手機用戶59694060241
先來解釋一下何謂全電推，全電推是指通過電路帶動電動機來驅動，有別於通過傳電軸驅動，可以節省燃料，經濟性高，體積小佔用空間較小，輸出的電力可以滿足推進和電力供應，還有噪聲水平低，可靠性高等優點，電力推進是前沿性的革命技術，是未來世界推進系統重要發展方向。現在西方發展的第一代電力推進系統，即中壓交流技術，中國現在用的是第二代電力推進系統，即中壓直流技術，較之第一代，直流的好處在於調速範圍廣，抗過載性能高，且不用變壓，第一代則存在技術複雜，缺陷較多。
▅出洋相的全電推。技術是不錯，英國用之在45型驅逐艦和“伊麗莎白女王”級航母上，美國第一次使用在DDG-1000上，二者先後都出了洋相，突然失去動力，都給拖船拖回去，英國人弄得較頭疼，不得不開膛破肚，以加裝電機來解決問題，美國人現在也感頭疼，一時還未找著合適的辦法。都是嶄新的軍艦，現在這種搗鼓法，恐非吉兆。技術不成熟就冒然投入工程應用，難免不出問題。
▅
中國得以領先。走了一條跨越式發展的路，不僅能應用於軍艦，而且能應用於各種坦克裝甲車輛，使用範圍大得很，這一步我們領先了，領先了多少呢？拿馬偉明院士的話講，至少在十年以上。過去我們不成，長期遭受西方技術禁錮，因此我們只能立足自身發展，不遺餘力來打造，這一步發展得相當成功，實現了彎道超車，可用之中國未來航母和潛艇上，正是我們急需的技術。
▅民用的已經開始 。海洋綠洲號遊輪，22.5萬噸，採用中壓交流技術，用得好，由於噪音低給乘客帶來舒適。發展全電推技術，在可見的未來，可以說是方興未艾。
魂舞大漠
友情提示：本文4000字，配圖6幅，閱讀全文需10分鐘。
估計現在大家很多人都知道“馬偉明”院士在我國海軍，尤其是艦艇工程技術領域的重要作用，這確實是件非常令人欣慰的事，因為這也從側面證明了大家對我國海軍的現代化發展越來越關注了！
但在這裡，小天真要向大家強調的是，根據目前國內絕大多數關於艦船綜合電力系統的論文（包括馬偉明院士自己的論文）來看，都沒有所謂的“我們領先西方一代的說法”，甚至在工程應用上我們還有所落後，尤其是在“原動力”上，像大功率燃氣機、電動機組等等艦船動力上我們和西方還有非常大的差距。
而且重要的是……國外尤其是西方在艦船綜合電力系統的研究方面，起步階段之早、全向研究之寬泛估計要超出很多人的預料。
而國內目前艦船綜合電力系統領先的地方，主要在於“技術先導性”的研究和“集成化技術”上，所以，在實際上來說，國內目前的“綜合電力系統”應該是處在在整體層面部分領先，某些地方全面追趕的階段，在技術上更應該算是“一代半的”水平，遠沒有網絡上“領先一代”的說法那麼誇張。
小天真知道這麼說估計會有很多人有疑問，所以在本文中，小天真將會給大家詳細講解：
1什麼是艦船綜合電力系統。
2艦船綜合電力系統的重要性和意義。
3艦船綜合電力系統的發展現狀和趨勢。
4國外“艦船綜合電力系統”的發展和成果。
5國內“艦船綜合電力系統”的起源、技術選擇，及成果與發展趨勢。
“艦船綜合電力系統”，又“稱艦船電氣化或全電化”，是通過電力網絡將發電、日常用電、推進供電、高能武器發射供電大功率探測供電綜合為一體的電力系統。
主要有發電系統、輸配電系統、變配電系統、推進系統、儲能系統、能量管理系統，六大分系統組成。
在以往的傳統艦船動力系統中，機械推進系統和電力系統是兩個互相獨立的系統，在進行信息化改造時，傳統艦船推進系統需要將非電量轉化為電量，需要額外增加處理設備才能滿足信息化接口的要求，不僅需要更多的傳感器，（機械推進系統的轉速信號必須通過增設轉速傳感器而獲得）還需要增加設備的信息接口、光纖等網絡設備，實現非常複雜。
而艦船綜合電力系統可以將傳統艦船中相互獨立的動力、電力兩大系統整合為一，以電能的形勢為艦船推進、脈衝、通信、導航等多系統設備供電，可以實現全艦能源的綜合利用。
同時，在實際應用中，艦船綜合電力系統不僅能簡化艦船動力系統結構、提高艦船系統效率、降低艦船噪聲能級、減少艦船全壽命週期費用，還可以降低監控系統的規模、系統設備的信息接口、減少系統的網絡設備和數據處理量，從而降低艦艇信息化改造的複雜程度。
並且，艦船綜合電力系統可以對艦船能量進行統一的管理和動態分配，能夠在滿足艦船高速航行動力需求的同時，還可以保證戰鬥狀態下高能武器的用電需求，從而提高艦船作戰能力和執行任務的靈活性。
所以，艦船綜合電力系統是艦船信息化的基礎和保障，也是高能武器上艦的前提條件，在未來高科技技術條件下，以網絡為平臺、以高新技術武器、新概念武器等精確打擊武器為主體的未來海戰中，綜合電力系統是艦船最重要的技術之一，是整個艦船動力系統未來的發展方向。
圖注：根據馬偉明院士未來“全能艦”的設想，“綜合電力系統”是最關鍵的技術之一。
我國的艦船綜合電力系統研究在“九五”期間開始預研，經過“十五”和“十一五”的刻苦公關，已經取得了一系列成果，在大功率燃氣輪機、高速柴油機、高功率密集度集成化發電、中壓交流發電機、高轉矩密度先進感應推進電機、中壓大容量變頻調速裝置、中壓配電裝置、中壓交流和直流斷路器以及系統監控與能量管理等方面均實現了關鍵技術的突破。
在整體技術層面上講，與美、英、法等發達國家海軍基本保持同步，在集成化發電領域還處於國際領先地位。
但在工程應用方面則相對落後，尤其是在中壓交流綜合電力系統上，早在上世紀80年代起美、英等海軍技術強國，就開始進行綜合電力系統的理論探索與關鍵技術研究，美國海軍至今已經建立了艦船綜合電力系統陸基實驗站，並於2001年完成全尺寸綜合電力系統陸上演示實驗，英、法兩國則於2003年建立了電力戰艦技術演示實驗場，與45型驅逐艦的研製緊密結合。
2009年7月，英國45型驅逐艦服役，成為世界上首艘採用綜合電力系統的水面主戰艦船，2006年12月，法國第一艘採用綜合電力推進的西北風級兩棲攻擊艦服役，2013年10月，採用中壓交流綜合電力系統的美國 DDG1000驅逐艦下水，在中壓交流綜合電力系統的工程化應用上，國外已經走在了前面。
但國外艦船綜合電力系統的工程化應用，都以一代中壓交流綜合力系統為主，在艦船綜合電力系統的六大分系統上，一代中壓交流綜合電力系統表現為；
1發電分系統，採用中壓交流工頻同步發電機組。
2輸配電分系統，採用中壓交流工頻配電網絡。
3變配電分系統，採用中壓交流工頻變壓器或中壓交流供電的直流區域配電裝置。
4推進分系統，採用先進感應電動機及其配套的基於IGBT/IGCT電力電子功率器件的推進變頻器。
5沒有儲能分系統。
6能量管理分系統，採用基本型能量管理系統，能實現全系統監控，和基本的能量調度功能。
在艦船綜合電力系統上，中壓交流綜合電力系統技術優點是；技術成熟度高，技術風險小，但同時存在發電機組並聯困難、系統線路壓降大，同時相對體積重量龐大等缺點。
所以，隨著電工材料、電力電子器件、控制技術和計算機技術的發展，世界各海軍技術強國都在積極開展二代艦船綜合電力系統的研究，也就是“中壓直流綜合電力系統”
在艦船綜合電力系統的六大分系統上，“中壓直流綜合電力系統”表現為；
1發電分系統，採用高速集成中壓整流發電機組。
2輸配電分系統，採用中壓直流配電網絡。
3變配電系統，採用中壓直流供電的直流區域配電裝置。
4推進分系統，推進分系統中的推進變頻器，採用基於組件高度集成的推進變頻器或基於寬帶隙半導體材料功率器件（碳化硅材料推進變頻器），推進電機採用永磁或高溫超導電機。
5儲能分系統，採用超級電容儲能，集成式慣性儲能或複合儲能。
6能量管理分系統，採用智能化能量管理系統，以實現全系統數字化控制和智能化管理功能。
中壓直流綜合電力系統的技術難點在於；
1直流系統短路電流不存在自然過零點，斷路器分斷困難。
2中壓直流供電系統的電力電子靜態穩定性困難。
推進負載具具有負增量抗阻特性，容易引起系統的電壓失穩。同時電力電子變流設備級聯時，輸入、輸出阻抗不匹配，會引起系統失穩或者系統動態相應性能變差。
中壓直流綜合電力系統的優點是；具有更高的功率密度和運行靈活性，同時對艦船原動機的調速性能要求低，可以讓調速性能、容量、頻率差異大的不同類型發電機組穩定並聯運行，並且減輕設備的體積重量，降低設備的噪聲振動水平，提高系統的效率和功率密度。
相對於中壓交流綜合電力系統，中壓直流綜合電力系統可以應用在3000噸以下小排水量的艦船上。
而根據美國下一代綜合電力系統技術發展路線圖中所提出的三種電網結構體系（中壓交流電網、高頻交流電網、中壓直流電網）來看，在不需要高功率密度的情況下，中壓直流綜合電力系統可以採用中壓交流電網結構。
但在技術先進性和總體上來看“中壓直流電網結構”才是下一代艦船綜合電力系統的發展方向。
而由於國內艦船原動力機性能落後，尤其是大功率燃氣輪機可選機型少，調速性能落後於國外，在中壓交流綜合電力系統上，國內不同類型原動機帶動的發電機組因功率等級和調速性能差異大而難以並聯穩定運行。
圖注：國內的艦用燃氣輪機還是以仿製烏克蘭的GT25000為主，性能只能算是湊合用！
所以在艦船綜合電力系統的研製階段，海軍工程大學艦船綜合電力技術重點實驗室於2003年首次在世界上提出中壓直流綜合電力技術路線（不是中壓直流綜合電力系統）
既採用二代中壓直流綜合電力系統的網絡結構，為一代綜合電力系統分系統設備供電，構成一代半艦船綜合電力系統，可以看做是一、二代艦船綜合電力系統的過度階段。
馬偉明院士在其2004的論文《艦船動力發展方向——綜合電力系統》中是這麼說的：“幾十年來，我國艦船動力系統的發展，基本上是走在引進的基礎上研仿、改進、自行研製的技術道路，從戰略意義上講，這是一條研仿、落後、再研仿、再落後的道路，目前，我國艦船動力系統的技術總體水平明顯落後西方。艦船綜合電力系統研究在國外已經起步，並作為一種革命性的技術思想得到空前的重視，我們不能走過去的路子，繼續擴大差距，而應採取積極對策。”
而這個“對策”就是中壓直流綜合電力系統。但中壓直流綜合電力系統的六大分系統技術要求極高，儘管目前國內的永磁電機、大容量電容相繼取得突破，但離真正實現還有一定距離。
目前，國內也僅在民用船舶上實現了中壓直流推進系統的應用工程化。
圖注：國內綜合電力系統應用的幾個時間點。
所以總的來看，在世界範圍內的艦船綜合電力系統上，國內外目前在中壓交流綜合電力系統上出於同等地位，但國內工程應用落後於國外。
在中壓直流綜合電力系統技術上，國內處於領先水平，但遠沒有網絡媒體所謂的“超出一代”那麼誇張！
本文參考文獻；
海軍工程大學電力電子技術研究所，馬偉明《船電氣化與信息化複合發展之思考》
中國艦船研究2016年01期，付立軍、劉魯鋒、王剛、馬凡、葉志浩、紀鋒、劉路輝《我國艦船中壓直流綜合電力系統研究進展》
海軍工程大學，馬偉明《新一代艦船動力平臺綜合電力系統》
《2016、2017中國艦船綜合電力系統發展歷程及市場規模分析》
最後謝謝大家的閱讀，如果喜歡請您點個關注！
天真小科普
圖注：美國朱姆沃爾特級導彈驅逐艦，其雖然採用了綜合電力系統，但技術路線走的卻是中壓交流，存在諸多缺陷，不如馬偉明院士研發的中壓直流綜合電力系統
艦船綜合電力系統，是指將傳統艦船中相互獨立的動力和電力兩大系統有機結合起來，以電能的形式統一為艦船提供推進、通信導航、艦載武器所需能量的一種新型電力系統。相比傳統艦船動力系統，艦船綜合電力系統具有體積小、效率高、噪音低、可靠性好等眾多優點，其對於提升艦船的工作效率、經濟性、生存能力、作戰能力等，具有重要意義。
目前，艦船綜合電力系統可分為兩代，第一代以英、美、法等西方國家為主，以中壓交流技術為核心。如英國的45型驅逐艦、法國的西北風級兩棲攻擊艦，美國的“朱姆沃爾特”號驅逐艦，就採用了以中壓交流技術為核心的綜合電力系統；第二代以中國為主，以中壓直流技術為核心。目前，中壓直流綜合電力系統的部分技術，已經應用於我國的潛艇、艦艇上，對於提高其隱身性能和操作性，意義非凡。
相比於中壓交流綜合電力系統，中壓直流綜合電力系統具有以下幾方面優點：第一，結構簡單。中壓直流綜合電力系統取消了中壓交流系統中的一些設備，如在原動機和發電機之間的減速齒輪箱等，減小了重量和體積，相應的也提高了佈置的靈活性；第二，效率高。中壓直流綜合電力系統實現了發動機轉速不受交流頻率限制，對原動機的調速性能要求也比較低，大幅提升了其工作效率；第三，中壓直流綜合電力系統還具有可靠性高、穩定性好、運行靈活等優點。
因此，相比之下，中壓直流綜合電力系統要領先中壓交流綜合電力系統一代。當然，就馬偉明院士研發的中壓直流綜合電力系統而言，其還採用了環形網絡區域配電和智能化管理技術，克服了中壓交流綜合電力系統電力浪費、供電不穩定、可靠性較低的缺陷。
目前，英美等西方國家，也在積極研發中壓直流綜合電力系統。
兵工科技
美國的全艦電力系統採用的是中壓交流技術，系統複雜可靠性和能量轉化都不如下一代技術"中壓直流"，中壓直流結構相對簡單，單位能量密度下能提供給用電單元更大的動能！我們馬院士藝高人膽大，直接跳過中壓交流，彎道超車，領先美國至少十年搞出了中壓直流全艦電力系統，為電磁彈射，激光炮，電磁炮等大功率用電設備掃平了用電需求障礙！科幻海軍，指日可待！
A撒旦的懺悔
綜合電力系統採用交流或直流不重要，重要的是用電器及其自動控制系統。艦船的重點設備如果自身採用交流做電源，那數學模型必須建立在非線性基礎上，計算過程複雜且不精準。對於控制精度要求高的設備，數學模型解析難度很大。相反，直流設備卻簡單的多。直流用電器的數學模型是線性的，有著一一對應的數學關係，數學模型解析相對簡單，控制精度高。這就是為什麼採用直流電源的道理，在自動控制理論中經典的著作是錢學森的«控制論»，它上面解釋的很清楚。
