我们有哪些方法可以给船提供动力「动力帆船」

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船舶的动力方式已经经历了几代变化，从使用大型风帆的原始航海时代到新能源应用及未来的核动力商船时代，这种演变往往是航海爱好者感兴趣和反思的问题。虽然柴油动力船舶仍是当前最常见的船舶动力形式。然而近年来，在推进领域的各种发展中，混合推进技术受到了的重点关注。

混合推进不等于柴电推进

我们总能看到某某船厂新造了一艘混合动力船的消息，那么，什么是混合动力船？它们是如何工作的？

混合动力船主要使用传统燃料动力发动机及电池等可充电方式产生的电源进行交替推进的方式。这意味着混合动力船并非完全电动，而是与发动机形成一种“共存”关系。对于给定功率需求，电源来自发动机及蓄电池电源的补充。对于一些功率要求较低的操作（如在港口/码头操纵或仅在待机状态下操作），电源可完全由电池本身产生。

需要注意的一件非常重要的事是混合动力推进或混合动力船与柴油电力推进不同。柴油电力推进是一个多世纪以来在一些主流船舶上使用的一个古老而常见的概念，只是一种传统推进系统，其中主机产生的电力通过发电机简单地转换为电能，用于驱动传动轴，而不是直接机械驱动。相反，混合动力推进指具有主流推进系统供电能力及主要以可充电电池形式存在的额外或剩余装置的船舶。

基本上，电池形式的额外电源可有两种方式用途：

第一，补充全面运行和服务时的要求，使主机在标准额定值范围内运行，而不会出现不必要的峰值。在技术术语中，这被称为“调峰”，简单地说，就是指管理电力需求中的突然和动态需求。因此对于完全运行的混合动力船，每当由于诸如提高速度以缩短航行时间或应对海上恶劣天气条件等情况而导致功率需求突然达到峰值时，主发动机或推进系统不会承受大量负载，因为此时可通过给定的替代方式来补偿这一额外的功率需求。主机继续在最佳额定值范围内运行。

第二，满足船舶在低功率情况下的全部负载要求。对于专门用于海上或研究等领域的船舶，在这些领域中，船舶定位在一个单一的位置，存在很大程度的低功率操作。对于一些现代设计，电池电源全部或部分用于、动态定位系统或推进器等技术，以及各种其他操作，如甲板起重机、货物设备、泵送、空调、日常操作的内部电能需求。当蓄电池负载完全取代或替代主发动机负载时，这称为“旋转备用”。

混合动力船具有在两种动力方式之间切换或在需要时同时部署两种电源的机制。这些电池通常是重型工业电池（主要是锂离子电池），根据船舶的要求和尺寸，这些电池可以连续循环提供数千千瓦的电力。这些电池中的大多数都是通过串并联组合连接进行操作的，这样就可以从一条电源线提供足够的电源，并且当其中一条电源线出现故障时，其他电源线可以继续供电而不受影响。

如何实时充电

那么，这些电池是如何进行实时充电的？这就带来了混合动力船中常见的两种布置。

插电式混合动力船：这类似于一辆插电式混合动力汽车，它可以在车站使用充电装置为电池充电。类似地，插电式混合动力船在码头或码头使用岸电为电池充电。这些能量存储在电池组中。这些船舶在远距离作业中不是很常见，因为蓄电池电容器中储存的电荷只能使用有限的天数，并且再次需要充电。

常规混合动力船舶：这些船不需要在岸上进行常规补给。可以使用发电机/交流发电机和其他方式利用从主发动机或辅助发动机获得的功率对蓄电池进行充电。这是一种相互关联的安排，其中蓄电池依赖于传统发动机进行充电，发动机的高负载或峰值负载要求由蓄电池电源共享。通常，当发动机在最佳负载下运行时，在低功率情况下进行充电，产生的过量能量用于给蓄电池充电。这种安排对于长距离航行船舶而言是有益的。

如何进行电池布置

不同尺寸的船舶使用混合动力时，通常在高功率下使用直接柴油驱动，在低功率下使用简单的电池供电。当情况需要时，也可以将两者结合使用。

混合动力船安装的电池功率应与船舶尺寸以及船舶装载或功耗的总体要求成比例。这意味着对于混合动力船的给定尺寸和发动机，电池布置应确保其能够产生的最小电力足以在最坏情况下通过补充发动机负荷而不使其超过额定极限来满足最大峰值负荷，并满足所需的低功率运行要求。因此对于混合动力船的给定设计和操作性，主发动机的选择以及电池供电要求应同时进行。

混合动力的减排优势

与混合动力船或混合动力推进相关的任何主题最重要的方面是考虑其具有的优势。

混合动力推进的首要和最大优势是燃油效率。与传统的纯柴油推进相比，成功的混合动力装置可节省15%-20%燃油。对于小型船舶而言，这一数字则上升到了30%。燃油消耗的节省可归因于低功率情况下的全电动运行模式，以及吸收峰值负载并将发动机保持在最佳限制范围内，而不会出现不必要的浪涌。这相当于大量节能。

节能又带来了另一个非常重要的优势，即更低的排放。有效的燃油消耗相当于减少碳和其他有害排放水平。根据船舶的类型，排放量和脱碳量的减少大约为20%-30%。由于环境友好，混合动力船获得了越来越多的认可。