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瓦锡兰:七种行业人士需了解并充满魅力的混合动力船趋势

The technology group breaks down the basics of hybrid vessels and shares experts’ predictions on what they see in the coming years for hybrid ships as well as what they would mean for ship owners.

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该技术小组详细介绍了混合动力船舶的基础知识,并分享了专家对混合动力船未来几年发展的预测以及它们对船东的意义。

2023 年 8 月 28 日

科技集团瓦锡兰公司(Wärtsilä Corporation)周四(8 月 24 日)发表了一篇深入分析混合动力船基础知识的文章。 其中,该文章分享了专家对混合动力船未来几年的预测以及这些预测对船东意味着什么,内容如下:

您是否已经在驾驶混合动力船,并想知道下一个十年会发生什么? 或者,您可能有兴趣投资混合动力船并希望能获得更多见解?那么,就让我们深入了解混合动力领域的最热门趋势,一起寻找在提高船舶性能的同时如何节省燃料。

首先,混合动力船舶领域有哪些值得我们期待的趋势呢? 专家预测,未来几年将会出现:

 • 新类型电池
 • 更强大的电池
 • 根据功能而非尺寸选择电池
 • 燃料电池的使用上升
 • 更多直流集线器——虽然可能不一定总是正确的选项
 • 标准化岸电
 • 渡轮领域的混合动力改造

想从基础开始吗? 在下一部分中,您可以了解混合动力船舶的工作原理以及它们的优势。

什么是混合动力船舶?

混合动力船舶是使用两种动力源的船舶,并通常为传统内燃机和可充电的电池。这些船舶的型体可以小至当地的渡轮,也可以大至纯汽车和卡车运输公司 (PCTC)。今天,所有领域的混合动力船舶数量都在增长,其中,近海工业曾经是混合动力系统船舶的最大市场,但今天,市场上也现了混合动力小型商船、PCTC、滚装和客滚船、小型渡轮以及拖船和研究船等特种船舶。

混合动力船如何运作

混合动力电动船舶可以在需要时在发动机和电池之间立即切换能源,或同时运用。其中,电池有两种使用方式:

 • 优化推进系统——电池用于旋转储备、调峰、预防停电或负载爬升支持等功能
 • 零排放航行——以电池作为船舶靠港移动或作业时的唯一动力源。

最大限度地发挥混合动力系统优势的关键在于专用的能源管理系统 (EMS),该系统既可以优化不同电源的相互作用,也可以通过转换器直接控制、决定充电和放电速率以保护电池。这是标准电源管理系统 (PMS) 无法做到的一点。

混合动力方案能帮我省钱吗?

与同等柴油动力船相比,运行混合动力船可节省 15-25% 的燃料。其中,发电机组的磨损会较少,因为它们可以在电池接管能源时断电,并意味着维护成本也较低。

混合动力船舶有哪些好处?

除了成本和效率优势外,混合动力船也更环保,同时,与同类柴油动力船相比,其排放量能降低高达 25%。而这一点,也使业者更容易遵守严格的排放法规,并增加了船舶对承租人或乘客的价值吸引力。

此外,使用电池供电也可以减少噪音和振动,让船舶更为安静,也使乘客和船员更舒适。同时,减少噪音和降低排放也对沿海社区和生态系统有着积极的影响——例如,混合动力船在港口作业期间可以实现零排放航行。并且,若在岸边让电池充电,也可让其电力来源于高达 50% 的可再生能源。

混合动力船舶的最新趋势是什么?

让我们放眼混合动力船舶的未来。其中,以下是我们预计将在未来十年看到的七大趋势,以及它们对您带来的可能影响。

  1. 出现新的电池类型

所有船用电池都是锂离子电池,类似于汽车和能源行业常见的电池。 现在,我们已开始看到与常见的镍锰钴 (NMC) 电池一起推出的新型船用锂离子电池化学材料,包括:

 • 磷酸铁锂 (LFP) 电池,以及
 • 锂钛氧化物(LTO) 电池。

这对船东意味着什么?

这些新型电池根据应用领域能提供不同的优势,例如:更长的使用寿命、更轻的重量或更低的成本。每个制造商对其产品都有自己的主张,而电池供应商的数量也一直在增长。如果您想了解针对特定船舶应用的完整市场概况和建议,请与瓦锡兰等大型船舶电气集成商联系;他们将能够针对最佳的电池化学成分和适合您船舶的最佳解决方案给予建议。

2.电池日益增强

过去,电池主要用于旋转储备,能为船舶应用提供全部负载。例如,当备用发电机组被关闭时,电池将为靠岸作业期间的船舶应用提供电力。而当时的电池也更小,并能用于调峰和爬升支持。

而今天,船舶的电池容量高达 40 MWh,已可以实现零排放作业。同时,这种电池可以在港口停泊期间提供电力。

然而,电池的尺寸并不是唯一需要考虑的重要因素。 合适的电池取决于其使用方式和船舶的运行情况。

同时,更低的价格并不是推动更强大电池市场趋势的原因。 尽管我们在 2020 年之前看到了价格稳步下降,但现在已经停止。 随着全球对电池及其原材料的需求不断增加,其价格不太可能进一步下跌。

这对船东意味着什么?

更大的电池能为零排放操作提供更大的灵活性,因为它们可以承担更多的能源密集型任务。 根据您的操作情况设计混合动力推进系统可以带来创新的船舶运营方案并提高效率。

例如,瓦锡兰设计的推进系统可以添加多种不同模式,以帮助船舶操作员以最佳效率自动运行推进系统。

而围绕电池设计的推进系统也比旧的推进系统设计效率更高,并能够显着节省成本。 譬如,与船队中的类似船舶相比,混合动力散货船“Misje Vita”可节省高达 40% 燃油消耗。

当下,电池技术已在要求严苛的航运领域证明了其长期可靠性;可靠的船用电池对于船舶的平稳运行至关重要,而瓦锡兰一直都是该领域的先驱之一。其中,我们的船用电池已运行了超过 10年,并持续保持着良好性能。这使我们成了一家能够实现高可靠性水平的集成商。

  1. 重要的是功能,而不是尺寸

由于电池有助于优化推进系统,因此,其理想尺寸取决于船舶的运行情况。 不同的模式能帮助船舶操作员选择最有效的方式运行推进系统。例如,若有进行岸边充电的必要,电池尺寸作为航行考量因素不如充电时间和容量那么重要。

鉴于电池有助于优化推进系统,其理想尺寸其实取决于船舶的运行情况。

同时,基于功能设计的电池系统已越来越普遍,因为这有助于实现更好的推进系统。同时,它还可以激发能更有效运营船舶的创新方案。

这对船东意味着什么?

在船舶现有的推进系统中添加电池只会增加船舶的重量。因此,为了获得真正的好处,运营商必须根据船舶的功能重新设计推进系统。

与原始设计相比,重新思考船舶设计可以显着节省成本。 如果混合动力船舶的装机功率不低,您应请专家重新评估其设计。

4.燃料电池越来越普遍

燃料电池的工作原理类似于不需要充电的电池。只要有燃料和氧化剂它就会产生电和热。其中,电池和燃料电池都提供直流(DC)电力,不过,电池适合可变负载,而燃料电池则最适合稳定的基本负载,因为它们对负载变化的反应不佳。而这也是为什么,燃料电池总是与电池相伴。

今天,质子交换膜燃料电池 (PEMFC)已可用于船舶。若直接使用氢气,它们的效率将超过 50%。若需要通过重整器从LNG(液化天然气)等另一类燃料制造氢气,那么,就算质子交换膜燃料电池仍然与优质内燃机一样高效,其价格也要贵得多。

另一方面,一个更有趣的燃料电池技术就是固体氧化物燃料电池(SOFC),目前正在开发中,尚未未能用于船舶。不过,SOFC可以直接利用甲醇或氨发电。

这对船东意味着什么?

一些船东会尝试这项技术来获得经验,但对于大多数船东来说,这只是更多的观察和等待。

PEMFC 是船东计划使用氢气的一个选项。其中,您将需要更多的空间储存氢气,并因此增加船舶重量而减少航行里程。

  1. 直流集线器正在成为行业默认选择——尽管这或许不理想

直流集线器是一种新的动力系统集成概念,能使用直流电 (DC) 进行配电。

混合动力船通常具备:

 • 连接发电机的发动机,可产生交流电 (AC)
 • 产生直流电的电池。

直到最近,电力都是在需要的地方通过交流电进行分配。然而,直流集线器这种新的电气集成概念现在正逐渐成为一种流行。其中,直流集线器能使用直流电进行配电。

当主电源为产生直流电的电池时,让直流集线器消除转换步骤是有意义的。 然而,直流集线器可能不是所有混合动力船的正确方案。

这对船东意味着什么?

越来越多的混合动力船被设计为仅配备直流集线器,然而,这可能将被证明是错误的。

直流集线器对于配备小型高速发动机的小型混合动力船而言很有意义,但对于配备许多发动机的高功率船舶或大型混合动力船舶而言,它们并不理想。

试想一艘船舶以柴油发电机作为主要电源并产生交流电,如果电动机或酬载(两者都需要交流电)为其电力主要消耗,则将电力从交流电转换为直流电,并再次转换回来将会产生热量和造成电力损耗。

直流集线器对于配备小型高速发动机的小型混合动力船舶来说很有意义,但对于配备许多发动机的高功率船舶或大型混合动力船舶来说,它们并不理想。 相反,这些船舶应将发电机组连接到交流电网,并将电池和其他交流用电设备连接到小型直流集线器,这些集线器是整个柴电混合动力系统的一部分。

精选内容:想知道直流集线器是否适合您的混合动力船舶?请详阅相关文章“使用DC 或不用 DC,这是问题所在”。

  1. 岸电的新标准日益受欢迎

高压岸电连接 (HVSC) 系统的 IEC 80005 标准自 2011 年起生效。HVSC 系统允许船舶从岸上获得电力。而它们最初的作用,是要消除在港口时使用辅助发电机组的需要。

由于 HVSC 系统也可用于为混合动力船的电池充电,因此,目前采用混合动力系统的所有新建大型 RoPax、RoRo 和 PCTC 船舶均配备了 IEC 80005 岸电连接装置。这些船只可以在任何提供岸电的港口获取岸电;其中,到 2030 年后,所有主要港口都得按规范这么做。

IEC标准岸电的功能很简单。 例如,如果 RoPax 码头提供 6.6 兆瓦的岸电,而您在港口的酬载为 3 兆瓦,则剩余的可用电力(3.6 兆瓦)可用于为您的电池充电。

此解决方案的缺点是完成连接需要花上几分钟。如果充电时间至关重要,您将需要更快的连接解决方案;而这就是所谓的“渡轮充电器”发挥作用的地方。

专为卡车设计的兆瓦充电系统(MCS)将为渡轮充电的标准化带来重大变化。MCS 具有便于让单人操作的标准插头。 该系统还可以在很短的时间内传输高达3MW的电力。

要了解汽车标准如何适用于船舶,请了解世界上第一艘零排放快速渡轮“MD Medstraum ”如何成功通过使用标准 CCS2 充电器(与电动汽车使用的类型相同)供电。

这对船东意味着什么?

标准化意味着充电将变得更容易、更快捷。 如果您的船舶配备能插入IEC的标准岸电设备,其连接将需要几分钟的时间。 如果您需要更快的连接解决方案,所谓的渡轮充电器可以在 30 秒内完成连接。这些都可以自动或手动连接,但目前需取决于制造商定制的方案,因此,您只能将它们用于始终运行相同航线的船只。

今天,渡轮充电器每一年都可进一步提供更多的电力:最大的充电器现在可以为船舶提供 15MW 中压交流电力,或超过 8MW 的直流电力,无需在船上进行转换。

  1. 轮渡领域开始进行改造

混合动力系统可通过改装工程装置在船舶;例如,瓦锡兰在过去 10 年里完成了约 30 次混合动力改装工程。其中,大多数的船舶改造都涵盖标准 HY 模块。

渡轮船主的选项包括:

 • 将传统船舶改造成混合动力渡轮
 • 将柴油推进火车渡轮改造成全电动。

由于某些发电机组可以拆除,因此,空间和重量通常不成问题。同时,也可以进行其他部分的改装,特别是针对使用柴油电力推进的火车渡轮。

此外,其可用的充电时间和功率通常比航行考虑因素更能决定新系统的规模。而适用于混合动力转换案例的另一个因素,就是地方当局对充电设置的支持。

这对船东意味着什么?

如果您有兴趣将您的船只改造为混合动力船,您需要采取两项主要行动:

首先,查看沿途的充电选项;这通常决定了改装是否可行。

接下来,与可靠、领先的系统集成商交谈。其中,瓦锡兰拥有以有效、最优化方式改造您船舶的经验,并可以在其整个生命周期为您提供支持。

照片来源:瓦锡兰
发布日期:2023 年 8 月 28 日

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GCMD:船对船氨转运作业为皮尔巴拉地区氨加注铺平道路

商船三井旗下“Green Pioneer”轮和 Navigator Gas 旗下“Navigator Global”轮之间转运作业的成功,证明了未来在西澳大利亚皮尔巴拉地区进行氨加注的可行性。

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据全球海事脱碳中心 (Global Centre for Maritime Decarbonisation,简称GCMD) 周一 (9 月 16 日) 报道,由GCMD牵头的联盟已于 2024 年 9 月 14 日在丹皮尔港(Port of Dampier)的锚地成功完成了船对船氨转运。

商船三井(MOL)旗下“Green Pioneer”轮(一艘 35,000 立方米氨运输船)和 Navigator Gas 旗下“Navigator Global”轮(一艘 22,500 立方米氨运输船)已完成了两次氨转运,而相关氨货物则由Yara Clean Ammonia (YCA) 提供。

第一次作业涉及从“”Green Pioneer”轮将 4,000 立方米(约 2,700 吨)的氨转运到丹皮尔港的 “Navigator Global”轮。随后,同样的氨货物从“Navigator Global”轮转运回给了“ Green Pioneer”轮。

每次转运操作大约耗时六小时,其中,第一次转运作业是于 9 月 14 日 08:30 完成。

转运成功提升了皮尔巴拉的氨加注潜力

此前,全球海事脱碳中心 (GCMD)、皮尔巴拉港(Pilbara Ports)和 YCA 建立了三方合作关系,以释放皮尔巴拉作为低温室气体 (GHG) 排放氨加注中心的潜力。同时,全球海事论坛(Global Maritime Forum)的一项研究曾强调该地区是可行的氨加注地点。目前,Yara Pilbara 工厂已开始建设,并瞄准到 2025 年生产可再生氨。

而此次成功完成转运,也证明了未来在西澳大利亚皮尔巴拉地区进行氨加注的可行性。

根据皮尔巴拉港、Yara Clean Ammonia 和劳氏船级社 2023年联合开展的一项研究,这项试点也标志着国际铁矿石贸易低温室气体排放航线投入运营的一步,预计到 2035 年,这条航线将需要 100 万至 150 万吨氨。

以船对船转运作为替代性的氨加注方案

目前没有氨加注船和以氨为燃料的船,因此,在锚地进行的船对船转运是与加注作业最接近的替代方案,因为,该作业复制了所涉及的基本步骤。

在确定以上目标后,该试验作为替代的散货运输方案从丹皮尔港开展了转运作业,并运用了该港口在氨出口方面的经验。而第二次转运,则展示了氨加注作业的潜力,可扩展到附近的其他港口,并预计,未来的此类散货船作业也将在这些港口进行。

为实施这两次转运作业,该联盟以成熟的程序作为基础,并引入了额外的安全缓解措施。

这些措施包括使用紧急释放接头、紧急停机装置等其他安全设备,以及在转移氨后实施热气和氮气吹扫程序。而参与紧密开发这些措施的,包括安全顾问、船对船转运服务提供商、港口与澳大利亚政府机构,以及经验丰富的氨船运营商和生产商。

为了模拟未来的氨加注场景,该皮尔巴拉试验部署了一艘灵便型天然气运输船和一艘中型天然气运输船,因为其容量与预期的氨加注船容量相似。

GCMD 首席执行官 Lynn Loo 教授表示:“这次氨转运试点证明了所有参与方深思熟虑的合作与严谨的规划。除了应对技术和运营挑战之外,执行这项试点也需要我们应对复杂的商业环境,并包括确保船舶安全性和管理货物转移,以及响应运营过程中存在的不确定性和突发状况。”

“在此,我们非常感谢所有合作伙伴的坦诚交流和坚定支持,若没有他们的帮助,我们不可能取得这一开创性成果。这次试点,标志着生态系统在以氨作为船用燃料方面迈出的关键一步,为最终将使用氨燃料的船舶的燃料补给铺平了道路。”

注:GCMD 关于氨转运作业的完整声明可在此处找到

相关文章: GMF论文详细介绍创建澳大利亚-东亚铁矿石绿色走廊所需的氨加注方案
相关文章:研究:皮尔巴拉地区安全氨加注“在经济上和操作上都可行”
 
图片来源:全球海事脱碳中心
发布日期:2024 年 9 月 17 日

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Endress+Hauser工厂参观系列:MFM已准备好扩展支持LNG燃料转型

Endress+Hauser 的 MFM (质量流量计 )能用于测量多种不同的船用燃料,并且,同一型号的 MFM 只需稍加修改即可扩展适用于 LNG。

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今年2月,《满航时报》(Manifold Times)代表到访了位于瑞士赖纳赫(Reinach)的 Endress+Hauser Flow 质量流量计 (MFM) 生产工厂。而此内容,将是五篇独家系列文章中的第四篇,旨在介绍完善 MFM系统设计的复杂过程。
以下为参访过程的关键内容,可帮助您进一步了解 MFM在支持航运能源转型方面的作用:

随着航运业正寻求各种形式的替代能源以满足 IMO 2030 和 IMO 2050 的排放限制,当下,业界将需要探索新型的燃料。

“起初,这只是从传统的 HFO 等船用燃料过渡到硫含量较低的燃料,但现在,我们已在见证行业向碳中性燃料过渡。”Endress+Hauser Flow 首席业务发展经理 Stephan Natter表示。

“我们看到环保燃料将在海事工业中发挥重要作用;而我们谈论的,是未来几年内一定程度上可用的液化天然气 (LNG)、甲醇、生物燃料、氨和氢。

“在流量测量设备和流程咨询方面,我们希望能提供专家建议帮助客户减少碳足迹。”

据Natter称,一些LNG燃料船仍在使用液位计来确定交付量。通常,被安装的相关设备在 LNG 的可追溯性和保管转移认证方面存在滞后,并因此可导致交货不足和纠纷问题,与以前的燃油油轮面对着类似的情况。

今天,MFM的测量性能,可以追溯到国际单位制,并可用于各种不同的工艺条件。

“您可以将我们的科里奥利质量流量计(Coriolis mass flow meters)用于多种液体,并只需使用相同的型号和稍微进行一些修改,就可将应用范围扩展至涵盖高压和极低温度,例如:在零下165摄氏度下运行的 LNG。”他解释。

“传统燃料和 LNG 之间的最大区别在于 LNG 的低温特性。如今,描述 MFM机械模型所需的所有信息,例如极低温度下金属的非线性特性,都是已知的信息。”

“Endress+Hauser 通过大量的测试测量证明,水校准系数可以转移至低温液体,且不会影响精度。”

“此外,安全性通常是 LNG应用中的主要关注点。其中,LNG的特性,在于从液体到气体需要膨胀 600 倍,因此,我们与 NMi Certin B.V. 共同开发了一种特定的零点验证程序,该程序允许在气态条件下验证零点,以消除操作员的可能风险。”

Natter 补充道:“同时,LNG作为能源被交易,也意味着,燃料加注计量系统所需要的不仅止于数量测量。”

Endress+Hauser 已推出一套新型LNG加注解决方案,该解决方案能为客户提供高精度和进一步优化资本支出与运营支出。同时,该专用 LNG 加注解决方案能提供实时 MFM 数量测量和拉曼光谱 LNG分析,且无需取样和测试蒸发率,并涵盖 LNG、BOG 和燃料气的数量测量以及LNG 成分测量,还有能量与甲烷数量计算,同时,也完全可追溯并符合国家标准和保管转移认证。

“凭借提供成分测量的拉曼分析仪,我们的测量系统已从覆盖数量扩展至覆盖质量;通过两者相结合,它能为我们提供的能量质量已超越传统 MFM 系统。”他表示。

目前,在新加坡港口运营的 LNG 加注船已在使用Endress+Hauser 的 LNG 加注解决方案。
相关文章: Endress+Hauser 工厂参观系列:新加坡船燃MFM主流量计校准
相关文章: Endress+Hauser 工厂参观系列:将设计变为现实
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图片来源:Endress+Hauser
发布日期:2024 年 9 月 17 日

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KPI OceanConnect在东京设立新办事处以扩大亚洲业务范围

新办事处将帮助现有和新客户应对海事能源领域日益复杂的业务运营,包括使用新的替代船用燃料和面对日益严格的环境法规。

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海事能源解决方案提供商 KPI OceanConnect 周四 (9 月 12 日) 宣布在日本东京开设新办事处,以加强其区域影响力和支持当地客户。

该办事处是 KPI OceanConnect 在亚洲的第五家办事处,反映了其对该区域战略增长的日益加强承诺。

当下,日本是海运业的其中领先创新者,运营着第三大的商船队,是 KPI OceanConnect 的重要市场。

该新办事处将由日本负责人 Ken Kobayashi 领导,他将帮助现有和新客户应对海事能源领域日益复杂的业务运营,包括使用新的替代船用燃料以至应对日益严格的环境法规。

最近,KPI OceanConnect 公布了 2023/2024 年度的强劲财务业绩,并表明了其将继续致力投资于在全球船用燃料价值链中建立强大的伙伴关系。

其中,日本本地团队的扩张,将让 KPI OceanConnect 能够每天积极地与日本买家和供应商接触,以交流信息和专业知识,并支持为其客户制定创新的能源转型战略。

9 月 10 日,为庆祝新办公室的启用,KPI OceanConnect 举行了开幕招待会。而出席此活动的,包括集团所有人 Nina Østergaard Borris 和 KPI OceanConnect 的执行管理团队——首席执行官 Anders Grønborg、首席运营官 Dorthe Bendtsen 和替代燃料与碳市场全球主管 Jesper Sørensen。

为了庆祝这一里程碑,KPI OceanConnect 在 XEX Tokyo 餐厅举办了开幕招待会,距离其位于 Burex 大楼的新办公室仅几步之遥。同时,活动期间也播放了 DJ Yumi 的音乐。

KPI OceanConnect 首席执行官 Anders Grønborg 表示:“长期以来,KPI OceanConnect 一直在与日本客户开展密切的合作。因此,设立于我们行业和业务的关键市场,这个新办公室将让我们能够更接近客户和其他重要的本地利益相关者。”

“现在正逢海运价值链的转型期,因此,我们已准备好与合作伙伴开展进一步合作和寻求解决方案创新机会。我们相信,我们的正直、良好治理、透明度和长期可持续性价值观,已在这个市场上引起强烈反响。”

KPI OceanConnect 日本负责人 Ken Kobayashi 表示:“当下,KPI OceanConnect正致力于支持其客户将当今的挑战和未来的不确定性转化为增长与创新机会。从新燃料到新法规,我们的专家网络正专注于为客户提供量身定制的增值服务,以确保无论复杂程度如何 ,他们的决策都将能够面向未来。”

“通过以合作伙伴为导向的方法,我们正在实现更高的透明度和创新,并在帮助改变船燃行业规则,支持客户达成能源转型。”

图片来源:KPI OceanConnect
发布日期:2024 年 9 月 13 日

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