智能新能源船舶技术创新案例⑩意大利“水上实验室”LaboBoat验证混动技术

为系统总结最新成果、凝聚产业协同合力，智能新能源船舶技术创新产业联盟持续发起全国性创新案例的深度征集。本次汇编严格遴选了覆盖绿色动力、核心装备、智能驾驶、船岸协同、安全保障等前沿领域的代表性案例。本次活动得到高校、行业科研院所、船舶制造企业、航运公司等单位的积极响应，经过严格评审，最终遴选出10项具有代表性的优秀案例。这些案例集中展现了我国智能新能源船舶从单点攻关迈向全链条融合、从示范验证迈向规模化落地的壮阔进程，为全球水运装备绿色智能转型提供了极具技术先进性与经济社会效益的中国方案。

本项目以 LABOBOAT 新能源试验船为平台，建设集混合动力推进、综合能源管理、智能控制及绿色低碳运行一体的新能源船舶系统。项目采用“柴油机+双永磁同步电机+储能电池”的架构，可满足不同航行工况的节能要求。

主要建设内容包括：构建基于700VDC共直流母线的船舶综合电力系统，实现推进系统、储能系统、船电负载及岸电系统之间的统一能量管理；两台液冷轴向磁通永磁同步电机及Danfoss Editron变频器实现推进与发电双向运行；LTO钛酸锂电池储能系统提升系统安全性、循环寿命及大功率充放电能力；建立支持岸电接入及快速充电的船舶能源补给体系。

项目同时完成主配电柜、PLC控制柜、远程IO系统、人机交互界面及推进控制台建设，并开展实验室测试、船厂安装调试及实船航行联调验证。

本项目采用“混合动力推进+直流综合能源管理+智能自动化控制+人机交互”总体技术路线，打造一体化智能新能源船舶系统，实现船舶高效、低碳、智能化运行。

在混合动力推进系统方面，采用“柴油机+双永磁同步电机+电磁离合器”的架构。柴油机与两台轴向磁通永磁同步电机通过同轴方式集成，利用电磁离合器实现串联与并联模式切换。系统可根据航行工况自动选择柴油推进、纯电推进、电助推、柴油发电及锚泊供电等运行模式。

在电力系统方面，采用700VDC共直流母线架构，将推进系统、储能系统、船电负载及岸电系统统一接入直流母线，实现全船能量集中管理。通过Danfoss Editron液冷双向变流器完成电机驱动、电池充放电及交流负载供电控制，实现能量双向流动与动态调配。

在储能系统方面，采用LTO钛酸锂电池作为船舶动力储能单元，并配置双向DC/DC变换器实现电池充放电控制。LTO电池能够满足船舶频繁启停及高动态负载工况需求。系统支持岸电快速充电及航行过程中的动态能量补偿，提高了船舶纯电运行能力与整体能源利用效率。

在智能控制方面，基于Siemens S7-1500 PLC平台构建集中式船舶自动化控制系统，采用TIA Portal进行软件开发。系统通过CANBus、Profinet及Modbus通讯网络实现推进系统、电池管理系统（BMS）、功率变流器、HMI及远程IO之间的数据交互与统一控制。

在人机交互方面，配置15寸触摸屏HMI及单手柄推进控制系统，实现运行模式切换、推进控制、设备监测、故障报警及能量流显示等功能，提升船舶操作便利性和可视化管理能力。

项目最终完成推进系统、电气系统、自动化系统及储能系统的集成联调，通过人机交互界面开展实验室测试、船厂安装调试及实船航行验证。通过实际运行验证了系统在纯电航行、混合动力推进、岸电补能及智能能量管理等方面的可行性与稳定性，为新能源船舶电气化及绿色低碳航运提供了工程化应用示范。

1.传统船舶燃油消耗高、排放大

项目采用串并联混合动力推进技术，配置柴油机、双永磁同步电机及储能电池系统，实现纯电推进、柴油推进及混合推进等多模式运行，适配不同航行工况的节能需求。

2.船舶能源利用率低

项目构建基于700VDC共直流母线的船舶综合能源系统，将推进系统、储能系统、船电负载及岸电系统统一接入直流母线，实现能量双向流动与集中管理。通过智能能量管理系统（EMS/PMS）对柴油机、电机及电池进行动态功率分配，提高能源利用效率和系统运行经济性。

3.新能源船舶动力响应与工况适应性不足

项目采用串并联双模式混合动力架构，通过电磁离合器实现不同动力模式快速切换，并利用双电机助推功能提升船舶瞬态动力响应能力，提高复杂工况下的推进稳定性和操控性能。

4.船舶自动化与设备协同能力不足

项目基于Siemens S7-1500 PLC平台构建集中式船舶自动化控制系统，通过通讯网络，实现推进系统、变流器、电池管理系统、HMI及远程IO之间的统一通讯与协同控制。系统具备模式自动切换、故障报警、运行监测及远程扩展能力。

5.新能源船舶系统集成度低

项目采用模块化、高集成设计理念，将推进、电力、储能及自动化系统统一集成于同一平台，实现软件、通讯及控制架构统一。系统支持后续功能扩展及设备升级，提升船舶整体工程化与产业化应用能力。

该项目完成后，成功构建了一套面向新能源船舶的综合动力与智能控制示范平台，实现了混合动力推进、电池储能、直流配电及船舶自动化系统的深度融合。项目通过实船安装与联调验证，证明了多能源协同控制技术在实际船舶工况中的可行性与稳定性，为新能源船舶工程化应用提供了实践基础。

在运行过程中，系统能够根据航行状态自动匹配动力输出方式，实现柴油机、电机及储能系统之间的灵活协同，提高了推进系统在不同工况下的运行效率。纯电航行模式有效降低了港区及景区运行期间的噪音与尾气排放，改善了船舶绿色运行能力；混合动力模式则增强了船舶在加速及高负载条件下的动力响应性能。

项目验证了700VDC直流综合能源架构在船舶领域的应用价值，实现了推进负载、船舶辅助负载及储能系统之间的统一供能与动态调节，提高了系统集成度与能源利用效率。同时，岸电接入与电池快速充电功能的实现，为后续新能源船舶绿色港口运行提供了参考方案。

在智能化方面，项目建立了基于PLC的集中式控制平台，实现了推进控制、能量管理、设备监测及故障报警等功能的一体化管理，提升了船舶自动化水平和运维便利性。通过统一通讯网络和模块化软件架构，系统具备良好的扩展能力，可为后续新能源船舶项目复制应用提供技术基础。

项目已在意大利威尼斯 ACTV 船厂完成系统安装、调试及试验航行，形成了新能源客船实际应用示范场景。该系统特别适用于内河客船、景区观光船、港口工作船及城市水上交通等对低噪音、低排放要求较高的应用场景。

项目的落地应用进一步验证了混合动力推进、船舶储能、直流配电及智能能量管理等关键技术在实际船舶中的工程适应能力，可为后续新能源船舶规模化推广提供参考。项目同时具备良好的产业化与复制推广价值，可推广应用于绿色客运船舶、内河新能源船舶及智能低碳港作船等领域，对推动绿色航运与船舶电气化发展具有较好的示范带动作用。

核心技术装备名称

船舶双电机混合动力推进模块

核心技术装备参数

船舶双电机混合动力推进模块包含1个柴油发动机，2个永磁同步电机，1个电磁离合器和1个船用齿轮箱。

柴油发动机参数：

型号：FPT NEF67 450，类型：六缸直列柴油机，最大功率：125kW，额定转速：2300rpm，排量：6.7L

永磁同步电机参数（单台）：

类型：三相永磁同步电机，额定功率：84kW，额定转速：2000rpm，额定扭矩：400Nm，峰值扭矩：630Nm

核心技术装备的特点、创新点及技术先进性

特点：本项目核心技术装备采用柴油机、双永磁同步电机、电磁离合器及齿轮箱一体化集成设计，形成紧凑型船舶混合动力推进总成，实现机械动力、电力推进及储能系统深度融合。系统结构集成度高，可有效减少传统船舶动力系统设备分散带来的空间占用与能量损耗问题。

创新点：项目创新构建“双电机+柴油机+电磁离合器”串并联混合动力推进架构，实现串联与并联动力模式融合运行，可根据船舶运行工况动态切换最佳动力路径，提高推进系统运行效率与能源利用水平。

项目创新应用双永磁同步电机协同推进与发电技术，两台电机既可作为推进动力输出，也可作为发电装置参与能量回收与系统供电，实现推进、发电及储能系统之间的动态能量协同管理，提高系统灵活性与动态响应能力。

技术先进性：相比传统柴油机机械直驱船舶，本项目通过混合动力推进与储能系统协同运行，可实现低速及港区工况纯电航行，有效降低燃油消耗、噪声及污染物排放，提升船舶绿色低碳运行能力。

相比普通纯电船舶，本项目采用串并联混合动力架构，兼顾纯电运行与柴油续航能力，能够满足复杂工况及长时间运行需求，同时通过双电机协同控制提高系统动力响应速度与运行稳定性。