技術(shù)上的存量資源不足，這在新的國際競爭環(huán)境中處于十分不利的地位，因此必須盡快啟動船舶綜合電力推進技術(shù)基礎(chǔ)研究，加快和加大研究工作的步伐和力度，才能跟上新技術(shù)的發(fā)展，提高核心競爭力。需通過全面、持續(xù)的科研投入，堅持以打基礎(chǔ)、建體系為目的的反復(fù)多輪的研究、試驗驗證和總結(jié)提高，形成研究設(shè)計平臺、試驗驗證平臺和應(yīng)用評估平臺，支撐自主研發(fā)先進船舶綜合電力推進技術(shù)的研發(fā)體系。搶抓機遇，集中解決船舶配套瓶頸，提升我國船舶工業(yè)綜合競爭力的戰(zhàn)略任務(wù)。

加快發(fā)展船舶綜合電力推進技術(shù)，是實現(xiàn)軍民結(jié)合產(chǎn)業(yè)化、推動國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。船舶綜合電力推進技術(shù)是典型的軍民結(jié)合產(chǎn)品，市場的需求推動了技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)的發(fā)展又促進了軍民用船舶的廣泛應(yīng)用。綜合電力推進技術(shù)對國內(nèi)其他行業(yè)發(fā)展還將起到帶動作用。通過綜合電力推進技術(shù)研究，可以加快大容量變頻拖動系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，帶動與之配套的電力電子、材料、機械加工等制造業(yè)的技術(shù)進步，支持國家經(jīng)濟和其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

在國際市場競爭及軍備競賽的環(huán)境中，發(fā)達國家對我國新型船舶的技術(shù)限制和技術(shù)封鎖隨處可見。在核心技術(shù)受國外制約的現(xiàn)實情況下，單靠引進不可取。在民用船舶方面，由于國外大公司壟斷了系統(tǒng)集成設(shè)計技術(shù)，其設(shè)計費用極高，達到設(shè)備費用的1.5倍。同時，相關(guān)的設(shè)備必須由外國公司指導(dǎo)采購，使船舶建造的國際競爭力受到極大影響。因此，必須加快發(fā)展自己的綜合電力推進技術(shù)，才可沖破制約，避免長期處于被動地位，以滿足我國船舶發(fā)展需要。

5 未來發(fā)展船舶綜合電力推進技術(shù)的研究方向

5.1 制定國家船舶綜合電力推進技術(shù)發(fā)展計劃

世界先進國家船舶綜合電力推進技術(shù)發(fā)展迅速，民用船舶、軍用艦艇的需求旺盛。各發(fā)達國家在十幾、二十年前就根據(jù)自身的需求和基礎(chǔ)，制定了相關(guān)發(fā)展計劃，促進了綜合電力推進技術(shù)的進步。我國起步晚，技術(shù)落后，嚴重制約了我國船舶動力技術(shù)的現(xiàn)代化，影響了我國造船業(yè)和海軍裝備的發(fā)展。建議國家盡快根據(jù)我國國情，制定我國船舶綜合電力推進技術(shù)基礎(chǔ)研究項目計劃，組建專項協(xié)調(diào)委員會，組織計劃的實施，組建專家委員會，開展頂層設(shè)計，專業(yè)項目技術(shù)咨詢與評估工作。

5.2 建設(shè)和完善船舶綜合電力推進技術(shù)的研究開發(fā)體系

我國船舶動力技術(shù)發(fā)展已有數(shù)十余年歷史，在潛艇和軍輔船電力推進系統(tǒng)和設(shè)備方面積累了一定的經(jīng)驗。近十余年來，國內(nèi)采用綜合電力推進的民用船舶逐漸增多，總體設(shè)計及系統(tǒng)集成技術(shù)研究已起步。部分大學(xué)開展了相關(guān)的研究工作，鍛煉和培養(yǎng)了一定的專業(yè)研究設(shè)計人才。

根據(jù)軍工科研生產(chǎn)任務(wù)的需求，國家逐步加大了國防科研和生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投入，目前基本具備開展船舶綜合電力推進技術(shù)研究條件。需在船舶綜合電力推進技術(shù)迅猛發(fā)展的形勢下，急需抓住機遇，充分利用和整合現(xiàn)有資源，結(jié)合我國的國情，相對緊密地將有關(guān)企業(yè)、研究院所和院校聯(lián)合起來，組成軍民需求結(jié)合、基礎(chǔ)研究與設(shè)計開發(fā)結(jié)合的技術(shù)研究開發(fā)，逐步形成完善的船舶綜合電力推進技術(shù)的研究開發(fā)體系。

5.3 盡快啟動船舶綜合電力推進基礎(chǔ)技術(shù)的研究

船舶綜合電力推進技術(shù)研究，需要一定的周期和大量的技術(shù)儲備，需貫徹動力先行的原則，加大動力系統(tǒng)基礎(chǔ)研究的投入力度，盡快啟動船舶綜合電力推進技術(shù)研究，滿足軍民用船舶舶動力的需求。

6 結(jié)論及展望

綜合全電力推進技術(shù)是船舶動力系統(tǒng)的一種特殊傳動形式，伴隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，已逐步形成當今高技術(shù)船舶動力系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢。隨著民用船舶應(yīng)用的增多，技術(shù)優(yōu)勢的顯現(xiàn)，軍用艦艇研發(fā)投入力度的加大。自 21世紀以來，綜合電力推進技術(shù)已成為船舶動力技術(shù)發(fā)展的主流趨勢之一。