《MARPOL附則VI》強制實施:更新裝備,方能從容應(yīng)對
國際海事組織(IMO)規(guī)定自2023年1月1日起,“MARPOL附則VI-防止船舶造成空氣污染規(guī)則”的修正案,強制實施。
部分船舶已經(jīng)開始采用新的技術(shù)或者裝備來提高能效、減少排放,其中船舶軸帶發(fā)電技術(shù)是一種架構(gòu)簡單、投資性價比高的方案。
PART/1 提效減排|軸帶發(fā)電技術(shù)
船舶軸帶發(fā)電技術(shù),是由船舶主發(fā)動機來驅(qū)動軸帶發(fā)電機,利用主發(fā)動機的富裕功率進(jìn)行發(fā)電,從而替代船上輔助發(fā)電機發(fā)電技術(shù)。該技術(shù)在幾乎不提高主發(fā)動機能耗基礎(chǔ)上,直接減掉了輔助發(fā)電機能耗,從而達(dá)到幫助船舶實現(xiàn)節(jié)能、減排的目的。
目前主流的軸帶發(fā)電技術(shù)有兩種:一種是齒輪箱升速軸帶發(fā)電技術(shù)和直驅(qū)軸帶發(fā)電技術(shù)。
齒輪箱升速軸帶發(fā)電技術(shù)
齒輪箱升速軸帶發(fā)電技術(shù)通過齒輪箱將主發(fā)動機的低速動能轉(zhuǎn)換為高速動能,驅(qū)動高速同步發(fā)電機發(fā)電。該技術(shù)優(yōu)點是發(fā)電機尺寸小、成本低,但存在齒輪箱易磨損、維護(hù)成本高和機械應(yīng)力大等問題。此外,常用的不控整流變頻器限制了軸帶發(fā)電機的轉(zhuǎn)速范圍,影響了主發(fā)動機效能的發(fā)揮。
★★★ 直驅(qū)軸帶發(fā)電技術(shù)
采用主發(fā)動機直接驅(qū)動同軸軸帶發(fā)電機進(jìn)行電力生成,這一設(shè)計簡化了傳動結(jié)構(gòu),省去了傳統(tǒng)系統(tǒng)中的齒輪箱,從而減少了日常機械維護(hù)和保養(yǎng)的需求。
此外,該方案中的變頻器采用了全控整流技術(shù),這不僅提高了系統(tǒng)的整體效率,還顯著擴展了軸發(fā)系統(tǒng)能夠適應(yīng)的主發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍,增強了其在不同工況下的適應(yīng)性與穩(wěn)定性。這種創(chuàng)新配置使得整個發(fā)電過程更加高效、可靠,并且降低了長期運營成本。
PART/2 變頻器|直驅(qū)軸發(fā)技術(shù)核心部件
基于直驅(qū)軸帶發(fā)電技術(shù)需求,上海新時達(dá)開發(fā)了AS710M系列變頻器作為軸帶發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。這是一款共直流母線架構(gòu)的水冷散熱工程傳動變頻器產(chǎn)品。?采用模塊化設(shè)計,有采用可控硅的三相全橋整流單元,有采用IGBT器件的三相全橋逆變單元,可以通過靈活的單元組合,配置成兩象限變頻器、四象限變頻器或者多傳動變頻器。?其控制單元可以搭載多種類型的控制算法,可以滿足從船舶發(fā)電側(cè)到用電側(cè)的各種場景應(yīng)用。?滿足CE認(rèn)證要求,產(chǎn)品目前已經(jīng)通過中國船級社認(rèn)證。
AS710M單元外觀
PART/3 技術(shù)特點|AS710M系列變頻器
●無編碼器控制技術(shù)
AS710M系列變頻器采用轉(zhuǎn)子角度自適應(yīng)控制算法,無需速度傳感器,直接啟動,穩(wěn)定性高。
●PWM全控整流技術(shù)
變頻器在1.8倍主發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)輸出穩(wěn)定直流電,保證高質(zhì)量三相交流電壓。
●并網(wǎng)沖擊電流小
優(yōu)化的并網(wǎng)控制環(huán)路,手動合閘操作下近似0安培電流沖擊。
●長時在線組網(wǎng)技術(shù)
虛擬同步發(fā)電機控制技術(shù),實現(xiàn)與輔助發(fā)電機長時組網(wǎng)運行,降低軸發(fā)工作應(yīng)力,延長使用壽命。
●功率拓展方便
共直流母線架構(gòu),模塊化設(shè)計,最大輸出功率可拓展至6.4MW。
(功率拓展系統(tǒng)圖)
PART/4 實船應(yīng)用|新時達(dá)&江蘇源上船舶
新時達(dá)聯(lián)合江蘇源上船舶電氣有限公司,以AS710M變頻器單元作為核心功率變換器件,共同研發(fā)了船用永磁軸帶發(fā)電系統(tǒng),現(xiàn)已裝船并成功試航、通過驗收。該成果符合國際海事組織關(guān)于MARPOL附則VI修正案的倡議,符合國家“雙碳”戰(zhàn)略,為打造全球綠色航運提供了解決方案。
(成果軸發(fā)系統(tǒng)圖)
各項功能、性能指標(biāo)均滿足船方要求,船上主要完成的性能試驗項目如下:
1) 軸發(fā)與輔發(fā)長時組網(wǎng)試驗
2) 1.42倍轉(zhuǎn)速范圍全船供電試驗
3) 壓載泵突加、突減試驗
4) 主發(fā)動機轉(zhuǎn)速速降試驗
(軸發(fā)變頻柜)
根據(jù)船方提供的數(shù)據(jù),安裝軸帶發(fā)電系統(tǒng)后,每天平均節(jié)約燃油1噸,每天節(jié)約費用5000元左右,預(yù)計一年可節(jié)約125萬元(按照全年運行250天)。軸帶發(fā)電的應(yīng)用,給船東帶來的經(jīng)濟效益非常顯著,同時對減少碳排放也具有顯著效果。每噸重油大概產(chǎn)生二氧化碳0.8噸,預(yù)計全年減少二氧化碳排放200噸,環(huán)保價值非??捎^。
(實船)
隨著國際海事組織(IMO)MARPOL附則VI-修正案法規(guī)在2023年1月1日的全球強制實施,軸帶發(fā)電作為一種投資性價比高、減排效果顯著、系統(tǒng)架構(gòu)簡單的方案,即可以幫助船東輕松實現(xiàn)減排目標(biāo),又能幫助船東輕松實現(xiàn)利潤創(chuàng)收。
在軸帶發(fā)電這種非常復(fù)雜的技術(shù)應(yīng)用中,新時達(dá)團(tuán)隊在產(chǎn)品方案設(shè)計、現(xiàn)場調(diào)試、內(nèi)部生產(chǎn)及質(zhì)量管理方面都具備了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗。新時達(dá)AS710M系列變頻器,在打造全球綠色航運方面,將大有作為。

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