何谓综合电力推进系统？
舰船使用电力推进技术已有了一百多年的历史，传统的电力推进是一种由原动机带动发电机发电，经变频器供电给推进电动机，从而驱动螺旋桨的推进方式。20 世纪80 年代以来，随着电力电子器件以及变频调速等技术的迅速发展，综合电力推进系统的概念应运而生了。舰船综合电力推进系统（又称综合电力系统）是指将电力系统和推进系统有机结合起来，由共同的发电机组供电，实现能源综合利用和统一管理，满足所有负荷如推进系统、日用负载、通信导航负载以及舰载武器需要的一种全电力系统。舰船综合电力推进系统由于其固有的优势已成为舰船动力系统发展的趋势，同时也是海军高新技术装备发展的重要方向。
综合电力推进系统主要包括发电模块、区域配电模块、电力变换模块、能量管理模块以及推进等模块，每个模块都是高度集成的完整系统。
与机械推进方式相比，综合电力推进系统的优势主要有：
1）经济性好。自动化程度得以提高；布置的灵活性使得舰船的结构得以优化，也改善了舰船的生产效率，有利于模块块制造，降低了生产费用；航行时，只让保持最小数量的原动机运行，减少了原动机的总运行时间，节省了维护费用和燃油总消耗。
2）提高了舰船的战斗力。由于减少了原动机数量，特别是取消了大型传动轴承和齿轮箱的使用，可腾出有效空间以装载更多货物或武器；能为未来的激光、电磁等高能武器提供足够的电力；提升了舰船的操纵性，推进器由电机控制，能在全速范围内实现无级调速，比起机械传动能大大提高对指令的响应速度；续航力得到提升，不仅降低了耗油量，同时节省的重量可装载更多的燃油；突破了将发动机、推进器、传动轴系布置在一条直线上的传统设计模式，用电缆完全取代机械连接，原动机可以布置在任何地方，使全舰系统和设备布置更加灵活，可降低舰船排水量。
3）增强了舰船的生命力。降低了噪声，提高了隐蔽性，由于原动机可以布置在水线以上，从而可以降低水下辐射噪声，且由于取消了传动轴和齿轮箱，也大大降低了振动噪声；操作人员可选择最合适的发动机组合形式，确保每台发动机都以最佳效率工作，避免了发动机的低负载运行；由于集中供电，且从发电机组到推进电机等各个环节都有一定的冗余，某台柴油机故障不会影响推进器的工作，从而因此航速和续航力的明显降低。通过合理布局和控制分配等保护保护手段，使得系统具有很强的抗故障能力，提高了舰船的生命力。
开展综合电力推进系统的研究的意义主要有：有利于优化舰船总体设计；有利于简化舰船动力系统结构；有利于提高舰船的隐蔽性；为未来使用舰载高能武器系统提供电力保障；对未来舰船作战方式产生重大影响。
美国“朱姆沃尔特”号驱逐舰，采用了综合电力推进系统技术
国内综合电力推进系统概况：从技术跟踪起步
综合电力推进系统由于前期投资较高，在民用运输船市场应用较少，但进入21世纪以来我国民船电力推进技术的发展还是在工程船和公务船市场取得了长足进步。2002年广船国际为COSCO 建造的18000t 级半潜船“泰安口”是我国第一艘自行建造的海洋工程大型特种船舶，采用了两套SSP 吊舱电力推进系统；2005 年江南造船建造的“海监83”是我国自行设计的采用紧凑型吊舱装置的全电力推进系统的船舶，随后2006年投入试运行的烟大火车轮渡也采用电力推进方式的船舶，同年10月，天津新港造船厂建造的我国首艘采用全电力推进系统的火车滚装船“中铁渤海1号”顺利交工。近几年708所设计的半潜重载船、起重船、物探船多采用全电力推进系统，如“华海龙”、“海油278”、“海油720”等。但由于国内船用设备的研发能力不足，民船电力推进系统绝大多数都是由国外系统集成设计，综合电力推进技术的发展仍处于一种被动跟进状态。可喜的是我国某大学的综合电力推进系统以通过样机试验，初步具有装船能力。
中船动力展出的综合电力推进船舶模型
自主知识产权的国产船用推进电动机
船舶电力推进系统核心设备具体包括：船用变频器、船用推进电动机、新型移相变压器、功率管理系统等。在2017年上海国际海事展上，中船重工第712研究所展出了展板，介绍其自主知识产权的国产400V/690V和3300V/6600V船用推进电动机产品，还有与之配套的发电机组、移相变压器、推进变频器和侧推进系统。由此可见，我国已经初步掌握了综合电力推进系统的核心技术。
根据第712研究所公开资料显示，一直以来，712所坚持研制具有自主知识产权的国产电力推进系统核心设备。通过开展3兆瓦级和10兆瓦级电力推进系统集成及国产电力推进系统核心设备的研制，为军辅船提供了我国第一套低压690V、1000千瓦级全国产化电力推进系统及核心设备和我国第一套中压3300V、3000千瓦级全国产化电力推进系统及核心设备，填补了国内技术空白，并已批量交付多船套。同时，有鉴于民用船舶的电力推进系统核心设备长期处于被国外公司垄断的局面，2013年伊始，该所详细分析民用市场特点，利用军品技术积累，积极研制适合民用船舶电力推进核心设备。成功研制出20兆瓦以下民用船舶推进变频器、推进电机、空-水冷移相变压器、功率管理系统等产品。目前该所已具备低压690V，功率3兆瓦以下；中压3300V，功率10兆瓦以下的电力推进系统集成及核心设备系列化产品供货能力以及低压690V、中压3300V，功率20兆瓦以下的电力推进系统集成及核心设备供货能力。其中，690V电压等级系列化推进变频器是目前国内唯一取得CCS型式认可的船用变频器产品。
2014年5月，712所全国产电力推进系统击败国外企业获得4艘66米灯光围网渔船的供货合同，实现了该所国产电力推进系统关键设备在民用船舶领域首次且批量应用；10月，再次击败国外企业获得中铁大桥局3600吨起重船的供货合同；10月17日，针对海洋工程深水油田工程支持船研制的2800千瓦级国产电力推进系统及核心设备顺利完成陆上综合联调试验并获得用户方中海油田服务股份有限公司的好评；12月，该所全国产电力推进系统成功获得杭州应用声学研究所海上试验平台的供货合同。
我国自主知识产权的国产综合电力推进系统的核心，推进电动机
质子交换膜燃料电池
在2017年上海海事展上，中船重工展台上展出了一个看上去很不起眼的展品，国产30千瓦质子交换膜燃料电池电堆。那么，质子交换膜燃料电池是干什么用的呢？质子交换膜燃料电池（英文缩写PEMFC）是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。将多个单电池层叠组合就能组成燃料电池电堆。燃料电池电堆作为一种舰船电力供电装置，在综合电力推进系统内有很重要的用途。但它更广的用途，则是在潜艇上。目前，PEMFC燃料电池已经是潜艇AIP不依赖空气推进装置技术中的重要一种。德国在该技术领域，研发起步较早，目前技术最为成熟。
PEMFC燃料电池特别适合作潜艇动力, 是因为其效率高、比能量大、功率范围广、无污染、无噪音、可以模块化设计、使用维修方便。质子交换膜然料电池是潜艇AIP 的理想动力。它的主要先进性在于：
第一，扩大舱容, 增强潜艇的灵活性和战斗力,PEMFC燃料电池具有重量轻,体积小,功率高等优点,电他本体的功率密度约为1100千瓦/ 立方米。由于动力系统占据隔舱大部分空间,因此采用PEMFC燃料电池动力装置可节省舱容, 并因此加强弹药或其它技术装备, 提高整艇的灵活性和战斗力。第二，提高潜艇的隐蔽性，现役动力装置是潜艇主要振动源之一，噪声大，其振动引起的结构噪声通过舰体向水下辐射，可被声纳探测，易被发现。不仅破坏潜艇的隐蔽性, 而且干扰本艇的声纳工作。PEMFC燃料电池是一种无噪音的动力装置。第三，提高潜艇的续航力。PEMFC燃料电池的工作寿命达2 万小时，远超过一般动力装置30小时的寿命。潜艇在这种情况下，无需上浮充电，采用PEMFC燃料电池系统可以大幅度提高常规潜艇水下续航力。第四，PEMFC燃料电池无污染. 工作时所排放的是清洁的水, 废弃时不会造成任何环境污染。第五，SPEMFC燃料电池的价格低廉。由于各国科技人员的努力, PEMFC燃料电池的高昂的价格已降低，其关键技术如膜的制造和电极制造技术等己取得突破性进展。随着PEMFC燃料电池在工业中的应用，其应用范围不断扩大,PEMFC燃料电池价格将低于其它AIP 动力装置。
德国西门子公司从1982年起就开始研究PEMFC燃料电池技术，1993年研制出额定功率为34千瓦的PEMFC燃料电池单元，212型潜艇上的AIP动力系统，就是由这些单元构成的电堆组成的。
由此可见，本届展会上中船重工所公布的30千瓦PEMFC燃料电池电堆单元，已经完全具备应用于舰船和潜艇等军民用船舶上的技术能力。
中船重工综合电力推进系统的展板
质子交换膜燃料电池
轮缘推进器
据第712研究所展板和工作人员现场介绍，新型轮缘推进器是将推进电机的定子与导流管集成，电机转子与螺旋桨集成形成的一种新型电力推进装置，当转子旋转时，带动螺旋桨旋转产生推进力。该新型推进器具有集成度高、动力装置布置灵活、效率更高、低振动噪声等优点，可广泛应用于舰船主推进器、侧推进器、UUV潜航器推进器、鱼雷推进等，在军民用领域有非常广阔的应用前景。
目前第712研究所已经完成了5.5千瓦、9.5千瓦、20千瓦、75千瓦和200千瓦级轮缘推进器的研制，突破了轮缘推进器螺旋桨、导管、永磁电机的一体化集成技术。目前已经完成百千瓦级轮缘推进器工程样机研制，正在进行1000千瓦轮缘推进器工程样机的研制。
国产新型轮缘推进器
英国45型导弹驱逐舰采用综合电力推进系统
结语
当前，我们看到中国的舰船综合电力系统研制已经取得了可喜的成果，一些新型民用船舶开始大量采用综合电力推进技术。这标志着综合电力推进技术已经日趋成熟。这对于综合电力系统在军用船舶上的应用而言，自然会打下坚实的基础，积累丰富的经验和技术，相信未来军用船舶领域，综合电力推进技术必将大有用武之地。