在人类社会的“休闲时代”和我国“小康旅游”的脚步声中，一个承载着民族世纪之梦的三峡工程造就的新世纪的民族旅游品牌——高峡平湖问世了。三峡旅游如何展开？如何去亲近那梦幻般的千里彩带式的高峡平湖的港湾河汊？水上畅游以船为先。然而传统的柴油机船舶的噪声烟尘和油水已经不能适应新时代的旅游了，因为它既不是环境友好型，也不能营造旅游的高境界，它需要更新换代了。取而代之的新产品将是蓄电池型电动汽车的姊妹花——环保节能型蓄电池全电动旅游船。
按照创新的要求，根据三峡旅游的需求，我们进行了船舶电力推进的应用探索尝试，推出了28客位环保节能型蓄电池全电动旅游船的试验船型。船长17.0米、船宽3米、船深1.0米、吃水0.5米。航速双机12 千米/小时，单机10千米/小时。续航力双机运行60千米，单机运行100千米。主电机2×5.5千瓦。船上活动空间46平方米,载客28人,人均1.3平方米。航区：B级、C级。工作于有基地的特定水域的不大于来回100千米的区域范围。是一种水上游乐船，可以在船上娱乐、在水上游览观光、停靠景区景点的“水上农家乐”式的旅游船或游艇。可作为湖区水库的自助式的游船。
蓄电池电动船舶的工作原理
由船舶和汽车的异同分析、以及电动机和柴油机的优劣比较，可以看到蓄电池电动船舶的工作原理。
电动船和电动汽车是姊妹花，而目前电动汽车处于领先的地位。由于两者的相同性，使得技术具有相通性。由于两者的差异性，而显示出船舶的比较优势，例如由于运行原理不同而对于各种条件要求较低，允许较大的载重量和具有较大的装载空间及活动空间，速度较低，没有陡坎和陡坡等等，因而电动船理应先于汽车而普及。
由于柴油机和电动机的工作原理不同，例如柴油机做功是间断的，存在着噪声和振动，电动机做功是连续的，因而在环保节能方面，电动机具有优势，因此电力推进船舶优于柴油机推进船舶。首先在于电动机无烟尘油水，且噪声低。我国目前鲜有汽油机船舶。在陆上，汽油汽车能量利用效率低于柴油汽车，而前者有难闻的气味，却无粉尘；后者反之，效率较高，却不可避免地存在粉尘，柴油汽车及船舶概不例外。其次在于，电力推进能量利用效率高。众所周知，柴油机的动力能量利用效率，即用于推进船舶做功的能量利用效率约为30%。这是因为其冷却水带走约30%,烟气带走约30%。在现代能源技术中，提倡供热和供电的统一，因为这样可以利用冷却水和烟气所带走的能量，能量利用效率可以达到70以上。然而在船舶上，尤其是小型船舶，热能无法利用，至少难以大幅度回收，因此，柴油机的动力能量利用效率就是能量总利用效率，仅为30%。以蓄电池电动汽车为例来比较，它实质就是蓄电池加电动机的船舶电力推进，其能量利用效率高于46%，高出柴油机50%以上，因为蓄电池的效率为55%-75%，而电动机的效率高于85%。
船用加水蓄电池6-CQ-195a/12V195AH-中国船级社认证
船用免维护蓄电池6-CQW-200/12V200AH-中国船级社认证
船舶电力推进技术是成熟的，早已应用于特种船舶如自航起重船、工程船、挖泥船和常规潜艇。电力推进分为柴油机发电的电力推进和全蓄电池电力推进两种。前者因为有柴油机，所以仍然是低效和有污染的，后者反之，成熟在军事，没有普及到民用。常规潜艇就是柴油机和蓄电池相接合的船舶，在水下利用蓄电池进行电力推进，在水面利用柴油机推进。当前，由于电动汽车技术发展很快，推动了蓄电池和充放电技术的发展、十分有利于船舶电力推进技术的普及。
综上所述，从汽车和船舶、柴油机和电动机的原理出发，立足于环保和节能的战略高度，将船舶与当代旅游、尤其是水上旅游的需求相结合，可以利用电力推进技术的应用创新，推出环境友好、有利于节约型社会建设的、人性化的旅游新节目和船舶新产品。它不仅是对旅游境界的提升、对传统产品的更新换代，也是三峡环境保护的配套措施，还是人与自然和谐的节能经济战略支撑。毫无疑问，蓄电池电动船舶的普及，超越旅游，进入客运和货运，将对于经济发展、环境保护、以及和谐社会的建设都具有重大的意义。
以上是从技术层面说明的蓄电池电动船舶的工作原理，要全面理解其涵义，还必须从市场层面来看问题。
提起电动游船，人们马上会想到公园水池里的玩具式的小船。显然这不是我们所希望普及的那一种，两者不可同日而语。当我们把它们放大到续航力为100千米时，又如何呢？由于与电动汽车一样的原因——蓄电池的低能，目前的电动旅游船只能是工作于有基地的特定水域的区域范围的小游艇。从这一层意义上看，与传统柴油机船舶的规模相比较，目前的民用电动船舶都是小船。当然，在未来可以实现船舶大型化的目标，电力推进依靠蓄电池与燃气轮机发电机组结合还可以用于海轮。然而在目前，从工程规模上看，我们的蓄电池全电动旅游船，是省掉柴油机低效环节的环保节能的高性能的小船。
此外，我们推出的是蓄电池电动旅游船，用途是旅游，不是运输，不是为了赶路程，是在大景区进行水上游乐的设施，是停靠码头和游览景点的代步工具，是个性张扬的水上旅游节目，类似于东西湖和秦淮河上的花船，又具有现代个性化自助的性质和特色。提起旅游船，人们马上会想到长江之中的豪华游船，它们是用于长距离旅游的传统柴油机大型船舶。如果说它们是水上宾馆的话，那么电动小船就是水上“农家乐”。从市场角度看，它们各有优势。例如目前航行于长江全线的“水上宾馆”，实施齐全、豪华舒适，但缺乏自由度和个性化，难以脱离主航道遍及平湖的港湾河汊、边边角角，加之柴油机的污染和低效，难以达到科技、节能、环保和旅游的高境界。水上“农家乐”则反之，简单小巧、机动灵活、富有个性化和自由度，由于采用了电力推进，而达到科技、节能、环保和旅游的高境界。从市场角度看，两者缺一不可，完全可以互补。而目前“水上宾馆”数量巨大，水上“农家乐”却不配套，当然更缺乏环保节能的境界。显然这难以适应市场形势。这正是三峡旅游的问题之一。当今的旅游已经走过了贵族式、大众化的两个阶段，进入了个性化的阶段。缺乏个性，缺乏境界，当然是一种遗憾和不协调，自然难以满足“休闲时代”、“老年时代”、 “小康旅游”以及高峡平湖水上游的需求。
由此可见，联系市场看电动船的工作原理，大与小的互补，旅游与船舶的结合，人性化与环境友好兼顾，微观境界的创造和宏观可持续发展的协调，经济社会环境的共赢，都依赖着科技的创新、传统产品的更新换代。毫无疑问，蓄电池电动船舶是一个可行的途径和选择。
船舶电力推进的实现方式
电力推进按照有没有蓄电池分为两种形式。以柴油机发电兼顾电力推进和其它用途的船舶，例如自航挖泥船、拖网渔船等，追求的是系统和结构的简单，非环保节能目标。因为有柴油机，其污染低效难免，而总方案的效率甚至更低，因为能量经过了多次转变。只有蓄电池方案，依靠岸电和燃气轮机发动机，才能获得高效低污染，以及发配电的优化方案。本文探讨的课题在于后者。
如何实现电力推进，在小区域的工作方案就是蓄电池加岸电和太阳能，以两者相结合的方法补充能量。在大范围就是蓄电池加太阳能和燃气轮机发电机，取消污染低效的柴油机环节。显然，成功的关键在于蓄电池、节能技术和快速充电技术，对于前者，尤为重要。道理很简单，只有节能才能多跑少充电，才能获得高续航力，只有方便快速地补充能量，才能正常运转、推广普及。实际上，这就是开源节流的两个方面，本船舶就是这两方面的综合。本文仅针对小范围的电力推进进行讨论。
目前电动船的发展动力来自环保而不是能源，旅游船则加上旅游的境界和质量。总的来看，电动汽车技术的三个主攻方向——蓄电池、燃料电池和电气混合型之一的蓄电池汽车，由于蓄电池的能量密度(能量/体积)和比能量(能量/重量)小，使得汽车受到续航力低和充电站建设的制约，而难以实现重大突破和普及推广。与汽车同理，电动船的主要问题在于初始成本高和续航力低。续航力低源于蓄电池低能，高成本源于高能蓄电池的价格。要么望价止步，要么跑不远。能否兼顾价格和续航力的关系？
可见，电力推进不难实现，却难以普及。要普及关键在于把握性能和价格的矛盾。利用船舶的优势和综合技术方案，我们找到较高续航力与廉价兼顾的电力推进技术路线。由于价格持否决权，所以本船设计方案把立足点放在廉价蓄电池的基础上，把普及推广作为基点。考虑采取最便宜的铅酸蓄电池技术方案，力求在船舶节能技术上实现突破，从而获得相对的船舶高指标，兼顾性能和价格。在二次电池中，铅酸蓄电池的价格是最低的，同时还可以实现绿色生产过程，98%的材料可以回收。铅酸蓄电池出现了三代，第一代不稳定污染大，不能用，第二代稳定无污染，中能量、中价格，能用。第三代高能（但不及锂电池）高价格。后两者尽管能用，但是对于电动汽车来说都不理想，没有从根本上解决性能差、续航力小、价格高、性价比低的难题。显然对于船舶，选择只能是第二代铅酸蓄电池。它带来的后果是，必须找到与一定续航力相适应的需求、以及厉行节能的技术方案。由此引出了电力推进的实现形式。它包括特定的需求内容、开源节流的设计方案、以及科学的操作管理的程序等等。
第一、特定的需求。在旅游业中确实有这样的需求：兼有交通和游乐工具特点的旅游新节目和船舶新产品。在区别比较汽车和船舶的异同以后，从市场需求和技术的角度看到现实的可行性。一般而言，汽车是无界的，船舶是有界的。现实的许多河段湖泊水库都是有界的，需要工作于一定范围的船舶。它们的范围大小各异，对于续航力的要求也不同。为什么都要求过高的续航力呢？它并非越大越好，而是恰当为好，过大不免浪费。根据个性，进行专门设计才是最佳的。我们推出的试验船型，就是根据清江隔河岩水库的情况专门设计的。作为旅游船，续航力远大于工作水域范围，工作方式是白天旅游航行，晚上可以补充能量。在一定的区域，有码头、有基地，充电时间充裕、再加上快速充电技术的配套，电力推进方案是不成问题的。
第二、开源节流的设计方案。电力推进由于能源珍贵，所以必须厉行开源节流。在开源方面，除了考虑码头基地的充电和快速充电技术以外，还考虑增加太阳能方案，以两者结合的方案补充能量。既取得廉价能源，又呵护蓄电池，还解决阴天工作不间断的问题。
在节流方面，考虑了包括船体、轮机、电气方面和总体的多项节能措施。在船体方面采取了较好的流线型以减小阻力。在轮机方面取消离合器、变速箱、中间轴，减少机械环节及自重惯性，减轻负荷。在电气方面采取变频调速技术实现无级调速、软启动；优化电气传动，实现最佳控制，减少无效放电。在总体上，优化相关组合配套方案，利用蓄电池作为船舶压载，减少船舶自重。设计环保厕所，不向水体排放污物，贯彻环保理念。
第三、科学的操作管理程序。实施电力推进，必须始终贯彻节能理念。对于特定的船舶，必须通过试验，把握船舶的性能，形成科学操作的程序。例如本船根据节能的需要，必须要求准确停车，不允许随意拉倒车，因为这是第二次浪费。为此必须制定科学的程序和严格执行程序。
船舶系统和结构的革命化巨变
按照以上电力推进的方案，使整个船舶系统和结构得到优化，与传统柴油机船舶相比，形成了革命化巨变。
一、良好的环保和旅游效果。由于取消了柴油机, 没有了油污和烟尘,几乎没有噪声震动；加上环保厕所的作用，实现污物零排放,达到环保的高境界,并且造成优良的旅游氛围,获得人性化的效果。
二、优化了船舶布局。柴油机让位于中心部位,增加和扩大了船舶的利用场所,形成了较大的集中活动的空间。相当于船舶人性化的有效空间增加20%。同时将蓄电池置于船舶底部,既让出了人们活动的空间, 也提高了船舶的稳性，还可以增加载客量，提高船舶利用效率，增加经济效益。
三、简化了船舶系统。由于取消了柴油机,因而取消了水电气的复杂系统,只剩下电气系统,既减少了出故障的机会,又有利于实现自动控制,还可以减少操作管理人员,降低运行成本和维护管理的强度，提高船舶运行的经济效益。
四、节约能量。由于蓄电池置于船舶底部,因此可以减少船舶不必要的专用压载重量,相当于减轻自重而节能。因为由电机变速直接带动尾轴系统,没有离合器和复杂的齿轮箱以及过长的中间轴,所以具有较小的自重和惯性,而节省能量。由于船舶没有空车等待时间,而减少能耗。由于实现电气最佳控制，提高推进效率而节能。此外，最大的节能因素是蓄电池和电机的效率大大地高于柴油机。正是以上的高效与蓄电池的低能组合，才能够优于高能的柴油与低效的柴油机的组合。从而获得较高的能量效率，才能获得高续航力。
五、提高了船舶的机动灵活性和可靠性,减少了安装维护保养的工作强度。因为没有柴油机,所以操作指令可以直达电机,而不经过中间环节，因此反应速度加快，操作性能好。由于系统简化、以及电机的成熟性,因此简化了安装、减轻了维护强度,同时也提高了系统的可靠性。
六、与传统柴油机船舶比较，达到环保节能旅游高境界。与传统的水池电动船舶相比,具有载客量多、速度高、续航力大、活动范围宽广、功能齐全的特点,完全能够满足在一定水域进行自主性旅游的需求。实现了水上旅游新节目和船舶新产品的创新。
七、利用廉价的铅酸蓄电池达到高寿命、高可靠性以及船舶高性能的要求,具有相对低成本的特点，在当前具有广泛的适用性。
文本摘自《船艇·船舶工业版》2007张大中 冯 哲 庞志森 王文忠
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