一劳永逸全换成直流的问题,成本十分巨大,大堆设备要弃用重新设计,但看中国似乎搞成了,可能也是值得的。
美国为了让他们的军舰增程起来,选择了舰用大功率中压交流电发电系统。这种方式的好处是可以大量使用成熟技术,同时也可以配合当时已经成熟的飞轮储能。
但是它也有一个致命缺点。对于电网有一定了解的朋友应该知道,对于一个交流电网,保持负荷稳定对于维持交流电的电压和频率至关重要。因为交流电网一旦输出功率突然增加,需要改变的不仅仅是电流,它的频率也会受到影响,一下波动太大就容易失去同步震荡,轻则子系统罢工,重则全军舰停电。
电负荷波动对频率的影响公式是负荷频率调节效应系数公式,即K=△P/△f1。
也就是说负荷变化越大,频率变化越大;负荷变化越小,频率变化越小。
而在现代的舰艇上面,这个用电负荷的波动是可以非常大的。以阿利伯克后期型号上面装备的SPY-1D宙斯盾雷达为例,根据我看到的一些资料,它的天线发射峰值功率4MW以上(能分配给这个雷达的全部总功率也就大概5MW),但是平均功率仅仅是58KW。也就是说一台雷达就能造成将近4MW的功率波动。
而刚才我们也说了,它整个船的发电功率也只有9MW。这样级别的波动显然是极为不稳的。
但是这个问题,属于娘胎里带出来的。所以我们就经常看到上一个时代设计的美西方大功率全电推进船舶经常在动力方面出现事故。英国的45型,美国的DDG1000都出现过全舰停电问题。福特级航母虽然这几年似乎全舰停电问题没怎么发生了,但是各种电磁弹射系统、供弹系统等等都还是有一堆电力传动和储能相关的毛病。
而马伟明院士则选择了一条不同的道路,那就是用直流电,采用所谓中压直流技术路线,绕开了交流电的天然劣势。
在院士的新作《电磁发射技术的研究现状与挑战》中,他提到“海军工程大学提出了基于尽应用思想的直流可控并联、多相混合多电平逆变、分布式切换供电的脉冲大功率电能变换系统方案......成功研制出数百MV·A 级电能变换系统,具有高功率密度、高可靠性的特点。