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imo的船舶推进效率与电力推进系统 国际海运是对世界经济的主要因素之一。为此, IMO在2011年7月对新造船舶的单位运输能力对应的温室气体排放量进行了规定, 通过了MARPOL公约附则VI的修改案并在2013年开始实行。MARPOL公约本身是以大型船舶为对象, 但是对小型船舶的温室气体排放量的控制也是必须的。欧美国家湖泊区域较多, 它们禁止采用内燃主机的船舶, 而推行电池推进船的使用。 同时, 船舶主机在运转时所排放的NOX、SOX等物质对包含停靠港口区域在内的沿岸海域大气造成污染。为了减少NOX等的排放, 对船舶主机必须要有相应的解决办法。MARPOL公约附则VI制定了一个阶梯式的规则, 在2000年1月以后建造船舶所搭载的功率在130k W以上的主机适用第一层级的要求 (公约在2005年5月生效) , 2011年1月之后建造的船舶适用第二层级的要求 (比第一层级标准严格15%~22%) 。并且, IMO原本预计将从2016年开始导入针对ECA海域的第三层级的要求, 将比第一层级严格70%, 实施的时间将与全球技术开发进展情况挂钩, 不过在2013年5月13~17日召开的IMO第65次海上环境保护委员会会议上通过了推迟5年实施的决议。 减少船舶温室气体和NOX排放, 解决方案之一就是采用电力推进系统。 电力推进系统本身如果只看推进发动机的效率和变流器变换效率的话, 与现有推进系统相比效率偏低, 但是采用电力推进系统后, 主机室的配置自由度将变得很高, 还可采用多样的能源, 船舶总体的推进效率是提升的, 能效的提高会减少温室气体排放量。 根据以上这种观点, 日本国土交通省联合铁道运输机构、海上技术安全研究所等团体共同成立了超级环保船 (SES) 实用化和普及推广计划。针对内河油船、货船以及渡船等, 它们船体较小, 大型的设备都要设置在船尾, 对船型优化设计有较大的妨碍。为此SES通过海上试运转验证结果表明, 如果采用电力推进来改良船型, 并且通过安装对转螺旋桨等提高推进效率的设备, 与现有同尺度的船型相比, 温室气体排放量可以减少约两成, NOX排放量可以减少四成。 对于大型的远洋船舶, 主机室与船体相比占地容积较小, 导入电力推进系统对改善船型效果不大。为此较为合适的方案是以船内微型电网系统 (可将陆地供电和太阳能发电综合加以最佳利用的系统) 为核心, 开发混合电力推进系统。这是国土交通省旗下的技术开发支援项目“海洋环境倡议”的一部分, 该项计划联合日本邮船、川崎重工和日本海事协会共同实施, 旨在减少30%的温室气体排放量。具体措施是通过新型蓄电池和电力转换装置, 与船用柴油发电机组合成为新的混合推进系统, 将陆地发电以及太阳能发电所得的电力储存在蓄电池中, 将它们作为船内电力使用, 优化船用柴油发电机的运转效率。这套系统在日美航线的汽车运输船上可以节省2%的燃油耗量。 当然这样的系统要投入实用, 价格低廉且高效的大容量蓄电池以及控制系统的开发是必不可少的。 常用来作为电力推进系统的电池主要有燃料电池、超级电容器、动力电池三种。燃料电池能量转化效率高, 不污染环境, 寿命长。但是受技术条件限制, 单体功率比较小, 造价昂贵, 并且氢的制造、运输及储存等配套技术尚未成熟, 其应用以军用舰艇为主, 民用船舶尚停留在尝试阶段, 难以推广应用。超级电容器有充电时间短、循环使用寿命长、使用温度范围大、能量回收效率高等特点, 但由于其本身比能量低的特性, 极大地制约了其续航能力的提高。动力电池技术日趋成熟, 常用的种类有镍镉、镍氢、密封铅酸和锂离子。当前第三代锂离子电池具有能量密度高, 安全性、可靠性和经济性好的优点, 是小型电力推进船较为适合的动力源。虽然目前锂离子动力电池价格较贵, 但随着制造技术的提高和应用领域的扩展, 其应用成本将会快速下降。 上述合作单位中, 川崎重工开发了一款名为“Gigacell”的大容量密闭型镍氢电池, 1节可提供7.2k Wh的电力。并且随着技术的进步, 每层电池组的性能将更高, 成本将更低, 预计将来它会成为陆电、轴发电机、柴油发电机以及利用主机废热的小规模发电机组最适合的蓄电池选择, 实现更好的节能减排效果。 在船舶领域, 如果蓄电池及其控制系统的性能提高, 成本降低, 是否可以直接进化为纯粹的电池推进船呢?但从电力汽车的发展可以看出, 为了确保安全性和稳定性, 要实现纯电力推进船尚有很高的难度。在这样的现状下, 选用合适的材料在合适的场合有效利用电力以兼顾经济性和性能将是较为实际的目标。 纯电池推进船:过去的电池推进船多用铅酸电池作为电力供应源, 然而其较低的能量密度和较长的充电时间, 与内燃机船的性能相比较差, 实用性很受限制。受到这些缺陷的制约, 在欧洲各国铅酸电池推进船都只用于河川湖泊等