陈立新（1962-），本科，教授级高级工程师。研究方向：船舶设计及船舶电气自动化。

付银河（1973-），本科，助理工程师。研究方向：电气工程及自动化。

黄 鑫（1982-），专科，工程师。研究方向：船舶电气工程。

严晓军（1967-），硕士，工程师。研究方向：热能动力及自动化。

引 言

目前，运输船舶大多是柴油机推进。柴油在燃烧过程中，会产生大量的硫化物、氮氧化物和二氧化碳气体以及粉尘等污染物，船舶排放的废气及噪声已成为环境污染不可忽视的问题。2011年，国际海事组织海洋环境保护委员会通过了国际海运温室气体减排措施强制规定，确定了“新船设计能效指数EEDI”以及“船舶能效管理计划SEEMP”两项船舶能效标准［1］，对运输船舶的能效指标、排放控制及噪声污染等都提出了明确的要求。2018年1月1日，交通部《长江经济带船舶污染防治专项行动方案（2018-2020）》也正式颁布实施，因此，加快开展船舶的防污染及节能减排工作，推进船舶清洁能源的应用，已成为刻不容缓的一项重要工作。

采用大功率磷酸铁锂电池（下文简称“锂电池”）作为船舶动力，具有零排放、低噪声的优势，可彻底解决船舶的污染和噪声问题。本文基于大功率锂电池作为船舶动力，研发一种新型的船舶电站系统，这种新型电站系统适用于各类中小型纯电动（锂电池）内河运输船舶，如渡船、货船、短程客船、观光旅游船、游艇等内河区域或岛屿间船舶。该新型船舶电站系统集新能源、新产品、新技术于一体，可最大限度地提高船舶运行的安全性和可靠性。

1 电站组成及设备选配

1.1 电站组成

锂电池电动船的电站主要由两大部分组成（见图1）：一部分是动力源即锂电池组，包括岸电充电桩、岸电接驳箱、充电控制柜及锂电池管理器等；另一部分是配电系统，包括直流配电柜、逆变器及正弦波装置、交流配电柜等。两部分均由电站管理系统进行协调管理。

图1 锂电池电动船的电站组成

当船舶靠岸时，由岸电充电桩（人工或自动）对接船上充电接驳箱，并通过充电控制箱对锂电池进行充电并智能管理，充满电后岸电将自动断开，同时允许锂电池与直流母排合闸。

1.2 设备选配

1.2.1 锂电池组及电池管理系统BMS

锂电池动力船与燃油船的造价主要差距在于锂电池的配置数量。目前锂电池价格比较昂贵，约2~2.5元/W·h，对于一般中小运输船舶而言，仅锂电池一项估算需要几百万元的巨大投资，因此选择锂电池尤为重要。目前锂电池有多种形式，如三元锂电池、锰酸锂电池和磷酸铁锂电池等，其性能也各不相同，但到目前为止，中国船级社仅对磷酸铁锂电池进行了型式认证，且国内只有7家供应商生产的磷酸铁锂电池获得CCS证书，能够应用于船舶（如表1所示）。

表1 中国船级社形式认可的锂电池厂家1 上海索锂科技股份有限公司 锂电池2 厦门华锂能源股份有限公司 锂电池+BMS 3 中航锂电（洛阳）有限公司 锂电池4 浙江佳贝斯绿色能有有限公司 锂电池5 山东精工电子科技有限公司 锂电池6 成都建中锂电池有限公司 锂电池7 浙江谷神能源科技股份有限公司 锂电池+BMS

上述7家供应的磷酸铁锂电池，其单体容量、标准充放电倍率、最大持续放电及瞬间放电能力、能量密度和壳体材料等也有很大差异。如何选择并合理配置，使之既能确保适应推进负载的突变，又能使锂电池单体配置数量最少，而且电站安全冗余度最高，这值得我们深入研究。

1.2.2 岸电充电桩

锂电池动力的船舶都面临靠岸充电的问题。由于目前船舶规范中没有对于船舶岸电充电桩的技术要求，也没有相关的船用国家标准，因此只能参照汽车充电装置的国家标准（GB/T -2011）［2］中直流充电安全保护系统的要求进行考量。国标要求充电桩应具备与电池管理系统BMS通信的功能，且能判断与BMS是否正确连接，并应能获得BMS系统充电参数和充电实时数据，还应具备与上级监控管理系统通信的功能。而对大功率锂电池的船舶来说，岸电充电桩不仅要满足上述要求，还要研究船岸的不同之处：如大功率锂电池的分组和充电电流，充电时间与船舶靠岸装卸货时间的协调，充电枪的插拔方式，船岸之间可移动的大电流充电电缆的递送、固定、充电过程中船舶的制动等，都是需要解决的问题。

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