“從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線”系列報(bào)道1：?jiǎn)嗡掖喂?jié)省能耗 70%以上 小電拖“帶動(dòng)”數(shù)十萬(wàn)噸巨輪進(jìn)港

編者按：

　　作為基礎(chǔ)研究主力軍和重大科技突破策源地，高校和科研院所是科技成果的“富礦”。近年來(lái)，我市各地主動(dòng)對(duì)接高校院所，將“沉睡”在實(shí)驗(yàn)室的科技成果進(jìn)行市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，將基礎(chǔ)研究的人才優(yōu)勢(shì)、創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)、城市競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。即日起，本報(bào)推出“從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線”系列報(bào)道，關(guān)注前沿科技在港城具體實(shí)踐，深切感受科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新在港城激蕩的澎湃動(dòng)力，敬請(qǐng)關(guān)注。

（周瑩 楊子 陳阿奇 連科） 立秋時(shí)節(jié)，船長(zhǎng)117米、吃水7.8米的“福運(yùn)1”滾裝船緩緩駛?cè)脒B云港港，與協(xié)助靠泊的兩艘純電拖輪同向而行。

　　大型船舶船寬和船長(zhǎng)往往達(dá)到幾十甚至幾百米，且在海上營(yíng)運(yùn)時(shí)的航速也高達(dá)15節(jié)左右，換算成陸地車(chē)輛速度約30公里/小時(shí)，其慣性極為巨大。為了保障港口安全，大型船舶進(jìn)港必須由拖輪輔助。自重僅有數(shù)百?lài)嵉耐陷啚楹文莒`活引領(lǐng)、頂推自重?cái)?shù)十萬(wàn)噸、體積是其千倍的巨輪精準(zhǔn)靠泊碼頭，幫助其在狹窄水域完成掉頭等高難度動(dòng)作，其背后是中國(guó)船舶科研院所實(shí)驗(yàn)室無(wú)數(shù)科技成果的支撐。

　　當(dāng)日10時(shí)30分，接到指令后，連云港港“云港電拖一號(hào)”純電動(dòng)拖輪在船舶駕駛員二副齊圣榮操縱下駛離拖輪基地。“‘云港電拖一號(hào)’千鈞力量背后是精妙的流體力學(xué)原理、強(qiáng)勁的動(dòng)力系統(tǒng)、特殊的船體設(shè)計(jì)等技術(shù)的結(jié)合。”鴻云實(shí)業(yè)有限公司黨支部書(shū)記劉存龍揭秘電動(dòng)拖輪背后的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)支撐體系。

　　登上電動(dòng)拖輪，其異常強(qiáng)大的“心臟”讓人印象深刻。拖輪之所以能拖動(dòng)萬(wàn)噸級(jí)巨輪，核心就是因?yàn)槠鋼碛幸粋€(gè)強(qiáng)大的高強(qiáng)度引擎。以“云港電拖一號(hào)”為例，該船采用磷酸鐵鋰電池組作為動(dòng)力源，動(dòng)力性能相當(dāng)于4000馬力常規(guī)燃油拖輪。這是什么概念呢？一輛普通家用轎車(chē)的馬力是150匹左右，“云港電拖一號(hào)”馬力約為27輛家用轎車(chē)的總和。

　　在“云港電拖一號(hào)”電池機(jī)房，384塊電池被整齊放置在24簇電池組中。“傳統(tǒng)拖輪動(dòng)力是柴油，噪音大、能耗大、還冒黑煙。”劉存龍介紹，連云港港從2011年前后就考慮制造電動(dòng)拖輪。為此，他們找到了國(guó)內(nèi)船舶電力系統(tǒng)頂級(jí)科研院所中國(guó)船舶第712研究所。

　　作為國(guó)內(nèi)擁有船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)等多個(gè)世界領(lǐng)先的科研試驗(yàn)室的科研院所，712所承擔(dān)著中國(guó)船舶電力系統(tǒng)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。但受到當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)電池研發(fā)技術(shù)的限制，傳統(tǒng)的船舶電池組很難滿足拖輪巨大引擎使用需求和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　隨著國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)快速發(fā)展，新一代電池技術(shù)——固態(tài)電池技術(shù)迎來(lái)大面積應(yīng)用的時(shí)代。中國(guó)船舶產(chǎn)業(yè)看到了發(fā)展電動(dòng)拖輪的可能。712所啟動(dòng)了新一代船舶電池組的研發(fā)，完成了船用鋰電池核心技術(shù)研發(fā)，并取得了船級(jí)社認(rèn)證。

　　在科研院所加快新技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，生產(chǎn)線上的港城企業(yè)則通過(guò)應(yīng)用場(chǎng)景搜集到電動(dòng)拖輪動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

　　“我們一直都沒(méi)有放棄發(fā)展電動(dòng)拖輪的夢(mèng)想。”劉存龍介紹，他們利用連云港港優(yōu)勢(shì)，建立了拖輪動(dòng)力需求數(shù)據(jù)庫(kù)，為科研院所提供制造電動(dòng)拖輪電池組參考數(shù)據(jù)。

　　2019年，鴻云實(shí)業(yè)與712所研發(fā)人員一拍即合，開(kāi)啟國(guó)產(chǎn)電動(dòng)拖輪動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)。

“云港電拖一號(hào)”采用712所高安全性磷酸鐵鋰電池組作為主動(dòng)力源，總電量設(shè)計(jì)為5000千瓦時(shí)，充電一次即可滿足2至3天港口作業(yè)用電需求。其推出市場(chǎng)后刷新了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)交付的電池容量最大、推進(jìn)功率最大的純電船舶紀(jì)錄。

更為重要的是這艘船設(shè)計(jì)多組電池組互為備用，相當(dāng)于常規(guī)拖輪配置了多臺(tái)柴油機(jī)組。“簡(jiǎn)單說(shuō)，24簇電池組中有四分之一簇同時(shí)發(fā)生電池失效，整個(gè)拖輪仍然能夠完成當(dāng)下作業(yè)過(guò)程并且安全返回基地。”連云港輪駁技術(shù)設(shè)備保障中心經(jīng)理張張介紹。

　　經(jīng)過(guò)半個(gè)小時(shí)的航行，“云港電拖一號(hào)”抵達(dá)“福運(yùn)1”左側(cè)船首位置。“電一到位。”“左側(cè)推入。”“電一停。”齊圣榮在高頻中接收著引航員下達(dá)的協(xié)助指令，“云港電拖一號(hào)”用一根高強(qiáng)度纜繩連接著“福運(yùn)1”，向著預(yù)定泊位頂推著“福運(yùn)1”靠泊。

　　強(qiáng)大“心臟”是電動(dòng)拖輪可以拖動(dòng)巨輪的動(dòng)力，保障拖輪拖得動(dòng)巨輪，還需要“以柔克剛”。“我們通過(guò)與中國(guó)船舶第702所深海實(shí)驗(yàn)室連云港中心合作，讓我們的船體可以更加克服水阻力。”張經(jīng)理介紹。

　　船舶之所以能在水上航行是因?yàn)槠渚薮笾亓勘凰母×λ胶狻Ｍ陷喴霂椭掭啞皠x車(chē)”，就需要克服巨輪在水中移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的流體動(dòng)阻力以及風(fēng)、水流等環(huán)境阻力。

　　中國(guó)船舶第702所正是國(guó)內(nèi)水動(dòng)力學(xué)等船舶性能研究的核心科研院所，并長(zhǎng)期保持該領(lǐng)域國(guó)際領(lǐng)先地位。借助無(wú)錫連云港結(jié)對(duì)幫扶的契機(jī)，702所與鴻云公司展開(kāi)了電動(dòng)拖輪外觀設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研合作。

　　張經(jīng)理介紹，借助702所提供水動(dòng)力技術(shù)，傳統(tǒng)拖輪方正船型被顛覆，工程師們采用下沉式布局，優(yōu)化干舷傾角，船體阻力成功降低3%~5%，實(shí)現(xiàn)了船舶動(dòng)力增加2000千瓦，但其船長(zhǎng)和船寬分別僅增加了1米和0.5米。

　　11時(shí)30分，“云港電拖一號(hào)”在兄弟拖輪協(xié)助下，順利將“福運(yùn)1”停泊至69號(hào)泊位。

　　經(jīng)過(guò)三代迭代，如今“云港電拖三號(hào)”鋰電池容量近8000千瓦時(shí)，鋰電池能量密度提升約10%，鋰電池系統(tǒng)循環(huán)壽命提高約50%。借助連云港港口首創(chuàng)的高壓岸電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快充3小時(shí)滿電。

　　據(jù)測(cè)算，純電拖輪的年綜合運(yùn)營(yíng)成本，較同馬力傳統(tǒng)燃油拖船節(jié)省近300萬(wàn)元，能夠減少近900噸的碳排放量，純電拖輪船隊(duì)作業(yè)1年，相當(dāng)于減少1200輛小汽車(chē)1年的碳排放總量。

　　劉存龍介紹，當(dāng)前，他們正引入數(shù)字孿生系統(tǒng)，利用2000多個(gè)傳感器和全景監(jiān)控鏡頭監(jiān)控全船情況，所有信息可同步推送至船端、岸基與研究所。駕駛員僅需按8個(gè)按鈕，就可以實(shí)現(xiàn)整船裝備全啟動(dòng)。

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　　通過(guò)生產(chǎn)線企業(yè)和科研院所共同努力，中國(guó)船的時(shí)代正在來(lái)臨，連云港也將為這樣的時(shí)代貢獻(xiàn)更多的從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線的新實(shí)踐。

總值班: 曹銀生     編輯: 賈元元     

來(lái)源: 連云港發(fā)布

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