新能源铝合金双体游船常用的驱动动力系统主要包括以下几种:
一、纯电动驱动系统
1、电池组与电动机
电池组类型及特点:
锂离子电池是目前应用最广泛的船用电池类型。它具有能量密度高的优点,能够在较小的体积和重量下储存较多的电能,这对于空间和重量有一定限制的游船来说非常关键。例如,磷酸铁锂锂离子电池的能量密度可以达到 100 - 160Wh/kg,能够为游船提供足够的续航里程。同时,锂离子电池的自放电率较低,一般每月自放电率在 5% - 10% 左右,减少了电池能量的浪费。
船载电池组的容量根据游船的大小、用途和续航要求而定。对于小型观光游船,电池容量可能在几十千瓦时到上百千瓦时不等;而对于大型的双体游船,如用于长途运输或长时间水上活动的游船,电池容量可能达到数千千瓦时。
电动机工作原理及性能:
船用电动机通过将电池组提供的电能转化为机械能来驱动螺旋桨旋转。交流异步电动机和永磁同步电动机是常用的两种类型。永磁同步电动机具有效率高的优点,其效率可以达到 90% - 95%,能够有效减少电能损失。例如,在相同的输出功率下,永磁同步电动机相比交流异步电动机消耗的电能更少。
电动机的功率根据游船的设计航速和负载要求来确定。一般小型游船的电动机功率可能在几十千瓦,而大型双体游船的电动机功率可能达到数百千瓦甚至更高。电动机的扭矩特性也很重要,足够的扭矩能够使游船在启动和加速过程中更加平稳、快速。
2、电力传输与控制系统
电力传输线路及设备:
从电池组到电动机之间的电力传输线路需要采用高导电性、高绝缘性的电缆。这些电缆要能够承受游船运行过程中的振动、潮湿等环境因素,确保电能的稳定传输。例如,采用船用专用的交联聚乙烯绝缘电缆,其具有良好的耐水性和耐腐蚀性。
还需要配备一些电力传输设备,如接触器、继电器等。接触器用于控制电动机的通断,能够承受较大的电流,保证电动机的安全启动和停止。继电器则可以实现一些辅助控制功能,如过载保护、欠压保护等。
控制系统功能及组成:
游船的电动控制系统主要包括电机控制器和船用操纵系统。电机控制器可以根据驾驶员的操作指令(如加速、减速、转向等)来精确控制电动机的转速和扭矩。它通过调节输入电动机的电流和电压来实现对电机的控制,例如,采用先进的矢量控制技术,能够使电动机在不同负载和转速下都保持高效运行。
船用操纵系统与电机控制器相连接,一般包括方向盘、操纵杆等设备。驾驶员通过操纵这些设备,将控制信号传递给电机控制器,从而实现游船的航行控制。同时,操纵系统还可以与导航系统、自动驾驶辅助系统等集成,提供更智能化的航行体验。
二、混合动力驱动系统
1、柴电混合动力系统
系统组成及工作模式:
柴电混合动力系统主要由柴油发动机、发电机、电池组、电动机和动力耦合装置组成。在正常航行时,系统可以有多种工作模式。例如,在低速航行或需要安静环境时,游船可以采用纯电动模式,由电池组提供电能给电动机驱动游船;而在高速航行或电池电量不足时,柴油发动机启动,带动发电机发电,一部分电能直接供给电动机,另一部分电能可以给电池组充电。
性能优势及应用场景:
这种混合动力系统的优势在于结合了柴油发动机的高功率输出和电动机的高扭矩、低噪音特点。柴油发动机可以在需要大功率时提供足够的动力,保证游船的航速和负载能力。例如,在搭载大量乘客或货物的长途航行中,柴油发动机的作用就凸显出来。同时,在港口、景区等对噪音和排放要求较高的区域,采用纯电动模式可以减少噪音和尾气排放,提供良好的旅游体验。
2、燃气电混合动力系统
系统组成及工作原理:
燃气电混合动力系统与柴电混合动力系统类似,只是将柴油发动机换成了燃气发动机。燃气发动机以天然气或液化石油气(LPG)为燃料,它在燃烧过程中产生的污染物相对较少。燃气发动机带动发电机发电,然后与电池组一起为电动机提供电能,驱动游船航行。
优势及适用范围:
燃气电混合动力系统的主要优势在于其环保性能。天然气和 LPG 的燃烧产物中,二氧化碳、氮氧化物和颗粒物等污染物的排放量比柴油发动机少。这种系统适用于对环保要求较高的水域,如城市内河、湖泊等旅游景区。同时,燃气的成本相对较低,在一定程度上可以降低游船的运营成本。
三、太阳能辅助动力系统
1、太阳能电池板及充电系统
太阳能电池板类型及安装位置:
单晶硅太阳能电池板和多晶硅太阳能电池板是双体游船上常用的两种类型。单晶硅电池板的光电转换效率相对较高,一般可以达到 15% - 20%,但成本也较高;多晶硅电池板的光电转换效率在 13% - 18% 左右,成本相对较低。太阳能电池板通常安装在游船的甲板、舱顶等位置,这些位置能够充分接收阳光照射。例如,在双体游船的连接桥上也可以安装太阳能电池板,增加太阳能的收集面积。
充电控制系统功能及特点:
太阳能充电控制系统主要用于管理太阳能电池板产生的电能,并将其有效地存储到电池组中。该系统能够对太阳能电池板的输出电压和电流进行调节,使其与电池组的充电要求相匹配。例如,通过最大功率点跟踪(MPPT)技术,充电控制系统可以自动调整太阳能电池板的工作点,使其始终在最大功率输出状态下工作,提高太阳能的利用效率。
2、对游船动力的补充作用
能量补充及续航提升:
太阳能辅助动力系统可以为游船提供额外的电能补充。在阳光充足的情况下,太阳能电池板产生的电能可以用于游船的照明、小型电器设备(如导航设备、通信设备等)的运行,甚至在一定程度上可以辅助电动机驱动游船。虽然太阳能单独提供的动力有限,但它可以有效延长游船的续航里程,减少对其他能源的依赖。例如,对于小型双体观光游船,太阳能系统每天提供的电能可能可以支持游船多航行几公里。
环保与节能效益:
太阳能作为一种清洁能源,其在双体游船上的应用进一步增强了游船的环保性能。通过利用太阳能,减少了游船对传统能源(如柴油、天然气等)的消耗,降低了温室气体和污染物的排放。同时,太阳能辅助动力系统的长期运行成本相对较低,从节能和经济角度来看也具有一定的优势。