近年来，混合电力和全电力船舶数量不断增加，蓄电池电力正发展成为一股真正实现更可持续和节能运营的力量。然而，只有先进的船载电力管理系统才能发挥蓄电池电力的全部优势。

船舶混合电站的崛起

为了降低运营成本，无论是直接减少油耗还是间接规避排放罚款，人们安装蓄电池的积极性都在不断提高。这主要通过几种方式实现。

某些地区对在港口和城市附近、以及环境敏感地区使用化石燃料有限制。这种情况可用岸电连接的可再生能源对大型蓄电池充电，以供中转期间使用。

蓄电池组可提供瞬态负载或代替发动机作为冗余动力，从而提高燃油效率。

使用蓄电池时，运营商必须同时应对有限的能源储量和动态的电力容量。始终使用蓄电池向推进系统供电会耗尽蓄电池电量。因此在设计阶段必须仔细考虑如何限制以及何时限制蓄电池的使用。

柴油机是业内常用的机械装置。轮机长能够通过感受船舶振动来确定船舶的健康状况。而蓄电池可以在没有任何声音或振动的情况下循环使用兆瓦的功率。为了全面发挥船舶电站中的蓄电池优势，先进的电力管理功能必不可少。

ABB集成电力和能源管理系统(PEMS)可确保任何船载能源都能够以智能和可预测的方式协同工作，从而确保电站在任何条件下的最优使用。

充分利用蓄电池容量

为特定船舶选择轮机时，必须做出设计决策。即使是最高效的燃气发动机，也无法有效地处理快速的负载变化，而蓄电池却能够。事实上，对于蓄电池来说，阶跃负载几乎毫无影响。一些操作，如动态定位（DP）、进坞和受限引航，如果只简单的运行额外的发动机来处理负载波动或冗余，将会导致燃油效率不理想和运行时间过长。蓄电池能够承受快速的负载波动，而让发动机提供电站上的基本负载，从而使发动机本身的加载更平顺，如图1所示。为保持一定的电荷状态，平均蓄电池负载轻微上下移动。

图1：蓄电池承受快速负载波动，发动机提供基本负载

在具有高瞬态负载（如绞车、起重机或大型泵）的船舶上，临时需求会超出并网发动机的能力。在传统的动力系统中，要么会触发对负载设备的功率限制，要么需要将额外的发动机连接到电网。

如果蓄电池能够提供峰值负载，则不再需要启动额外的发动机。其结果是更少或更小的发动机在更高效的负载水平上运行。PEMS将利用低负载周期对蓄电池进行充电。

图2：PEMS应对突发负载示意图

在动态定位（DP）模式下运行的船舶有严格的冗余要求，当某台发动机发生故障时不能影响船舶的操纵能力。这通常会导致多台发动机以低载运行，以确保在其中一台发动机发生故障和停机时提供足够的功率。以这种方式运营船用发动机并非最佳选择。燃油效率低，发动机中积碳严重。

因为蓄电池可以提供瞬时功率，故可以作为备用能源而不向电网供电，从而减少在DP运行期间发动机的数量，使得其余发动机的负载更接近其最佳工作范围。

PEMS可以区分冗余所需电力和发动机使用的电力，从而使电站可以同时发挥备用容量和发动机的优势。

图3 当采用蓄电池作为备份能源时，相对燃料消耗率降低

除了削峰和冗余之外，船载蓄电池最显而易见的用途和陆上电动汽车类似。蓄电池可以通过岸电充电，然后作为整个运输过程中唯一动力源。但是，有限的容量使这种方案最适合渡轮和近海海运。蓄电池的高效性搭载电动推进系统以及岸电有助于降低运营成本，具体视连接点的能源成本而定。

而且，在配备混合电站的船舶需要进行零排放运营时，蓄电池还可用作主电源。邮轮正面临越来越严格的当地法规，限制其在港口或其他敏感区域（如峡湾）内或周围使用化石燃料。最重要的是，电站必须在不中断动力的情况下实现各种动力源的转换。PEMS可以确定何时可以安全转换到零排放操作，以及何时需要启动发动机。

轻松控制复杂的电站

蓄电池能够为船舶电站带来巨大的好处，但也增加了控制复杂性。为了充分利用已安装的蓄电池，必须对所有能源进行协调有序的控制。

通过PEMS，运营商可以只关注电站的运行，而无需关注每个单独的动力或能源，简化了混合动力电站的运营。

为确保运营决策的正确，系统将为运营商提供全面的当前状况信息视图。最重要的信息一目了然，而运营商则可以轻松直观地导航浏览到更详细的信息。

直观、高性能用户界面与可预测的控制原理相结合，使得PEMS成为一个易于使用的电站管理系统。

图4 PEMS“夜晚”模式用户界面

图5 PEMS“白昼”模式用户界面

（ABB船舶与港）