一期一艇北美最大锂离子电池混动渡轮海

图1：“海獭”号渡轮外形图

背景介绍

“海獭”号渡轮（Enhydra）当前是美国旧金山客轮“红白船队”公司（RedandWhiteFleet，简称RWF）的最新成员，也是全球航运业渡轮向电气化转型的船舶范例之一（见本期焦点中表2）。这艘长约英尺的全铝船身的客轮由新西兰奥克兰Teknicraft公司设计、贝灵汉的全美船厂（AAM）建造而成，是北美地区迄今为止最大的锂离子电池混动船舶，获得了“USCGSubchapterK”认证。该船的推进集成商为BAE系统公司。该客轮于年8月13日在美国华盛顿州贝灵汉市推出，一个月后就在旧金山首次亮相。

Enhydra号渡轮是RWF公司朝着年实现零排放目标迈出的第一步。此艘渡轮的混合动力驱动系统的运行方式与插电式普锐斯（油电混合动力汽车典型生产厂商，先后研发出三代混合动力汽车）非常相似，根据负载情况，可以有效地从全电动模式转向机电模式，并节省不少于20%至30%的燃油。此外，船载永磁发电机由美国康明斯公司的达第三阶排放标准（TierIII）的发动机提供动力，使用%的生物燃料，比化石燃料的碳强度低30%-80%，进一步减少了排放。

在最初的研发阶段，RWF公司曾考虑新船采取钢制单体船的设计。不过，经过AAM船厂介绍和推荐后，该公司最终选择了铝制船设计，能大幅节约建造和维护成本，同时又能确保坚固的船体结构。

RWF公司成立于年，是旧金山湾地区历史悠久的企业之一，致力于环境可持续发展和社区教育。Enhydra号客轮不仅在燃料消耗方面更具可持续性，而且还将减少对当地海洋生物的影响。船载电机为船舶提供动力的同时，还非常安静，大大降低了船舶噪音和振动，并从整体上大幅减少了对环境的影响。

Enhydra号渡轮设计可容纳位乘客，主要在旧金山湾和金门大桥之间的航线运营。登船的游客在船上共三个甲板区上均可领略到旧金山海湾和城市的风景，且每个甲板区都设有餐吧。游客在第二层甲板上能俯瞰周边全景，还能经由该甲板去到加大型的船艏甲板。顶层甲板则是全开放区域，有充足的户外座位供游客使用。

图2：“海獭”号渡轮运营航线图

技术参数表：

船载动力系统

AAM船厂和BAESystems公司合作为该船设计和集成了整套混合电力系统。BAE系统公司为该船提供了混合推进系统（HybriDrive），包括发电机组、推进电力转换器、负载电源及控制系统等。发电机组与一台变速康明斯QSL马力的柴油机耦合，用于船舶推进和提高螺旋桨效率。混合动力装置中一个重要的环节就是机-桨的配合，即充分发挥柴油机功率、齿轮箱减速比、发电机组功率以及螺旋桨之间的关系。在这样的配置下，螺旋桨就可立即获得扭矩，从而能精确控制航速。

图3：BAE系统公司的混合动力系统（“海獭”号渡轮上实拍图）

图4：康明斯QSL柴油发电机组

BAE系统公司的混合动力系统（HybriGen）优点是，发动机工作时间更短，系统结构比传统的驱动系统结构更为精简，所需的零件也更少，从而节省了油耗和维护成本。Enhydra号渡轮为RWF公司验证了BAE公司对环保的承诺，同时也为其提供了可观的投资回报。

图5：BAE系统公司的HybriGen?电力推进系统

Enhydra号渡轮搭载的混合动力系统还使用了来自乌鸦座能源公司（CorvusEnergy）的两个80kWh锂离子电池组，这两个电池组属于乌鸦座能源公司新一代虎鲸能源（OrcaEnergy）产品系列。

图6：“海獭”号渡轮上安装的锂离子电池系统实拍图

隶属于Corvus能源公司的Orca能源子公司专为船运行业设计和研制OrcaEnergy储能系列产品，这也意味着公司自年成立以来已逐步向致力于提供船舶储能解决方案的道路发展。公司在船用电池领域设立了新的业界标杆，其电池产品的安全性已达到最高水平。在成立之初，乌鸦座能源公司就合并了业内具有领先研发能力与技术水平的公司，从而建立了全球最大的ESS方案基地。OrcaEnergyESS产品既适用于全电船舶，也适用于混动船舶，适用船型广泛，其中包括渡轮、商船、游轮、拖船、港口起重机，岸上充电设备、游艇和渔船等。

OrcaEnergy储能产品特点：

图7：虎鲸储能产品特点

虎鲸能源产品（OrcaEnergyESS）针对能量存储用途进行了优化，具有相对恒定的功率负载和放电速率。它非常适合用于全电动短航程船舶，是整个电力系统或子系统运转备用、不间断电源或不脱网运行的可行替代方案。由于能量密度高，每千瓦时储能的成本并不高。

虎鲸动力系统产品（OrcaPowerESS）是一种适用于各种需求的理想能源。它设计用于对动态电力负载的无缝响应，能够快速高效地向港口起重机、充电站以及海上供应船、勘探船和生产船输送电力。由于具有极高的充电速率，奥卡动力产品提供了达业界最快的放电和充电速度。

图8：虎鲸能源产品以及虎鲸动力系统产品适用范围

随着充电基础设施的不断完善，电池技术的快速发展，Enhydra号渡轮的设计核心将集中在扩大电池的容量方面，以实现未来完全零排放。目前的电池系统可以满足Enhydra号渡轮的任何电力需求，其推进系统为乘客观光娱乐性巡航旅行提供了安静、零排放的良好体验。船舶航速较低时，BAEHybridDrive系统可自动转换为全电池动力的运行模式，在船舶进出港口时，则切换为使用两个VeemStar系列的四叶螺旋桨。在航速较高的情况下，船载发电机将自动接合，增加推进电机所需的额外功率。

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船电技术编辑部：邵虹

审校：李炎秋

排版：刁海倩

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