日前，記者從中車株洲電力機車研究所有限公司（以下簡稱“中車株洲所”）獲悉，國產首臺兆瓦級船舶直流組網電力推進系統裝置成功研製下線，這意味著我國高端船舶核心裝備有了“中國心”。
船舶電推系統有船舶的“心臟”之稱，被廣泛應用於海洋工程船、風電安裝船、公務船，豪華郵輪等高端船舶上。根據組網方式的不同，船舶電推系統可分為交流組網電力推進和直流組網電力推進兩種方式。作為新一代船舶電驅動力方式，直流併網技術避免了交流併網頻率要求，使得發電機組可以變速發電，從而具備高效、節能、減振、節約空間、多能源併網的優點，成為當前船舶電力推進發展的主流趨勢。
然而，這項在國外已被批量裝船應用的技術，在我國尚處於研發探索階段，變流器模塊、控制模塊等推進系統的核心部件仍未實現真正自主化，這也成為制約船舶推進系統國產化的核心問題。
為突破國產化瓶頸，打通高端船舶“中國心”的最後一公里，2018年12月，中車株洲所與招商局工業集團合作，創新“產-研-檢-用”協同開發模式，由中車株洲所、招商局郵輪公司、中國船級社等多家單位的專家學者牽頭，形成了一支涵蓋船舶行業、電傳動技術、系統仿真、電氣設計與研究、工業設計、試驗設計與實施等領域的技術團隊，全力推進我國高端船舶核心技術平臺建造。
移植高鐵技術終造“中國心”
然而，這“一公里”走得格外艱難。
“由於當前通用的發電機無法滿足可控器件直接整流的要求，必須增加LCL濾波，這意味著需要佔用更大的櫃體空間，而這就與船舶配電艙室的空間要求完全衝突了。”項目組負責人鄧建華介紹道。既要實現直接整流，又要保證空間緊湊，為此，專家團隊先後4次往返於南通、株洲、上海等地，經過研究，最終形成了採用直接整流的永磁發電機方案。
然而，該方案一提出便引來無數爭議。由於將永磁發電機用於船舶的做法無先例可循，更無船級社檢驗標準，該如何保證永磁體不失磁？緊急情況下如何實現停止發電以保障安全？電壓如何調整？如何取得船級社認證？專家組從永磁基礎技術、軌道交通和風力發電應用技術等方面分析研討，逐個擊破技術難點。
該船舶直流組網電力推進系統創造性地將高鐵新技術向船舶領域移植，採用了固態斷路器、永磁發電機、動力電池、永磁電動機等一系列新技術。
“這既是亮點，也可能稍不留神成為卡點。”鄧建華指出，如何證實系統運行的可靠性？整個系統如果在運行過程中發生短路會出現什麼情況？對於沒有經過驗證的直流電網系統瞬態過程仿真，結果是否可靠？一連串的問題撲面而來。針對此，項目組最終研製出0號機，並開展了系統短路試驗，有力回擊了之前的各種質疑。
推動高端船舶技術國產化
一個個方案，一筆筆勾畫，凝結成一顆顆亮眼的星星，閃耀在我國船舶直流組網電力推進系統裝置研發的空白幕布上。
4月2日，這臺國產兆瓦級船舶直流組網電力推進系統裝置成功研製下線。“其自主可控率達100%，空間佈局優化提升了40%以上，相較於交流電力推進系統，其節能效果提升了20%以上，整體技術達到國際領先水平。”談及這些，中車株洲所副總經理陳劍表示，“該項目的成功研製，將推動船舶與海洋工程新一代電氣與動力系統的綜合能效提升與國產化革命。”
“作為一個在船舶行業從業30多年的工作者，我終於看到船舶核心裝備丟掉‘洋柺棍’這一天的到來！中國中車、招商局集團與中國船級社踐行央企合作戰略，為船舶行業發展提供了榜樣。”中國船級社長沙檢驗處處長張雲斌說。
據悉，該裝置將首次應用於“海上看深圳”觀光雙體船。下一步，中車株洲所將推出中小功率純電動直流系統，並依託高鐵生命週期預測技術，開展船舶電力推進系統智能化和遠程在線診斷等技術研發和推廣，進一步推進高端船舶技術國產化。
本報記者：陳佳邑
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