为什么说马伟明院士的综合电力系统领先西方一代，领先在什么地方？

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不扯那些有的没得我们直接上干货吧，在说为什么领先之前，我们首先得了解中美两国两种综合电力系统的区别（其他有综合电力系统的国家比如英国因为和美国一个技术路子而且还没美国先进，我们暂且将其包含在美国内）。

中国马院士弄的全电系统（即综合电力系统，以下都以全电系统代替）名字叫做中压直流全电动力系统，而美国的叫中压交流电力系统。这两种电力系统的区别就是一个用交流一个用直流。那美国为啥要用交流呢？因为直流电传输时衰减非常严重，很难能难做到较远距离输电，当年坚持直流输电的爱迪生就是因为这个原因输给了坚持交流输电的特斯拉，战舰虽然体积不算巨大，但碍于全电系统需要供给舰上每一个用电器输电过程还是太长导致损耗严重所以美国最终才采用了交流。中国能采用中压直流的原因在于马院士团队成功破解了直流输电损耗严重的问题，从而让中国不用在意美国那种问题，所以我们才用了中压直流，至于你说怎么破解的，我只能说不懂的说不准懂的不准说。

那直流对比交流有什么优势呢？由于舰上的用电器不同于家用用电器，他们使用的大部分是直流电，作为储能系统的超级电容储藏的也是直流电，这就说明美军要用电时首先得将储电系统里的直流电转化为交流电输入输电网络，之后再转化为直流供用电器使用。所以美国的全电舰上会多出一个谐波滤波器，这玩意不仅体积大而且很脆弱，之前DDG1000海上停电动弹不得就是这货坏了给闹的。而中国不同因为电网可以直接输直流电，所以用储能器能直接将电输入电网，用电器也能直接从电网取点，并不需要什么中间商赚差价也没有什么脆弱设备容易坏的风险。

之所以说直流比交流先进一代的原因在于，交流不仅目前问题大未来上高能武器之后问题更大，因为还需要顾及谐波滤波器的转化能力。所以现在的美军又重头开始研究中压直流系统，他们才从头开始研制，我们已经研制完成你说我们是不是比他先进一代啊？

开着皮卡打坦克

马伟明院士在20世纪90年代初便解决了“固有震荡”的世界性难题，随后他又研发出世界首台交直流双绕组发动机系统和高速感应发电系统。马伟明当选院士后，又突破了舰船综合电力系统和电磁发射技术。他不仅让我国舰船动力技术取得跨越式发展，还让我国全电化舰船技术达到世界领先水平。在我们海军的强军梦中，马院士居功至伟，“让中国海军至少前进了20年”。

舰船综合电力系统将传统舰船相互独立的动力和电力系统整合一起，为高能武器上舰提供了保障，是舰船动力的重大突破。马院士长期聚焦于舰船综合电力技术院士创新研究，承担国家和国防重大装备重点课题40余项，获得自主知识产权发明专利40余项，20余项关键基础达到世界先进水平，所有创新成果都应用在我国自行研制的舰艇中。其中国产十二项整流发电机填补了多项空白，装备在多艘潜艇中。可以说马院士在世界电机行业都是绝对的佼佼者。

如果将来的003型核动力航母真的是满排水量9到10万吨，以核压水堆为动力，装备电磁弹射器与电磁阻拦索，国产固定翼预警机，歼15或歼31，无人机的话？它将在各方面与美国尼米兹级华盛顿号或布什号核动力航母处在同一个档次与极别。055万吨大驱现实是巡洋舰以燃汽轮机发电为动力，装备双波段相控阵雷达与成功地解决了电子兼容的世界难题，海红旗9多用途垂直发射系统。

将来055万吨大驱如果真的装上电磁炮与激光炮的话？它将在除4G信息网络化外与美国隐形大驱是处于一个档次与极别。这也是美国最高级军官说美国决不能与处于同一个时代的军队作战的原因。几年前日本海上自卫队最高军官说日本海军应该继续拉大与中国海军的技术差距，他自以为日本是发达国家根本看不起中国海军，现实中国海军的情况迕世界唯一的超级大国美国海军也不敢小瞧。

用户1234410166

先来解释一下何谓全电推，全电推是指通过电路带动电动机来驱动，有别于通过传电轴驱动，可以节省燃料，经济性高，体积小占用空间较小，输出的电力可以满足推进和电力供应，还有噪声水平低，可靠性高等优点，电力推进是前沿性的革命技术，是未来世界推进系统重要发展方向。现在西方发展的第一代电力推进系统，即中压交流技术，中国现在用的是第二代电力推进系统，即中压直流技术，较之第一代，直流的好处在于调速范围广，抗过载性能高，且不用变压，第一代则存在技术复杂，缺陷较多。

▅出洋相的全电推。技术是不错，英国用之在45型驱逐舰和“伊丽莎白女王”级航母上，美国第一次使用在DDG-1000上，二者先后都出了洋相，突然失去动力，都给拖船拖回去，英国人弄得较头疼，不得不开膛破肚，以加装电机来解决问题，美国人现在也感头疼，一时还未找着合适的办法。都是崭新的军舰，现在这种捣鼓法，恐非吉兆。技术不成熟就冒然投入工程应用，难免不出问题。

▅中国得以领先。走了一条跨越式发展的路，不仅能应用于军舰，而且能应用于各种坦克装甲车辆，使用范围大得很，这一步我们领先了，领先了多少呢？拿马伟明院士的话讲，至少在十年以上。过去我们不成，长期遭受西方技术禁锢，因此我们只能立足自身发展，不遗余力来打造，这一步发展得相当成功，实现了弯道超车，可用之中国未来航母和潜艇上，正是我们急需的技术。

▅民用的已经开始。海洋绿洲号游轮，22.5万吨，采用中压交流技术，用得好，由于噪音低给乘客带来舒适。发展全电推技术，在可见的未来，可以说是方兴未艾。

魂舞大漠

因为马伟明院士的团队攻克了中压直流电为核心的全电力推进和综合电力管理技术，而不再采用英国在45型驱逐舰上、美国在DDG1000驱逐舰上使用的中压交流电技术了。为此，我国在全电力推进和综合电力管理技术上领先了西方一代，领先了日本两代。

马伟明对于我国的舰艇电力系统贡献很大，包括电磁弹射器、电力推进等技术都是他的团队攻克的。

马伟明团队的中压直流电技术已经应用在了我国新一代的舰艇上，包括一些潜艇上，取得了不错的效果，也引领了发展的潮流，欧美目前都在尽力选择攻克这一技术，到目前为止，能够在实际应用当中采用中压直流电力综合管理技术的也只有我国一家，因此被称为领先西方一代，这毫不夸张。

图为马伟明院士的团队设想的全能舰，他就是以中压直流电力综合控制系统为基本的能量来源的军舰。

中压直流电力技术使得军舰的电力推进系统结构更加简单，省却了变频设备、变速齿轮箱、能量转换设备等，不但节省了舰船内部的空间和重量，而且还降低了电力在各种转换中的能量损耗。由于结构简单，可靠性也随之大大增加，布置的灵活性和电力供应的稳定性也随之提高，故障率大大降低。

DDG1000是一艘具备全电力推进和电力综合管理系统的军舰，平台性能很好，不过武备配置太差。

而由于电力供应更加稳定，能量损耗更小，因此可以充分的把原动机（一般是燃气轮机）产生的能量源源不断的供应到各处，而且省却了各处电流互相交汇转换的设备，使得电力供应更加简便和直接，大大提高了全舰的作战灵敏性、反应快速性，也提升了动力的输出，增加了续航能力，而且能够让军舰的雷达在战时保持更高的运转频次，有利于充分发挥战斗力。

我国的直流电力综合管理系统已经应用到了潜艇上，诞生了作战能力强大的039B型AIP常规动力潜艇。

相比而言，西方的中压交流电力技术不但大大增加了军舰的吨位，而且对于原动机的能量损耗特别大，综合电力控制也不是很方便，使得军舰在电力技术上比采用直流电力技术的军舰落后了一代，而至于日本那种在军舰上采用汽车技术似的所谓"混合动力"的燃电联合技术的，那就是搞笑来的，放在军事这种高精尖领域是落后的，也是低端的，连综合电力管理都实现不了。

海事先锋

图注：美国朱姆沃尔特级导弹驱逐舰，其虽然采用了综合电力系统，但技术路线走的却是中压交流，存在诸多缺陷，不如马伟明院士研发的中压直流综合电力系统

舰船综合电力系统，是指将传统舰船中相互独立的动力和电力两大系统有机结合起来，以电能的形式统一为舰船提供推进、通信导航、舰载武器所需能量的一种新型电力系统。相比传统舰船动力系统，舰船综合电力系统具有体积小、效率高、噪音低、可靠性好等众多优点，其对于提升舰船的工作效率、经济性、生存能力、作战能力等，具有重要意义。

目前，舰船综合电力系统可分为两代，第一代以英、美、法等西方国家为主，以中压交流技术为核心。如英国的45型驱逐舰、法国的西北风级两栖攻击舰，美国的“朱姆沃尔特”号驱逐舰，就采用了以中压交流技术为核心的综合电力系统；第二代以中国为主，以中压直流技术为核心。目前，中压直流综合电力系统的部分技术，已经应用于我国的潜艇、舰艇上，对于提高其隐身性能和操作性，意义非凡。

相比于中压交流综合电力系统，中压直流综合电力系统具有以下几方面优点：第一，结构简单。中压直流综合电力系统取消了中压交流系统中的一些设备，如在原动机和发电机之间的减速齿轮箱等，减小了重量和体积，相应的也提高了布置的灵活性；第二，效率高。中压直流综合电力系统实现了发动机转速不受交流频率限制，对原动机的调速性能要求也比较低，大幅提升了其工作效率；第三，中压直流综合电力系统还具有可靠性高、稳定性好、运行灵活等优点。

因此，相比之下，中压直流综合电力系统要领先中压交流综合电力系统一代。当然，就马伟明院士研发的中压直流综合电力系统而言，其还采用了环形网络区域配电和智能化管理技术，克服了中压交流综合电力系统电力浪费、供电不稳定、可靠性较低的缺陷。

目前，英美等西方国家，也在积极研发中压直流综合电力系统。

兵工科技

友情提示：本文4000字，配图6幅，阅读全文需10分钟。

估计现在大家很多人都知道“马伟明”院士在我国海军，尤其是舰艇工程技术领域的重要作用，这确实是件非常令人欣慰的事，因为这也从侧面证明了大家对我国海军的现代化发展越来越关注了！

但在这里，小天真要向大家强调的是，根据目前国内绝大多数关于舰船综合电力系统的论文（包括马伟明院士自己的论文）来看，都没有所谓的“我们领先西方一代的说法”，甚至在工程应用上我们还有所落后，尤其是在“原动力”上，像大功率燃气机、电动机组等等舰船动力上我们和西方还有非常大的差距。

而且重要的是……国外尤其是西方在舰船综合电力系统的研究方面，起步阶段之早、全向研究之宽泛估计要超出很多人的预料。

而国内目前舰船综合电力系统领先的地方，主要在于“技术先导性”的研究和“集成化技术”上，所以，在实际上来说，国内目前的“综合电力系统”应该是处在在整体层面部分领先，某些地方全面追赶的阶段，在技术上更应该算是“一代半的”水平，远没有网络上“领先一代”的说法那么夸张。

小天真知道这么说估计会有很多人有疑问，所以在本文中，小天真将会给大家详细讲解：

1什么是舰船综合电力系统。

2舰船综合电力系统的重要性和意义。

3舰船综合电力系统的发展现状和趋势。

4国外“舰船综合电力系统”的发展和成果。

5国内“舰船综合电力系统”的起源、技术选择，及成果与发展趋势。

“舰船综合电力系统”，又“称舰船电气化或全电化”，是通过电力网络将发电、日常用电、推进供电、高能武器发射供电大功率探测供电综合为一体的电力系统。

主要有发电系统、输配电系统、变配电系统、推进系统、储能系统、能量管理系统，六大分系统组成。

在以往的传统舰船动力系统中，机械推进系统和电力系统是两个互相独立的系统，在进行信息化改造时，传统舰船推进系统需要将非电量转化为电量，需要额外增加处理设备才能满足信息化接口的要求，不仅需要更多的传感器，（机械推进系统的转速信号必须通过增设转速传感器而获得）还需要增加设备的信息接口、光纤等网络设备，实现非常复杂。

而舰船综合电力系统可以将传统舰船中相互独立的动力、电力两大系统整合为一，以电能的形势为舰船推进、脉冲、通信、导航等多系统设备供电，可以实现全舰能源的综合利用。

同时，在实际应用中，舰船综合电力系统不仅能简化舰船动力系统结构、提高舰船系统效率、降低舰船噪声能级、减少舰船全寿命周期费用，还可以降低监控系统的规模、系统设备的信息接口、减少系统的网络设备和数据处理量，从而降低舰艇信息化改造的复杂程度。

并且，舰船综合电力系统可以对舰船能量进行统一的管理和动态分配，能够在满足舰船高速航行动力需求的同时，还可以保证战斗状态下高能武器的用电需求，从而提高舰船作战能力和执行任务的灵活性。

所以，舰船综合电力系统是舰船信息化的基础和保障，也是高能武器上舰的前提条件，在未来高科技技术条件下，以网络为平台、以高新技术武器、新概念武器等精确打击武器为主体的未来海战中，综合电力系统是舰船最重要的技术之一，是整个舰船动力系统未来的发展方向。
图注：根据马伟明院士未来“全能舰”的设想，“综合电力系统”是最关键的技术之一。

我国的舰船综合电力系统研究在“九五”期间开始预研，经过“十五”和“十一五”的刻苦公关，已经取得了一系列成果，在大功率燃气轮机、高速柴油机、高功率密集度集成化发电、中压交流发电机、高转矩密度先进感应推进电机、中压大容量变频调速装置、中压配电装置、中压交流和直流断路器以及系统监控与能量管理等方面均实现了关键技术的突破。

在整体技术层面上讲，与美、英、法等发达国家海军基本保持同步，在集成化发电领域还处于国际领先地位。

但在工程应用方面则相对落后，尤其是在中压交流综合电力系统上，早在上世纪80年代起美、英等海军技术强国，就开始进行综合电力系统的理论探索与关键技术研究，美国海军至今已经建立了舰船综合电力系统陆基实验站，并于2001年完成全尺寸综合电力系统陆上演示实验，英、法两国则于2003年建立了电力战舰技术演示实验场，与45型驱逐舰的研制紧密结合。

2009年7月，英国45型驱逐舰服役，成为世界上首艘采用综合电力系统的水面主战舰船，2006年12月，法国第一艘采用综合电力推进的西北风级两栖攻击舰服役，2013年10月，采用中压交流综合电力系统的美国 DDG1000驱逐舰下水，在中压交流综合电力系统的工程化应用上，国外已经走在了前面。

但国外舰船综合电力系统的工程化应用，都以一代中压交流综合力系统为主，在舰船综合电力系统的六大分系统上，一代中压交流综合电力系统表现为；

1发电分系统，采用中压交流工频同步发电机组。

2输配电分系统，采用中压交流工频配电网络。

3变配电分系统，采用中压交流工频变压器或中压交流供电的直流区域配电装置。

4推进分系统，采用先进感应电动机及其配套的基于IGBT/IGCT电力电子功率器件的推进变频器。

5没有储能分系统。

6能量管理分系统，采用基本型能量管理系统，能实现全系统监控，和基本的能量调度功能。

在舰船综合电力系统上，中压交流综合电力系统技术优点是；技术成熟度高，技术风险小，但同时存在发电机组并联困难、系统线路压降大，同时相对体积重量庞大等缺点。

所以，随着电工材料、电力电子器件、控制技术和计算机技术的发展，世界各海军技术强国都在积极开展二代舰船综合电力系统的研究，也就是“中压直流综合电力系统”

在舰船综合电力系统的六大分系统上，“中压直流综合电力系统”表现为；

1发电分系统，采用高速集成中压整流发电机组。

2输配电分系统，采用中压直流配电网络。

3变配电系统，采用中压直流供电的直流区域配电装置。

4推进分系统，推进分系统中的推进变频器，采用基于组件高度集成的推进变频器或基于宽带隙半导体材料功率器件（碳化硅材料推进变频器），推进电机采用永磁或高温超导电机。

5储能分系统，采用超级电容储能，集成式惯性储能或复合储能。

6能量管理分系统，采用智能化能量管理系统，以实现全系统数字化控制和智能化管理功能。

中压直流综合电力系统的技术难点在于；

1直流系统短路电流不存在自然过零点，断路器分断困难。

2中压直流供电系统的电力电子静态稳定性困难。

推进负载具具有负增量抗阻特性，容易引起系统的电压失稳。同时电力电子变流设备级联时，输入、输出阻抗不匹配，会引起系统失稳或者系统动态相应性能变差。

中压直流综合电力系统的优点是；具有更高的功率密度和运行灵活性，同时对舰船原动机的调速性能要求低，可以让调速性能、容量、频率差异大的不同类型发电机组稳定并联运行，并且减轻设备的体积重量，降低设备的噪声振动水平，提高系统的效率和功率密度。

相对于中压交流综合电力系统，中压直流综合电力系统可以应用在3000吨以下小排水量的舰船上。

而根据美国下一代综合电力系统技术发展路线图中所提出的三种电网结构体系（中压交流电网、高频交流电网、中压直流电网）来看，在不需要高功率密度的情况下，中压直流综合电力系统可以采用中压交流电网结构。

但在技术先进性和总体上来看“中压直流电网结构”才是下一代舰船综合电力系统的发展方向。

而由于国内舰船原动力机性能落后，尤其是大功率燃气轮机可选机型少，调速性能落后于国外，在中压交流综合电力系统上，国内不同类型原动机带动的发电机组因功率等级和调速性能差异大而难以并联稳定运行。

所以在舰船综合电力系统的研制阶段，海军工程大学舰船综合电力技术重点实验室于2003年首次在世界上提出中压直流综合电力技术路线（不是中压直流综合电力系统）

既采用二代中压直流综合电力系统的网络结构，为一代综合电力系统分系统设备供电，构成一代半舰船综合电力系统，可以看做是一、二代舰船综合电力系统的过度阶段。

马伟明院士在其2004的论文《舰船动力发展方向——综合电力系统》中是这么说的：“几十年来，我国舰船动力系统的发展，基本上是走在引进的基础上研仿、改进、自行研制的技术道路，从战略意义上讲，这是一条研仿、落后、再研仿、再落后的道路，目前，我国舰船动力系统的技术总体水平明显落后西方。舰船综合电力系统研究在国外已经起步，并作为一种革命性的技术思想得到空前的重视，我们不能走过去的路子，继续扩大差距，而应采取积极对策。”

而这个“对策”就是中压直流综合电力系统。但中压直流综合电力系统的六大分系统技术要求极高，尽管目前国内的永磁电机、大容量电容相继取得突破，但离真正实现还有一定距离。

目前，国内也仅在民用船舶上实现了中压直流推进系统的应用工程化。
图注：国内综合电力系统应用的几个时间点。

所以总的来看，在世界范围内的舰船综合电力系统上，国内外目前在中压交流综合电力系统上出于同等地位，但国内工程应用落后于国外。

在中压直流综合电力系统技术上，国内处于领先水平，但远没有网络媒体所谓的“超出一代”那么夸张！

本文参考文献；

海军工程大学电力电子技术研究所，马伟明《船电气化与信息化复合发展之思考》

中国舰船研究2016年01期，付立军、刘鲁锋、王刚、马凡、叶志浩、纪锋、刘路辉《我国舰船中压直流综合电力系统研究进展》

海军工程大学，马伟明《新一代舰船动力平台综合电力系统》

《2016、2017中国舰船综合电力系统发展历程及市场规模分析》

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军事小科普

综合电力系统采用交流或直流不重要，它就是一个电源及电源分配控制系统。重要的是用电器及其自动控制系统。舰船的重点设备如果自身采用交流做电源，那用电器控制系统数学模型必须建立在非线性基础上，计算过程复杂且不精准。对于控制精度要求高的设备，数学模型解析难度很大。相反，直流设备却简单的多。直流用电器的数学模型是线性的，有着一一对应的数学关系，数学模型解析相对简单，控制精度高。这就是为什么采用直流电源的道理，在自动控制理论中经典的著作是钱学森的«控制論»，它上面解释的很清楚。

狼159910324

首先了解一下马伟明院发明的直流电力综合系统，我们国家在电力研究按装等方面领先世界，直流电力综合系统尤如一个储电柜，将平时的电能储少存其中，在当舰载机反复使用时不影响航母的正常速度，电磁弹射时需要大量的电能，直流电力综合系统完全保障舰载机无数次起飞使用，这项技术在陆地经过上千次试验零失误，并且是常规动力下完成。

其次，美国采用的是交流电力综合系统，它没有储存功能，就是直来直去，在常规动力下无法实现电磁弹射技术，电磁弹射舰需要大量的电能，美国只能在核动力航母上才能实现电磁弹射技术，核动力能量是常规动力能3一5倍。美国常规动力下进行电磁弹射技术都失败了，以美国的技术常规动力无满足电磁弹射的电量要求，美国全部是核动力航母，但是核动力航母比常规动力航母造价要高许多。

所以说马伟明院发明的直流电力综合系统确实领先美国一代，实现了湾道超车，马伟明院士在电磁弹射技术领跑世界。

张书明8023

中压交流系统的数学模型比较成熟，目前在世界上有至少4家有解决方案，适用于工业军事用途，我做过类似的项目，实在想不明白为什么中压直流会突破。交流系统的短路电流计算和断路器分断能力都是现成的，只需要提高电压就可以解决。直流系统光一个断路器灭弧就是大麻烦，更别说短路电流计算模型，而且直流系统对功率很敏感，比交流敏感多，没有相关文献证明直流系统能够用在大功率设备上。

夜间老司机

美国的全舰电力系统采用的是中压交流技术，系统复杂可靠性和能量转化都不如下一代技术"中压直流"，中压直流结构相对简单，单位能量密度下能提供给用电单元更大的动能！我们马院士艺高人胆大，直接跳过中压交流，弯道超车，领先美国至少十年搞出了中压直流全舰电力系统，为电磁弹射，激光炮，电磁炮等大功率用电设备扫平了用电需求障碍！科幻海军，指日可待！

關鍵字: 领先 能源 马伟明