氢燃料电池动力技术在船舶动力能效改进的应用

本文介绍氢燃料电池的基本结构和基本理论,开发一种结合氢燃料电池技术的船舶动力系统,针对新型船舶动力系统的电机选型、DC/DC转换器模块的电路设计等问题进行详细说明.为了验证氢燃料电池船舶动力系统的能效,在仿真软件Matlab中建立仿真模型,对比了 2种动力系统的能量消耗量.     

燃料电池动力船舶安全问题及对策探讨

随着航运业限排法规日益严格,燃料电池动力船舶成为各航运大国的研究热点.燃料电池主要以氢作为燃料,氢易燃易爆,如果在船上发生事故,又具有救援难度大,事故后果严重等特点.氢安全问题是燃料电池动力船舶商业化应用前首先要解决的问题.阐述氢能安全重点研究内容及研究现状,进而对在燃料电池船舶上应用氢能的安全性进行探讨,展望了氢能在...     

CCS助力行业低碳转型提速

<正>近日,中国船级社（CCS）为中国船舶集团公司第七一二研究所（简称“七一二所”）签发了国内首张船用氢燃料电池发电系统船用产品证书。上述船用氢燃料电池发电系统将用于中国长江电力股份有限公司“三峡氢舟1”号公务船,该船是国内首艘按照CCS《船舶应用燃料电池发电装置指南》要求进行设计的氢燃料电池动力公务船,也是国内首艘入级CCS的氢燃料电池动力船舶。     

《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则》部分条款解读

为促进业界对《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则》的准确理解和快速掌握，通过对比研究、案例分析、文献阅读等方法，分析《规则》出台的背景和意义，对其中的船舶布置、轮机、电气设备、控制监测与安全系统、消防、氢燃料储存和氢燃料加注等内容进行解读。《规则》的制定确保了氢燃料电池动力船舶符合安全和环保技术标准，标志着国内氢燃料电池动力船舶将正式进入工程化应用阶段。     

PIRIOU将建造第一艘氢燃料电池气力提升式挖泥船

法国造船厂PIRIOU已收到新型气力提升式挖泥船的订单,这也将是同类船舶中第一艘配备氢燃料电池的船舶。该船将于2023年第三季度交付,其不仅是一艘高性能挖泥船,还因氢燃料电池系统的引入具备环保和效率优势。该船与图卢兹LMG Marin造船公司合作设计,它将配备IMO 3发动机,以满足最新的环保标准,其集成氢燃料电池预计将节省多达20%的船舶燃料消耗。     

船用燃料电池模块系统设计研究

通过对燃料电池系统模块、燃料电池系统上船的适应性和安全性以及燃料电池相关配套系统的研究,我们看到了氢燃料电池作为船舶电源的良好前景;根据燃料电池系统配置要求,设计出一套能够应用于船舶的燃料电池系统,并对电堆系统的性能进行测试,展示了电堆系统的性能及待解决的问题。     

燃料电池作为船舶动力装置的可行性分析和研究

通过分析燃料电池的特性参数,对燃料电池作为船舶动力装置的经济性、安全性和可靠性进行了分析和探讨.相对于传统的柴油机和燃气轮机,燃料电池在效率、维修和保养方面有着巨大的优势;从现有的能源消耗方式及对环境的影响来看,氢燃料电池有着无可比拟的环境优势--零污染;此外,燃料电池所需的辅助设备少、自动化程度高、配置灵活、结构简单,故出现故障的概率远远低于传统的动力装置.随着科技的发展,燃料电池的材料和制造工艺将不断得到完善和提高,在不久的将来,燃料电池将成为船舶的主要动力设备.     

船用氢燃料动力标准研究

氢燃料是一种零碳排放的清洁能源,在全球温室气体减排的大趋势下,众多耗能行业正在积极探索氢燃料应用技术,船用氢燃料动力也成为未来船舶动力的重要发展方向之一。本文围绕船用氢燃料动力,从应用模式、标准化现状等角度,全面探讨技术可行性、示范应用案例以及配套标准情况,研究认为氢燃料电池技术较氢内燃机技术在船舶领域更具应用前景。最后,结合船用氢燃料电池动力的基本原理,提出了船用氢燃料电池动力标准体系。     

船舶氢储直流电力推进系统控制器转速环带宽设计方法北大核心CSCD

[目的]旨在研究船舶氢储直流电力推进系统中氢燃料电池外特性较软、动态特性不佳、系统稳定性易受推进负载影响的问题。[方法]首先,分析氢燃料电池的输出外特性和船舶电力推进系统的负载特性;然后,搭建系统的船-机-桨模型与永磁同步推进电机(PMSM)驱动控制系统频域模型,再结合氢燃料电池外特性与螺旋桨负载特性,提出一种基于转速环带宽的控制器参数设计方法;最后,根据某母船参数搭建氢储直流电力推进系统的硬件在环实验平台对所提方法的准确性予以验证。[结果]实验结果表明,采用所提转速环带宽设计方法时电机的转速响应无超调,在发生负载转矩扰动时电机的转速波动减少了5 r/min。[结论]该方法可提升船舶氢储直流电力推进系统的综合特性,且易于工程实现。     

氢能船上应用的关键技术研究

本文基于全球航运业减碳的现状和发展趋势,提出几种最有潜力的船舶替代能源.以1艘典型的内河集装箱船为例,论述氢燃料电池在船上应用的系统组成、容量计算、系统典型布置等关键技术.     

绿色航运发展趋势及燃料电池船舶的应用前景

船舶与港口排放带来了日益严重的环境污染问题,燃料电池作为船舶新能源技术之一,因其效率高、排放清洁、噪声和震动小等优异特性,在船舶节能减排和绿色航运发展中倍受关注。本文分析了我国绿色航运发展趋势,进而介绍了船舶新能源技术和燃料电池技术及特性。综述了燃料电池船舶在国内外的研究与应用进展,重点讨论了燃料电池船舶应用前景,展望了燃料电池船舶的未来发展方向。     

新能源电力推进对比分析

文章基于全球低碳节能政策,研究并概述了直流微网新能源电力推进系统及其关键技术,对比了以太阳能、蓄电池、氢燃料电池等为主动力的电力推进系统,并分析其性能、综合效率及实际船舶应用,对推进绿色船舶、节能减排等具有重要的实际意义。     

Energy efficiency optimization analysis of fuel cell/lithium battery hybrid ship based on whale optimization algorithm北大核心CSCD

[目的]为提升船舶的能源利用率,对多因素影响下的燃料电池/锂电池混合动力船舶能效优化方法进行分析。[方法]基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的能效仿真模型,研究通航环境要素对船舶能效的影响。考虑动力源特性和船舶功率需求,提出基于模糊逻辑的功率分配策略,以优化系统能量流动。然后在此基础上,以系统总能耗最低为优化目标,建立考虑多因素的船舶航速非线性优化模型,采用鲸鱼优化算法开展优化模型动态寻优,并进行不同航行方法和航行时间约束下的能效优化分析。[结果]结果显示,在总航行时间不变的情况下,采用所提的考虑多因素的船舶能效优化方法可以降低船舶5.04%的总能耗和13.16%的燃料电池氢气总消耗。[结论]所述方法对船舶节能减排具有积极的作用,同时对提高船舶续航力和经济性具有重要意义。     

Thermodynamic analysis of alternative marine fuels for marine gas turbine power plants

The marine shipping industry faces challenges to reduce engine exhaust emissions and greenhouse gases (GHGs) from ships, and in particular, carbon dioxide. International regulatory bodies such as the International Maritime Organization and National Environmental Agencies of many countries have issued rules and regulations to drastically reduce GHG and emissions emanating from marine sources. This study investigates the possibility of using natural gas and hydrogen as alternative fuels to diesel oil for marine gas turbines and uses a mathematical model to assess the effect of these alternative fuels on gas turbine thermodynamic performance. Results show that since natural gas is categorized as a hydrocarbon fuel, the thermodynamic performance of the gas turbine cycle using natural gas was close to that of the diesel case. However, the gas turbine thermal efficiency was found to be slightly lower for natural gas and hydrogen fuels compared to diesel fuel.     

船用燃气轮机动力装置替代燃料的热力学分析（英文）

The marine shipping industry faces challenges to reduce engine exhaust emissions and greenhouse gases(GHGs) from ships, and in particular, carbon dioxide. International regulatory bodies such as the International Maritime Organization and National Environmental Agencies of many countries have issued rules and regulations to drastically reduce GHG and emissions emanating from marine sources. This study investigates the possibility of using natural gas and hydrogen as alternative fuels to diesel oil for marine gas turbines and uses a mathematical model to assess the effect of these alternative fuels on gas turbine thermodynamic performance. Results show that since natural gas is categorized as a hydrocarbon fuel, the thermodynamic performance of the gas turbine cycle using natural gas was close to that of the diesel case. However, the gas turbine thermal efficiency was found to be slightly lower for natural gas and hydrogen fuels compared to diesel fuel.     

氢能源产业技术标准化发展现况

氢能作为一种高效、清洁、可持续利用的二次能源被认为是构建未来以可再生能源为主的多元能源结构的重要载体,以其开发和利用技术为主逐渐形成全球化氢能产业规模,氢能产业技术发展离不开氢能技术标准的推动和支撑,纵观国内外氢能技术标准化的发展及现况,我国氢能技术与国外还存在很大的差距,在液氢制取与储运、船用氢能燃料电池动力系统、加氢站关键设备及部件等技术方面需要加大科研投入,预研相关技术标准,提前谋划布局,以标准引领我国氢能技术及产业快速、高质量发展。     

Voyage-based statistical fuel consumption models of ocean-going container ships in Korea

ABSTRACT

Accurately estimating fuel consumption of ships is crucial for shipping companies, port authorities, and environmental protection agencies. The bottom-up approach is becoming increasingly popular because it can estimate ship fuel consumption by accounting for ship activity conditions, such as changes in voyage speed, time, and distance; however, its use is still limited when estimating ship fuel consumption. Ship-specific information, such as the daily fuel consumption rate for main and auxiliary engines for every vessel, is expensive to gather, and generally not collected from private shipping companies. To address this research gap, we develop simplified and composite ship fuel consumption models for ocean-going container ships by size using a regression model. To estimate the fuel consumption models for container ships, we rely on ship activity data, including average speed and sailing time, distance, and actual fuel consumption for main and auxiliary engines. This information is obtained from a major container shipping company in Korea. We estimate and validate the parameters associated with fuel consumption for five different container ship sizes, all of which are smaller than the Post-Panamax container ship (15,000 TEU and above).     

燃油系统供油单元的配置研究

为了降低营运成本,越来越多的船舶柴油发电机燃用低质燃油(重油),已成为船舶建造发展趋势;而针对主辅机在航行中的不同运行工况和要求,燃油系统在设计中应如何合理配置供油单元,主辅机是共用一套还是各用一套,就此作了分析与研究。     

船舶多清洁能源混合动力系统优化设计方法

多清洁能源混合动力系统可通过采用多种清洁能源有效提高船舶的绿色化水平,但多清洁能源的不同特点会增加混合动力系统配置优化设计的复杂性,目前缺少对多清洁能源混合动力系统优化配置方法的研究。对此,基于燃料电池、锂离子电池、超级电容和柴油发电机的混合动力系统形式,提出一种基于小波变换和遗传算法的多清洁能源混合动力系统优化配置方法。分析结果表明:提出的混合动力系统优化配置方法能在满足船舶最大功率需求的同时,提高船舶的经济性,降低二氧化碳排放,进而提高船舶的整体能效水平。     

新巴拿马型散货船LNG双燃料燃气供应系统设计

以新巴拿马型液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)双燃料散货船为研究对象，分析LNG优势、双燃料主机选型、LNG燃气供应系统(Fuel Gas Supply System, FGSS)配置、LNG储罐选型和布置，并进行能效设计指数(EEDI)计算。结果表明，采用合理的系统设计、计算和设备布置等方法，LNG可在船上安全使用并满足最新排放要求，为研发类似船舶提供技术解决方案。