爱沙尼亚的抗污染电力混合动力巡逻船

2018年9月18日

电气化的高性能巡逻船

芬兰湾位于芬兰、俄罗斯和爱沙尼亚之间,是欧洲最繁忙的航运区之一。每年经这一海域运输的燃料超过 1.6 亿吨。爱沙尼亚的首都港口区位于塔林湾,其商船和客船运输也高度密集。

爱沙尼亚警察和边防局 (Police and Border Guard Board) 负责巡逻和监督爱沙尼亚的海洋领土。他们还负责消防,应对漏油污染紧急情况,在波罗的海的恶劣环境中进行搜救行动。

从 2021 年开始,波罗的海将成为排放控制区。由于要求船舶清洁作业的期限即将来临,爱沙尼亚警察和边防局需要一艘高性能、低排放的巡逻船。他们选择的供应商是爱沙尼亚造船公司 Baltic Workboats,该公司位于爱沙尼亚历史悠久的造船岛萨列马岛。Baltic Workboats 专门生产钢铁和铝制作业船。已为政府、研究机构和跨国公司提供了数百种多功能工厂定制船舶。从客运渡轮到强大而坚固的派洛特破冰船,不一而足。

丹佛斯使用新的混合动力巡逻船 Raju 帮助爱沙尼亚与污染作抗争

爱沙尼亚边防局推出了一艘混合动力巡逻船。这艘船使用了 Danfoss Editron 的创新混合动力电动推进系统,保护环境免受漏油的影响并减少燃料消耗。

响应快速可靠,巡航安静清洁

在寻找电力解决方案时,Baltic Workboats 向丹佛斯和 EDITRON 船用电驱系统求助。我应减少排放,可以在秘密安全行动中安静巡航,有充足的电力可靠做出快速响应。由于作业船空间极为有限,发电与输电系统必须高度紧凑。它还必须灵活定制,旨在完美适应 Baltic Workboats 新设计的穿浪巡逻船。

电力系统应提供发动机冗余,这一点非常重要。因此,即使主发动机发生故障,船仍然可以依靠辅助系统或电池系统运行。系统还必须能够在高性能运行模式和低速巡航模式之间顺利有效地转换。

柴油、柴电混合和全电动巡逻

丹佛斯提供的方法是采用并联混合动力系统来支持船舶的两个主发动机。他们使用小型柴油机驱动的发电厂和通过变速箱连接到主发动机的发电机。Editron 混合动力电动系统在运行速度高达 27 节时便会发电。这既为船舶电子设备供电,并将电储存在电池中,反过来也可通过电池供电,还能够以高达 10 节的速度全电动推进。

这艘船的 Editron 系统高度紧凑,尺寸只有传统柴电混合动力推进系统的一半,因为其永磁电机更小、高效且轻便。其主要特点是使用永磁同步磁阻辅助技术。永磁电机和所有其他丹佛斯组件均通过液体冷却,最大限度地缩小了尺寸。组件设计还高度耐冲击和振动,为客户降低了维护成本。

这艘电动巡逻船使用其主发动机时,速度可高达 27 节,可以快速做出应急响应,还可以在柴电混合动力和全电动运行模式下有效地慢速航行、巡逻和等泊。

整个发电和输电系统由丹佛斯的专有软件系统控制。这个系统可以决定一台或两台小型 VolvoPenta 柴电混合动力辅助设备是否够用。决定巡逻船可以通过电池供电来运行,还是应该仅使用主发动机的 PTO 电源来运行。

环保动力,可根据需要安静航行

这款新型混合动力巡逻船于 2018 年 8 月推出,采用定制的丹佛斯动力系统。此系统通过在巡航时发电,降低了燃料消耗和维护成本,还减少了二氧化碳排放。它还能够在运行和等泊时显著降低噪音。同时依然可以快速加速和保持全速前进。

其中一艘巡逻船的主要任务是使用最先进的雷达应对污染威胁。此雷达可以检测到 5 英里范围内的水面污染物(例如漏油)。同时,其混合动力和全电动两种运行模式可确保满足波罗的海即将实施的排放控制要求。

丹佛斯的解决方案允许船长自动或手动决定是否使用电力。这意味着他们可以集中精力应对手头的紧急情况,而无需控制系统或选择切换到全电动模式。例如,为了工作人员或进行反走私私密行动而想要降低噪音时。

Baltic Workboats 技术部主管 Peeter Raamat 说:

“我们之所以选择丹佛斯,是因为 Editron 是一个紧凑、高品质且非常灵活的系统。由于工作人员的种种需求,这个项目非常适合改造为混合动力船。例如,对爱沙尼亚海岸警卫队 (Estonian Coast Guard) 来说,发动机冗余的混合电动优势非常重要——如果发动机出现故障,则可切换使用柴电混合动力或电池。同时,与大型柴油机相比,还可以提高燃料效率,大幅降低柴电混合模式和全电动模式时的噪音水平。这对工作人员来说是一个巨大优势。”

Danfoss Editron 项目经理Jani Hartikka 说:

 “随着法规的变更,我认为不久以后,对这种混合动力电动解决方案的需求将迅速增长。因为船东为减少二氧化碳排放,会改用电动船。由于与 Baltic Workboats 一起打造了这艘独特的船,我们走在了发展的前头。做好准备,迎接对清洁、高性能船舶的巨大需求。我们很高兴与 Baltic Workboats 密切合作,共同开发混合动力巡逻船。我们期待开发出更清洁的驱动方式,帮助他们加速生产这个采用混合动力的新型穿浪巡逻船系列。”

技术规范

 
项目 Baltic Workboats 45 WP 混合动力巡逻船
客户 Baltic Workboats AS
地点 Nasva,爱沙尼亚萨列马岛
范围 用于定制巡逻船的柴电混合动力系统。即将到来的混合动力船系列的创举。它将动力输入/输出 (PTO/PTI) 系统与柴电混合动力发电机集成在一起。
解决方案 让船可以灵活地从两个主发动机、双电机和柴油机获取运行动力。其通过同一条轴或由混合动力变频器充电的电池系统连接起来。
动力

2x250kW 柴电推进系统,2x2000kW 主发动机。

在备用发电机组和 PTO/PTI 机器使用丹佛斯永磁电机。每个动力总成系统均由丹佛斯逆变器控制,电池和超级电容器则由丹佛斯 DC/DC 转换器控制。

丹佛斯组件的灵活性可实现客户与特定系统的定制,可简化与客户系统集成。