20170915-广发证券-广发军工·参军策（卷二十）：舰船综合电力推进系统_34页_2mb

舰船综合电力推进系统分析总结

核心内容概述

舰船综合电力推进系统是一种将舰船电力和动力系统有机融合的技术，能够实现能量的统一供应、分配和管理，具有优化舰船总体布局、提高可操作性、降低振动和噪声、提升经济性等优势。该系统是未来高能武器上舰的必由之路，代表了舰船动力系统的发展方向。

主要观点

1. 舰船动力系统演变
   舰船动力系统经历了从机械推进到电力推进的转变，其中电力推进系统又分为独立电力推进、混合电力推进和综合电力推进。综合电力推进系统通过取消传统机械连接，采用电缆传输能量，提高了舰船的灵活性和适应性。

2. 国外电力推进系统发展

   • 电力推进系统在全球范围内经历了“战争需求+技术变革”的驱动，自19世纪30年代提出后，逐步发展为现代舰船动力的重要形式。
   • 2009年英国45型驱逐舰服役，成为首艘采用综合电力系统的水面主战舰船；2013年美国DDG1000驱逐舰下水，标志着交流综合电力系统的工程化应用。
   • 主要供应商包括ABB、西门子、通用电气和罗尔斯·罗伊斯等，其中ABB在吊舱式推进系统方面具有先发优势，西门子提供一站式系统集成服务，通用电气通过收购科孚德机电成为一流供应商，罗尔斯·罗伊斯则专注于高功率推进装置。

3. 舰船综合电力推进系统优势

   • 机动性：可实现灵活操纵，推进电机可快速响应不同工况需求。
   • 空间利用：减少轴系和传动设备，节省内部空间，提高舱容。
   • 经济性：电力推进系统在多数运行工况下效率更高，降低燃油消耗和运行成本。
   • 隐蔽性：降低舰船噪声和振动，提高隐身能力。
   • 适应未来武器需求：为高能武器（如激光武器、电磁轨道炮）提供充足的电力支持，是高能武器上舰的必由之路。

4. 关键技术问题

   • 高功率密度发电与电动机技术：需解决中高压发电机整流、多绕组发电机等技术。
   • 智能化能量管理：实现大功率负载的快速切换和高效控制。
   • 大容量电能静止变换技术：需开发新型电力电子器件，如碳化硅材料。
   • 电磁兼容技术：确保电力系统在高密度布置下的稳定运行。
   • 电力集成技术：综合多个系统，实现最优化设计。

关键信息

• 全球全电推进舰船增长迅速：近十年来，全电推进船舶数量以12%的年增长率增加，远高于全球船队增长速度。
• 应用领域：电力推进系统广泛应用于军民两用船舶，其中海洋工程船占全球电力推进船舶的三分之二，海军舰艇占比接近20%。
• 系统分类：综合电力推进系统按电制可分为交流和直流系统，按电压等级可分为低压、中压、高压系统。
• 国内进展：我国在综合电力推进系统研发方面取得突破，海军工程大学马伟明院士团队首创舰船中压直流综合电力系统，实现从落后到领先的跨越。
• 未来趋势：综合电力推进系统是未来舰船动力发展的必然趋势，尤其在高能武器上舰和舰船能源系统优化方面具有重要意义。

应用空间与前景

• 应用领域：包括水面舰艇、航母、两栖舰、深水物探船、海洋科考船等。
• 发展前景：随着技术进步和国家政策支持，国内综合电力推进系统应用前景日趋明朗，未来有望实现舰船动力系统的全面升级。

相关上市公司

• 湘电股份（600416）：涉及电力推进系统研发和制造。
• 中国动力（600482）：提供舰船动力系统相关产品。

风险提示

• 综合电力推进上舰进度低于预期。
• 军费持续低于预期。

图表索引

• 图1：舰船推进装置示意图
• 图2：舰船电力推进系统基本结构
• 图3：典型的舰船电力推进系统
• 图4：吊舱式电力推进装置
• 图5：舰船电力推进系统的功能分类
• 图6：舰船电力推进系统发展重点事件回顾
• 图7：舰船电力推进系统的兴衰与变革历程
• 图8：全球全电推进舰船数量变化趋势
• 图9：全球各类型电力推进舰船占比（2013）
• 图10：世界各类型电力推进舰船平均总功率（MW）
• 图11：美国海军舰船电力推进系统发展历程
• 图12：各国海军舰船综合电力推进系统应用现状
• 图13：ABB的Azipod电力推进系统系列
• 图14：西门子电力推进系统相关解决方案
• 图15：通用电气电力推进系统相关配套产品
• 图16：罗尔斯·罗伊斯电力推进系统产品线
• 图17：军用舰船综合电力推进系统
• 图18：舰船综合电力推进系统实现途径
• 图19：综合电力推进与机械推进的机舱/轴系布置比较
• 图20：船舶航运成本构成
• 图21：不同推进方式的推进效率比较
• 图22：三用工作船不同推进方式燃油消耗量比较
• 图23：DDG-51驱逐舰航行时间分配的最高要求与实际情况对比
• 图24：美军舰载激光武器击毁空中目标
• 图25：美军电磁轨道炮试验画面
• 图26：舰载武器系统电力需求增长趋势
• 图27：未来舰船的电力需求/分配示意图
• 图28：舰船发电能力增长VS电力需求增长
• 图29：智能化能量管理系统功能模块构成
• 图30：综合电力推进系统发展的关键技术问题
• 图31：我国自行设计制造的电力推进船舶
• 图32：世界运输船队发展趋势
• 图33：世界运输船舶拆解趋势

表格索引

• 表1：各类型传统舰船动力系统特点
• 表2：各类型传统舰船动力系统特点
• 表3：美英海军电力推进系统相关的典型项目
• 表4：典型大型军舰电力推进系统制造商
• 表5：ABB近年来部分船舶电力推进系统订单情况
• 表6：综合电力推进系统的主要组成部分及作用
• 表7：综合电力推进系统的主要类型及特点
• 表8：舰船综合电力推进系统的标志性技术
• 表9：综合电力推进系统带来的舰船机动性优势
• 表10：3.5万吨散装货轮传统与综合电力推进方式能源-动力系统造价对照表
• 表11：美国海军DD-21计划对舰船采用机械推进与IPS的成本比较
• 表12：美国海军计划分三个阶段实现舰载激光武器部署
• 表13：未来舰船各舰型推进和辅助负载功率需求估计
• 表14：某单体护卫舰两种推进方式下的安装功率需求比较
• 表15：高功率密度电动机特点及发展趋势
• 表16：近年来电力推进领域国家级科研项目
• 表17：我国在电力推进领域的技术发展进程
• 表18：我国发展舰船综合电力推进系统相关政策
• 表19：综合电力推进系统应用领域及船型