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abb電機(jī)與發(fā)電機(jī)

細(xì)數(shù)豪華郵輪動(dòng)力系統(tǒng)“四大流派”,未來誰主沉浮?

   2018-09-07 船舶報(bào)船海裝備網(wǎng)19080
核心提示:  李夏青  中國船舶重工集團(tuán)有限公司第七一四所工程師  近年來,人們的消費(fèi)水平不斷提高,消費(fèi)觀念不斷改變,海上旅游的熱
  李夏青

  中國船舶重工集團(tuán)有限公司第七一四所工程師
 
  近年來,人們的消費(fèi)水平不斷提高,消費(fèi)觀念不斷改變,海上旅游的熱情隨之高漲,伴隨而來的是全球豪華郵輪市場的穩(wěn)定、快速增長。在近20年中,豪華郵輪的年均增長率穩(wěn)定維持在7%左右,截至2017年年底,全球共有豪華郵輪404艘、客位51.7萬個(gè)。尤其在近幾年,在船市整體慘淡的情況下,豪華郵輪市場卻逆勢而上,成為全年船舶市場成交的焦點(diǎn),且根據(jù)目前的手持訂單可以推斷,未來幾年,各家船廠的豪華郵輪建造與成交量將接近飽和狀態(tài)。
 
  由于豪華郵輪市場的火爆,擁有建造能力的造船廠都從中發(fā)現(xiàn)了商機(jī)。不僅僅是造船廠,豪華郵輪這一高附加值的產(chǎn)品同樣給整個(gè)豪華郵輪產(chǎn)業(yè)鏈帶來了一塊巨大的“蛋糕”,而作為豪華郵輪的“心臟”,動(dòng)力系統(tǒng)自然是“蛋糕”中最重要的一部分。
 
  作為造船界“皇冠上的明珠”,豪華郵輪對動(dòng)力系統(tǒng)的性能、噪音等條件都具有較高的要求。根據(jù)英國克拉克松研究公司對2000年后完工交付的195艘豪華郵輪的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果來看:
 
  采用“柴電”推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)的豪華郵輪共143艘;
 
  采用“柴燃”混合動(dòng)力系統(tǒng)的豪華郵輪為10艘;
 
  采用柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的豪華郵輪為33艘;
 
  采用燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的豪華郵輪為8艘;
 
  采用核動(dòng)力推進(jìn)的豪華郵輪為1艘。
 
  “柴電”推進(jìn)系統(tǒng)
 
  “柴電”推進(jìn)系統(tǒng)是由柴油機(jī)發(fā)電為電動(dòng)機(jī)提供電能,從而驅(qū)動(dòng)螺旋槳工作。在195個(gè)調(diào)研樣本中,采用“柴電”推進(jìn)系統(tǒng)的豪華郵輪數(shù)量占據(jù)了73.3%,共143艘,可謂“一枝獨(dú)秀”,其較高的經(jīng)濟(jì)性與優(yōu)良的性能使其適用于任何類型的豪華郵輪。以目前世界最大的豪華郵輪“海洋交響”號(MS Symphony of the Seas)為例,其動(dòng)力系統(tǒng)采用了4臺(tái)瓦錫蘭的12V46F中速機(jī)以及2臺(tái)16V46F中速機(jī),分別推動(dòng)ABB公司的3套20兆瓦級Azipod電力推進(jìn)系統(tǒng)以及4臺(tái)5.5兆瓦級瓦錫蘭WTT-55推進(jìn)器。
“海洋交響”號
“海洋交響”號
 
  供應(yīng)商方面,在柴油機(jī)市場中,瓦錫蘭為143艘豪華郵輪中的100艘提供了柴油機(jī);同時(shí),卡特彼勒在小型豪華郵輪中占有一定的市場,而作為船機(jī)“巨頭”的曼恩能源解決方案公司,在豪華郵輪船機(jī)市場的競爭中卻居于下風(fēng),在143個(gè)調(diào)研樣本中,僅有23艘豪華郵輪采用了該公司的柴油機(jī)作為主機(jī)。
 
  在電力推進(jìn)系統(tǒng)及其解決方案的市場中,ABB公司的電力推進(jìn)系統(tǒng),尤其是Azipod系列吊艙推進(jìn)系統(tǒng)占據(jù)了豪華郵輪電推系統(tǒng)的“大半壁江山”,除此之外,羅爾斯·羅伊斯、西門子等電推系統(tǒng)解決方案也占有一定的市場。
 
  “柴燃”混合動(dòng)力系統(tǒng)
 
  “柴燃”混合動(dòng)力系統(tǒng)通常指柴油機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)單獨(dú)或共同輸出,為豪華郵輪提供動(dòng)力。以著名的豪華郵輪“瑪麗皇后2”號( Queen Mary 2)為例,“瑪麗皇后2”號安裝了4臺(tái)瓦錫蘭16V 46C-CR環(huán)保型中速機(jī),總功率為67200千瓦;同時(shí),“瑪麗皇后2”號配備了2臺(tái)GE公司的LM2500+型燃?xì)廨啓C(jī),總功率為50000千瓦。此外,“瑪麗皇后2”號為電力推進(jìn),柴油與燃?xì)廨啓C(jī)分別推動(dòng)4臺(tái)21500千瓦的阿爾斯通電動(dòng)機(jī),為4臺(tái)羅·羅的美人魚(Mermaid)吊艙式推進(jìn)器提供電力。“柴電”混合動(dòng)力系統(tǒng)也被稱為復(fù)合式柴油燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(CODAG),低速平穩(wěn)運(yùn)營時(shí)由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng),省油節(jié)能;高速運(yùn)行時(shí)與高功率的燃?xì)廨啓C(jī)并聯(lián)輸出。“瑪麗皇后2”號是第一艘利用CODAG推進(jìn)的豪華郵輪。
“瑪麗皇后2”號
“瑪麗皇后2”號
 
  供應(yīng)商方面,在克拉克松195個(gè)調(diào)研樣本中,共有10艘豪華郵輪采用了“柴燃”混合動(dòng)力系統(tǒng)。其中,GE公司的LM1600與LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)與瓦錫蘭的16V46C、8L46C系列中速機(jī)分別壟斷了該領(lǐng)域中的燃?xì)廨啓C(jī)與柴油機(jī)市場。總體來說,相關(guān)企業(yè)通過不斷完善技術(shù),既解決了“柴燃”混合動(dòng)力系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)能耗過高、經(jīng)濟(jì)性較低的問題,又解決了柴油機(jī)推進(jìn)力不足、噪聲太大的問題。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)可對燃?xì)廨啓C(jī)排放的高溫尾氣進(jìn)行回收再利用,用于鍋爐等艙室設(shè)備的供能,再一次提高整體能源利用率。隨著未來技術(shù)的進(jìn)一步精進(jìn),“柴燃”混合動(dòng)力系統(tǒng)在豪華郵輪中將會(huì)有更廣闊的市場。
 
  柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)
 
  柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)是由柴油機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)力,不通過電動(dòng)機(jī),而是通過齒輪箱與傳動(dòng)軸機(jī)械驅(qū)動(dòng)螺旋槳進(jìn)行工作的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。盡管柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較高,但從豪華郵輪的舒適性來考慮,柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)并非最佳選擇,這從柴油機(jī)動(dòng)力豪華郵輪的交付時(shí)間上便可推斷:以柴油機(jī)為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳進(jìn)行工作的豪華郵輪交付時(shí)間主要集中在2000年~2005年之間,在2010年之后僅有4艘豪華郵輪采用該動(dòng)力系統(tǒng),而在2014之后便再無此型動(dòng)力的豪華郵輪完工交付。在調(diào)研樣本中,有33艘豪華郵輪采用柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng),其中已有3艘被棄用或已報(bào)廢。
 
  從交船年份上可以看出,隨著近年來新型動(dòng)力系統(tǒng)種類及技術(shù)的不斷更新迭代,柴油機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)豪華郵輪航行這一較為“古老”的方式正逐漸被市場淘汰。盡管擁有較高的燃油經(jīng)濟(jì)性,但相較于其他動(dòng)力系統(tǒng),柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)因其噪音大、推進(jìn)動(dòng)力不足、響應(yīng)速度慢等因素,仍難以匹配豪華郵輪的定位與需求。
 
  燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng)
 
  燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng)由燃?xì)廨啓C(jī)單獨(dú)工作為電動(dòng)機(jī)提供電能,從而驅(qū)動(dòng)螺旋槳工作。在調(diào)研樣本中,嘉年華郵輪集團(tuán)和皇家加勒比郵輪集團(tuán)各有4艘豪華郵輪采用了燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力系統(tǒng),其燃?xì)廨啓C(jī)均由GE公司提供,型號為LM2500及其衍生品。此外,8艘豪華郵輪均為中小型郵輪,載客人數(shù)在2500人左右,載重噸在90000噸左右。
 
  豪華郵輪被譽(yù)為造船界“皇冠上的明珠”,燃?xì)廨啓C(jī)被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”。同為“明珠”,燃?xì)廨啓C(jī)自然也意味著優(yōu)良的性能與高昂的價(jià)格。一方面,燃?xì)廨啓C(jī)本身價(jià)格高昂,其價(jià)格為400~500美元/千瓦,而四沖程柴油機(jī)的價(jià)格僅為300美元/千瓦,二沖程柴油機(jī)則更低。另一方面,燃?xì)廨啓C(jī)油耗極高,主流船用燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率在30%~40%之間,即使是采用間冷回?zé)嵫h(huán)的羅·羅WR-21燃?xì)廨啓C(jī)效率也僅為42%。在能耗方面,燃?xì)廨啓C(jī)油耗為220~225千克/千瓦時(shí),而目前柴油機(jī)產(chǎn)品油耗約為170千克/千瓦時(shí)。此外,如今天然氣市場火爆,帶動(dòng)天然氣價(jià)格暴漲,作為燃料其價(jià)格已非常高昂,若使用煤油、柴油等燃料價(jià)格也較重油更高。為降低能耗,GE公司推出了以燃?xì)廨啓C(jī)為核心的“燃-蒸聯(lián)合循環(huán)電力系統(tǒng)”(COGES),即對燃?xì)廨啓C(jī)的高溫尾氣進(jìn)行回收用于鍋爐燃燒,再利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)工作發(fā)電,極大提高了能效轉(zhuǎn)換率。此類動(dòng)力系統(tǒng)在“千禧”號(Celebrity Mellennium)等豪華郵輪中得到應(yīng)用,但目前在豪華郵輪上的實(shí)船應(yīng)用并不多,各方面性能與實(shí)用性仍有待考證。
“千禧”號
“千禧”號
 
  因此,雖說“明珠”還需“明珠”配,燃?xì)廨啓C(jī)縱使擁有再優(yōu)良的性能,但其較低的經(jīng)濟(jì)性并不適用于現(xiàn)階段的豪華郵輪產(chǎn)業(yè)。在未來,隨著燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)改良與經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化,其在豪華郵輪產(chǎn)業(yè)中或?qū)⒂休^好的前景。
 
總體來說,在豪華郵輪產(chǎn)業(yè)中,無論是何種動(dòng)力系統(tǒng),核心的配套設(shè)備仍舊為動(dòng)力領(lǐng)域的“老三樣”:柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)以及電力推進(jìn)系統(tǒng)。目前柴油機(jī)市場主要份額被瓦錫蘭占據(jù),燃?xì)廨啓C(jī)市場被GE公司占據(jù),電力推進(jìn)系統(tǒng)市場被ABB公司所占據(jù),整體行業(yè)壟斷性較強(qiáng),企業(yè)介入較為困難。我國在低、高速機(jī)自主品牌研發(fā)上有一定的突破,但在中速機(jī)尤其是大功率中速機(jī)方面的研發(fā)能力仍不足;在燃?xì)廨啓C(jī)與電力推進(jìn)系統(tǒng)方面,我國雖有相應(yīng)的自主品牌且已得到實(shí)船應(yīng)用,但其功率相對較小,難以滿足郵輪的實(shí)際需求。因此,在豪華郵輪這一巨大的產(chǎn)業(yè)之中,除了郵輪建造技術(shù)外,如何進(jìn)軍并拿下動(dòng)力系統(tǒng)這一塊“大蛋糕”也須成為我國船機(jī)企業(yè)未來發(fā)展的一個(gè)重要方向。 
 
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