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076兩棲攻擊艦或採用中壓直流電推系統 技術領先一代
送交者: 一劍破天 2020年09月07日19:32:40 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  近期,中國船舶工業集團708所發布了7批“XX6項目”的招標公告,該項目很可能是正在研製的新一代076型兩棲攻擊艦。從公開的招標信息和技術項目來看,新一代076型兩棲攻擊艦將採用多種新技術,其中動力系統和技術是人們關注的重點。在招標內容中,多次提到了21MW級燃氣輪機、6MW級柴油機以及“J用中壓直流”等研製項目,這表明076型兩棲攻擊艦動力的系統應該是以21兆瓦燃氣輪機和6兆瓦柴油機為核心的綜合電力推進系統。事實上,我國在艦船綜合電力系統研究方面,已經走在了世界前列。

  076型兩棲攻擊艦採用綜合電力系統,並不存在什麼問題

  中壓直流,領先一代

  所謂艦船綜合電力系統,是指將傳統艦船中相互獨立的動力和電力兩大系統合二為一,以電能的形式統一為推進負載、脈衝負載、通信、導航和日用設備等供電,實現了全艦能源的綜合利用。相比於傳統動力系統,艦船綜合電力系統有助於提升艦船的優化設計、機動靈活性、操縱性、續航能力、使用壽命等,具有諸多優點,是未來艦船發展的必然趨勢和方向。

  早在20世紀80年代,美國、英國等國就開始進行了綜合電力系統的理論探索與關鍵技術研究,並取得了較大研究成果。中國在綜合電力系統研究方面雖然起步較晚,但卻後來者居上,走在了美、英等國前面。

  目前,美、英等國綜合電力系統技術路線走的是中壓交流,其已經比較成熟,技術風險小,但普遍存在設備體積和重量偏大、系統效率偏低、供電連續性不高等缺點。該系統比較適合對航速、體積、重量等要求不高的民用船舶,但對於對裝機容量大、功率密度高、適裝性好的軍用艦船而言,則不是很適用。馬偉明院士等認為,跟蹤模仿美英等國的中壓交流技術路線,則會嚴重製約我國綜合電力系統的發展和海軍實力的提升。

  於是,馬偉明院士組建了我國第一個艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室,帶領團隊經過研究,於2003年在世界上首先提出中壓直流綜合電力技術路線,採用二代綜合電力系統的網絡結構,為一代綜合電力系統分系統設備供電,構成一代半艦船綜合電力系統,開展了艦船綜合電力技術基礎研究與關鍵技術攻關。在設備層面,研製出了中壓直流輸電模塊、高轉矩密度推進模塊、高功率密度燃氣輪機發電模塊、直流區域配電模塊等;在系統層面,先後攻克了一代半艦船綜合電力系統的電網結構理論、系統模型與仿真、並聯機組功率均分、系統穩定性分析與控制、系統接口設計以及高功率瓶頸技術等,完成了一代半中壓直流綜合電力系統集成和性能試驗,實現了我國艦船動力的跨越發展。

  馬偉明院士對我國艦船綜合電力系統的發展,做出了重要貢獻

  相比於中壓交流綜合電力系統,中壓直流綜合電力系統由於取消了中壓交流系統中的一些設備,實現了發動機轉速不受交流頻率限制,對原動機的調速性能要求也比較低,因而具有體積重量小、功率大、運行效率高、穩定性好、運行靈活等優點,對於軍用艦船提高航速、隱身性、機動性、續航力等具有重要意義。

  同時,由於我國中壓直流綜合電力系統採用了環形網絡區域配電和智能化管理技術,整個電力輸送採用4—5kv直流電,從而避免了目前第一代中壓交流綜合電力系統所必須解決發電和負載兩端交流頻率、相位、振幅同步的問題,同時不產生電容電流損耗,整個系統位於各個區域的用電設備也不必考慮交流多相負載平衡的問題(面臨戰損時,可能因負載不平衡而導致全艦電力終斷),極大的提高了整個系統的性能和抗損性。

  從夢想,走入現實

  現階段,我國艦船綜合電力系統通過不斷發展,已經實現了從軍用到民用領域的轉變,並實現了應用。早在各種展會上,我國就相繼出現了不少關於綜合電力系統的相關產品與技術。

  例如,在2017年上海國際海事展上,中船重工第712研究所就展出了其自主知識產權的國產400V/690V和3300V/6600V船用推進電動機產品,還有與之配套的發電機組、移相變壓器、推進變頻器和側推進系統。根據第712研究所公開資料顯示,一直以來,712所堅持研製具有自主知識產權的國產電力推進系統核心設備。通過開展3兆瓦級和10兆瓦級電力推進系統集成及國產電力推進系統核心設備的研製,為軍輔船提供了我國第一套低壓690V、1000千瓦級全國產化電力推進系統及核心設備和我國第一套中壓3300V、3000千瓦級全國產化電力推進系統及核心設備,填補了國內技術空白,並已批量交付多船套。同時,有鑑於民用船舶的電力推進系統核心設備長期處於被國外公司壟斷的局面,2013年伊始,該所詳細分析民用市場特點,利用軍品技術積累,積極研製適合民用船舶電力推進核心設備。成功研製出20兆瓦以下民用船舶推進變頻器、推進電機、空-水冷移相變壓器、功率管理系統等產品。目前該所已具備低壓690V,功率3兆瓦以下;中壓3300V,功率10兆瓦以下的電力推進系統集成及核心設備系列化產品供貨能力以及低壓690V、中壓3300V,功率20兆瓦以下的電力推進系統集成及核心設備供貨能力。其中,690V電壓等級系列化推進變頻器是目前國內唯一取得CCS型式認可的船用變頻器產品。

  近年來,我國在各種展會上展出不少關於綜合電力推進系統的相關產品與技術,實現了從軍用到民用領域的轉變

  2014年5月,712所全國產電力推進系統擊敗國外企業獲得4艘66米燈光圍網漁船的供貨合同,實現了該所國產電力推進系統關鍵設備在民用船舶領域首次且批量應用;10月,再次擊敗國外企業獲得中鐵大橋局3600噸起重船的供貨合同;10月17日,針對海洋工程深水油田工程支持船研製的2800千瓦級國產電力推進系統及核心設備順利完成陸上綜合聯調試驗並獲得用戶方中海油田服務股份有限公司的好評;12月,該所全國產電力推進系統成功獲得杭州應用聲學研究所海上試驗平台的供貨合同。

  2018年5月,據新聞報道,中船重工712所承擔的“船舶綜合電力推進系統工程化技術研究”項目近日順利通過工信部驗收,這標誌着中國已經完全具備了自主知識產權的低壓、中壓兩個系列核心設備的生產能力。

  2020年7月,由中船重工下屬的無錫賽思億電氣科技有限公司建造的“雄程天威1”風電運維船舉行了隆重的交接船儀式。據悉,該船採用了六自由度波浪補償登乘系統、低壓直流綜合電力推進系統、DP2動力定位系統和高頻柴油機組等先進設備,其核心的直流母線變頻配電設備、推進電機、發動機等全部實現了國產化。

  採用低壓直流綜合電力推進系統的“雄程天威1”風電運維船

  結語

  可見,我國在艦船綜合電力方面已經走到了世界前列,並實現了應用,所以076採用綜合電力系統,並不存在什麼問題。


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