电动推进系统

电动推进船舶是通过发电装置生成电能，并通过电力转换装置和电动机驱动推进系统及船内电力供应的船舶。目前全球运营的电动推进船舶大多依靠柴油发电机供电，但随着船舶排放问题的日益严峻，近年来开始使用电池、燃料电池等环保能源，并采用内燃机发电机、燃料电池、电池等多种能源组合的混合动力方式安装于船舶并投入运营。

电动推进船舶相比传统柴油发动机船舶，可将电池或燃料电池等环保能源应用于船舶，从而降低燃料消耗和排放，同时噪声和振动较低，为乘客提供舒适环境。因此，被评估为响应国际环境法规及可持续海上运输要求的重要环保技术。

图1. 电动推进船舶推进系统示意图


图2. 电动推进系统框图

电动推进船舶具有脱碳化、高效化、自动化的特点。其能源可灵活组合，包括LNG(CH4)、氢(H2)、氨(NH3)燃料发动机、ESS(电池系统)、燃料电池等，可有效减少温室气体排放。

电动推进系统可实现按负荷优化发电，对于负荷波动较大的船舶，电动机在低负荷区域效率高于发动机，因此相比发动机直驱推进具有更高能效。

电动推进系统可使用电池、燃料电池等多种能源，有助于减少船舶大气污染物和温室气体排放，同时推进电机具有优秀的制动能力和操控性等附加优点。大中型船舶的电动推进系统通常通过发电机获得电能并供给推进电机，由发动机发电机、配电系统、电力转换装置及推进电动机组成。

船用电动推进系统根据发电源配置方式可分为：发电机型电动推进系统、混合(复合发电源)电动推进系统、电池型电动推进系统、燃料电池型电动推进系统。各类系统根据船舶运营特性和用途具有不同的角色和特性。

  发电机型电动推进系统

发电机型电动推进系统通过发电机产生电力驱动电动机，主要应用于能源需求高、负荷波动较大的大型船舶，如邮轮、大型集装箱船、LNG运输船。该系统具有能量分配效率高、电动机在低负荷下效率高(>90%)等优势，可根据船舶负荷调节发电机运行数量，仅供应所需电力，从而节约燃料。

同时，由于电动推进系统仅需在机舱安装电动机并通过电缆传输电力，便于分散布置机舱设备并实现双重设计。相比主机发动机，噪声和振动更低；若采用POD型推进器，可在全航速范围内精准控制螺旋桨转速，并在低速区域提供高扭矩，对破冰船及动态定位(DP)系统船舶尤为有利。

图3. 发电机型电动推进系统组成图

混合电动推进系统

混合电动推进系统将发动机发电机与电池系统等电力供应装置并联供电，适用于Ro-Ro船、中型客船、多功能作业船等多种船型。系统需根据发电机运行状态及船舶负荷特性提供电力，并通过电压和频率控制，确保配电板稳定供电。

低速航行时可仅使用电池，实现沿海零排放运行，适用于ECA(排放控制区)等需控制发动机尾气排放的区域；高速航行时使用发电机，根据航行状况灵活选择供电方式，同时实现节能减排。

图4. 混合电动推进系统组成图

电池型电动推进系统

电池型电动推进系统以电池为主要电力来源，适用于短途客船、港口作业船等中小型船舶。该系统零排放、噪声低、振动小，是环保法规严格地区的理想系统。但航行距离受电池容量限制，若日航班较多，需要配备快充等专用充电系统为船内电池充电，此模式主要应用于小型船舶。

与电动汽车不同，船舶即使在靠泊状态，也需使用泵浦及船内电力设备，因此需额外电力供应。电池系统充放电不可同时进行，因此需通过岸电供电(AMP: Alternative Maritime Power)系统为船舶供电，用于船内电力和电池充电，并应考虑用电量合理配置。

图5. 电池型电动推进系统组成图

燃料电池型电动推进系统

燃料电池型电动推进系统通过化学能转化为电能供给船舶电动推进系统，可与电池系统组合使用，提高船舶能效并实现无排放发电。

图6. 燃料电池型电动推进系统组成图

船用燃料电池主要包括质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)，属于环保技术，通过电化学反应发电，温室气体排放极低或为零。尤其使用氢燃料电池，仅排放水(H2O)，是环保发电系统方案之一。

燃料电池可使用氢、甲醇、氨、LNG等多种燃料，燃料供给方式灵活；使用液态氢或氨等次世代环保燃料，可显著降低碳排放。设计上燃料电池可模块化布局，突破传统发动机舱集中设计，可更高效利用空间；大型船舶可分散部署多台燃料电池，实现能源优化管理。主要国家已将燃料电池系统应用于氢运输船、客船等船舶建造。但初期投资高，燃料储存及供应基础设施有限。

电动推进系统结合环保发电源，可根据系统配置减少温室气体排放，甚至实现零排放船舶。然而，并非所有船型均适用。船舶运营模式和负荷特性会影响系统效率，因此设计阶段需分析航行条件，合理选择推进系统。例如大宗货船以恒功率航行为主，电动推进系统因能量转换损耗，效率可能低于发动机直驱；而入出港频繁或负荷波动大的近海船舶、拖轮及特种船，电动推进优势明显。

海外主要国家已积极推进电动推进船舶商业化，而韩国仍处于研发和试验阶段，且市场以封装式系统为主，中小企业进入门槛高。要突破此限制，应推进技术模块化和标准化、系统互操作性、岸电供电基础设施建设及公立研究机构主导的示范项目。

政府为缩小技术差距，推动“韩国型绿色船舶项目”“电动推进船舶示范项目”，提供政策激励和技术支持。韩国船级社(KR)通过认证体系优化和技术标准化，保障电动推进系统安全性。

未来国内电动推进船舶产业竞争力提升需制定基于船舶运营环境的技术应用策略，同时保障电池安全、标准化充电基础设施、核心零部件国产化及培养专业人才等多方面协作。产业-学术-研究-政府的有机协作，将建立技术生态系统，并推动面向全球市场的战略技术研发与示范项目。这些努力不仅应对短期环境法规，更将引领航运造船产业范式转型，提升国家竞争力。