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2019年中国舰船电力推进系统应用现状及竞争格局分析:三大欧洲厂商全球市场占比接近50%[图]

2020年05月06日 14:06:03字号:T|T

    舰船综合电力推进系统通过电力网络为推进系统、高能武器系统、通信、导航与探测系统和日用设备等提供电能,实现了全舰能源统一供应、分配、使用和管理,是全电化舰船的标志。

    一、舰船电力推进系统行业应用现状

    由于经济性较低、全功率运营效率较低的劣势,目前电力推进没有在三大主流民用商船上广泛应用。1)初始投资成本较高,经济性较差;2)对于一直运行在全额定航速上的船舶而言,例如货船和邮轮,其整体能量效率较低。将机械能转换成电能及再将电能转换成机械能的过程中存在能量损耗,因此,电力推进系统在全功率运行时的效率比机械推进系统要低。民用商船全功率运行时间占比较大,因此目前的技术不太适用于民用商船,而海军舰船只有一小部分工作时间是全功率运行,通常大约有80%的工作时间是用于半速航行,大概消耗1/8的额定推进功率甚至更少,而在非全功率运行时,电力推进效率要高于机械推进,因此军舰应用电力推进技术较多。因此,对以恒定航速做长途运输的商业船舶而言,目前电力推进没有多少优越性,但是随着科技和市场动态的发展,电力推进也有逐渐向民用商船普及的趋势。对于海军舰船而言,电力推进还具有增加隐身性、提高生存能力、增加武器功率、提高对电磁设备的适配性的优点。

电力推进技术对于海军舰船的优越性

优越性
具体优势
增加隐身性
电力推进的船舶比机械推进更安静,更不易被发觉。吊舱式推进装置减少了水面船舶的尾流特征,更进一步减小了远处空中传感器的可侦测能力,改善了尾流循迹鱼雷的击中概率。
提高生存能力
电力推进方式允许推进系统的各组件广泛地分散在船舶上,因此就不太可能由一个单一武器摧毁整个推进系统。
增加了武器功率、提高对电磁设备的适配性
综合电力推进可以让大量功率为非推进负载所用,如功能强大的雷达和声呐、激光武器、高功率微波武器、电磁轨道炮、电热炮、电磁弹射装置等。

数据来源:公开资料整理

    在军船领域,电力推进系统最早主要应用于潜水艇,随后逐步向小型水面舰艇发展,2000年以后开始逐步应用于驱逐舰、航母等大型水面舰艇。美国、英国、法国等海军强国在电力推进技术上走在前列,新型舰船大多采用电力推进。

    美国电力推进技术广泛应用在潜艇、补给舰、驱逐舰和航空母舰上。目前采用电力推进的船舶(包括已经建成和正在建造的)主要有33艘潜艇、13艘补给舰、3艘驱逐舰以及3艘航空母舰。美国采用电力推进系统现役核潜艇共21艘,包括弗吉尼亚级攻击潜艇、海狼级攻击核潜艇,以及未来12艘哥伦比亚级核潜艇;美国于2007年开始建造的朱姆沃尔特级驱逐舰采用综合电力系统,该型号舰船计划建造3艘,首舰朱姆沃尔特号2016年10月正式服役,二号舰麦克蒙苏尔和三号舰林登约翰逊号正在建造;2008年服役的“刘易斯和克拉克”级弹药补给舰也采用了电力推进系统;美国最新一代航母福特级也将全面采用电推系统,预计建造3艘。

电推系统在美国军品中的应用

型号
服役年份
艘数
主尺寸
吨位
动力系统
造价
福特级航母
-
3
337.11mx76.81mx76.2m
112000t
2×A1B系列未知功率输出的核反应堆驱动4轴
120亿美元
朱姆沃尔特级驱逐舰
2016
3
182.88mx24.69mx8.53m
14564t
2X劳斯莱斯船用30吨涡轮,2×应急柴油发电机
33亿美元
“刘易斯和克拉克”级弹药补给舰
2008
13
210.01mx32.31mx9.14m
23852t
B&W柴油发电机,1个弓形推进器,1个螺旋桨
4.4亿美元
弗吉尼亚级攻击潜艇
2018
18
114.96mx10.36mx9.75m
7800t
1X通用电气S9G核反应堆供电1轴
23亿美元
哥伦比亚级攻击核潜艇
计划
12
171mx13.1m
20810t
1X通用电气S9G型反应堆
124亿美元
海狼级攻击核潜艇
2005
3
107.59mx12.19mx10.97m
8600t
1xS6WPWR核反应堆,1x推进式潜水电机,1xPumpjet推进器
-

数据来源:公开资料整理

    英国电力推进系统从登陆舰逐步应用到航母。“海神之子”级船坞登陆舰是英国海军首款采用综合电力推进系统的水面舰艇,该级舰仅建造两艘,第一艘于1998年开工,2003年服役;第二艘于2000年开工,2004年交付,2009年,英国45型驱逐舰服役,是英国海军进入新世纪之后建造的一种新型导弹驱逐舰,采用综合电力推进系统,搭载两台RollsRoyceWR-21燃气轮机,最大输出功率高达40兆瓦;随后电力推进技术也应用到航空母舰上,2017年,英国伊丽莎白女王级航母采用综合电推系统。

电推系统在英国军品的应用

型号
服役年份
艘数
主尺寸
吨位
动力系统
造价
伊丽莎白女王级航母
2017
3
280mx73mx9.9m
64000t
2×罗罗MT-30燃气轮机,2×11MW16缸柴油机,2×9MW12缸柴油机,4座20Mwe级发电机
62亿英镑
45型驱逐舰
2009
6
152.4mx21.2mx5.7m
7350t
2×WR-21IRC燃气涡轮机组,2×2MW级柴油辅助发电机,2×Converteam推进用电动机
64.6亿英镑
海神之子级船坞登陆舰
2003
2
176mx28.9mx6.6m
13000t
双柴×双柴吊舱式全电推进,2×I6V32E,2×4R32E,2×低速电动机,1×首推进器
2.5亿英镑

数据来源:公开资料整理

    日本采用的舰船电力推进技术为CODLAG(电力推进和燃气轮机并车使用联合),在低功率下,柴油机/燃气轮机发电机组输出功率供船上用电和电力推进,在高速航行状态下,燃气轮机并车运行可提供更大的推进功率。朝日级导弹驱逐舰是日本海上自卫队的一种通用型导弹驱逐舰,是海上自卫队首艘采用复合燃气涡轮电力推进系统(CODLAG)的舰艇,此动力装置在低速航行或巡航时采用柴油发电机电力推进。除此之外,2020年3月19日正式服役的摩耶级驱除舰也采用的燃电燃气联合型动力系统。

电推系统在日本军品中的应用

型号
服役年份
艘数
主尺寸
吨位
动力系统
造价
摩耶级驱逐舰
2020
2
170mx21mx6.2m
8200t
燃电燃气联合型(COGLAG)
15亿美元
朝日级导弹驱逐舰
2018
2
151mx18.3m
5100t
复合燃气涡轮电力推进系统(CODLAG)
6.5亿美元

数据来源:公开资料整理

    法国在潜艇和两栖攻击舰上采用电力推进系统,其中西北风级两栖攻击舰是法国海军现役最新一型两栖攻击舰,亦为法国海军两栖作战与远洋投送主力,该级舰可以运载16架以上NH-90直升机或虎式武装直升机和70辆以上车辆其中包含13辆主战坦克的运载/维修空间,船上包含900名陆战队的运载空间。此外,凯旋级战略核潜艇和红宝石级攻击核潜艇也采用电力推进。

电推系统在法国军品中的应用

型号
服役年份
艘数
主尺寸
吨位
动力系统
造价
西北风级两栖攻击舰
2005
3
199mx32mx6.3m
16500t
整合式电力推进系统(IFEP),3×Wärtsilä16V32主要柴油发电机组,2×MERMAID电动囊荚推进器
4.5亿美元
凯旋级战略核潜艇
1997
4
138mx12.5mx10.6m
12640t
全电力推进,1×K-15一体化压水堆装置,2蒸×汽轮机,4×发电机,1×螺旋桨电动机
40亿欧元
红宝石级攻击核潜艇
1979
6
73.6mx7.6mx6.4m
2471t
核能/电力推进,1×GECAlsthomCAS48压水式反应器/9500,1×EMT-Pielstick/JeumontSchneider8PA4V185SM
-
梭鱼级攻击核潜艇
计划
6
99.5mx8.8mx7.3m
4765t
1×K-15150兆瓦压水堆改进型,2×涡轮减速机组,1×10兆瓦推进电动机
13亿欧元

数据来源:公开资料整理

    我国军用舰船紧跟国际发展趋势,从潜艇开始向大型水面舰艇拓展。目前中船重工712所已完全掌握船舶电力推进系统及核心设备的关键技术和研制能力,具备了中压、低压系列化产品的研制及供货能力。随着我国国产产品技术水平的进一步提高,将有望逐步应用于驱逐舰、护卫舰等大型水面舰艇。

    二、舰船电力推进系统竞争格局

    市场向龙头集中,三大欧洲厂商全球市场占比接近50%。目前主要的厂商有ABB(瑞士)、劳斯莱斯(英国)、肖特尔(德国)、瓦锡兰(芬兰)、斯迪舶(芬兰)、斯卡纳伏尔达(挪威)、川崎重工(日本)、Nakashima(日本)等。

    智研咨询发布的《2020-2026年中国舰船电力推进系统行业竞争格局分析及投资潜力研究报告》数据显示:ABB、劳斯莱斯和肖特尔凭借技术优势在电推市场中的份额一直保持领先地位,2019年电推系统市场中劳斯莱斯的份额为28%,肖特尔占10%,ABB占10%,合计占到全球市场50%。

2010年以来全球电推系统市场变化

数据来源:公开资料整理

2009年以来全球电推系统厂商市场份额变化

数据来源:公开资料整理

2019年全球电推系统市场份额

数据来源:公开资料整理

2008-2021年全球电推系统市场份额

数据来源:公开资料整理

    国内船舶电推市场份额波动较大。从2014-2017年,国外企业在中国电推市场份额逐步下降,但是近两年国外厂商市场份额有所提升。一方面国内整体船舶市场处于低谷,电力推进完工船舶数量下降,造成市场份额波动加剧。二是中国完工的电推船订单主要来自国外船东,选择国内电推品牌较少。从国内竞争格局来看,目前国内的电推制造企业较为集中,主要厂商为中国动力和湘电股份,其中中国动力旗下长海电推依托712所的技术优势提供电力推进整体系统(除原动机),湘电股份主要提供推进系统中的直流电机等配套产品。

    中船重工712所是目前国内唯一具备船舶电力推进系统集成和自主核心设备供货的单位,形成了具有完全自主知识产权的电力推进系统及变频器、推进电机、功率管理系统等核心设备系列化产品的硏制生产能力。712所具备低压690V/中压3300V,30MW及以下各类船舶电力推进系统集成能力,最高可配套的船舶吨位为10吨。该产品可广泛地应用于采用电力推进方式的工程、海工、科考、游船、公务船等船舶。目前已为航道、海洋工程、渔业等领域的用户提供了100余套船舶电力推进系统。2018年5月,由712所提供的整套电力推进系统实现在海工平台“海洋石油791号”上首次应用,将电力推进从船舶向海工平台应用拓展。

国内电推系统市场竞争格局

数据来源:公开资料整理

国内电推系统各厂商市场份额

数据来源:公开资料整理

    从区域来看,我国的舰船电力推进系统民用领域应用较少,主要应用实例有:国内首艘电力推进清扫船“世纪之光”号、首艘电力推进游览船“黄埔”号、首艘千吨级小水面线双体船“北调991号水声测量船”,舰船电力推进系统主要应用于军事领域。我国舰船电力推进系统行业区域市场规模分布如下,其中,华东地区占比86%,华中占比10%,东北地区占比4%。

中国舰船电力推进系统行业区域市场规模分布

数据来源:公开资料整理

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