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美海军开展“能量库”研究计划 开发先进储能方案、能量管理系统用于武器装备(2)

北极星储能网  来源:空天防务观察  作者:穆作栋  2019/3/13 9:17:53  我要投稿  

3.发展规划

根据现有研究和应用基础,路线图提出了综合动力和能量系统在未来30年的发展规划,分为3个阶段:

(1)近期阶段(2016-2025)

面向新型雷达和定向能武器,开发先进储能方案、电路保护方案、能量管理系统,以及先进的系统设计工具。完成模块化、可扩展的能量库演示验证,以验证其与现有平台的整合、满足新型任务系统的需求。

(2)中期阶段(2026-2035)

面向未来水面作战舰艇及其它新型平台的电力系统发展,中期阶段将在任务系统硬件在环的情况下,开发并验证电力和控制系统,并在陆基试验场开展动力与能量系统测试。

(3)远期阶段(2036-2045)

远期阶段将完成下一代综合动力与能量系统开发,并开展测试,达到灵活、高适应性、智能化和可升级的目标。此外,将继续研究高温/室温超导、碳纳米管、金属基体纳米碳复合材料、新型燃料电池等技术,提高能量系统效率。

三、“多用途舰载能量库”研究计划

1.计划概况

“能量库(Energy Magazine)”是一种面向定向能武器等新型负载的模块化、可扩展的中间电力系统。能量库的目的在于为定向能武器等高能任务系统提供电力,同时保护能量系统及平台其他系统不受任务系统产生的脉冲的影响。同时,能量库的变电器是双向的,可支持舰艇平台的能量管理、负载均衡和应急供电。

2019年1月2日,海上系统司令部发布了“多用途舰载能量库”研究计划的信息征求,向系统制造商、系统集成商及学术界征求信息,以支撑能量库技术发展。

该研究计划分为4个阶段,第一阶段(2020年)为非经常性工程设计阶段;第二阶段(2021年)为原型系统制造及工厂测试阶段;第三阶段(2022)为舰载能量库产品制造阶段,这一阶段的时间将根据需要进行调整;第四阶段(2023),通过测试后,完成首个能量库产品的制造和交付。

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能量库连接平台与任务系统(美海军图片)

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能量库用于满足定向能武器需求(美海军图片)

2.主要研究内容

能量库计划的具体功能、性能需求由功能需求文件提出,但由于包含受控信息,该功能需求文件仅授权与美国防部及其承包商(Distribution State D)。因而本文关于能量库计划的研究内容是基于技术发展路线图和信息征求分析获得的。

(1)能量库架构研究

能量库由通用模块组成,主要组成部分为储能模块、变电模块、配电模块与保护模块,其架构如下图所示,示意图仅代表了能量库的权衡空间,其最终功能尚待进一步确定,可能包含如下形式:1)不含储能模块,直接由变电器向负载供电;2)利用储能模块,将平台供电放大并直接供给负载;3)由储能模块单独向负载供电。

信息征求提出能量库结构将分为两部分,分别为储能柜(Energy Storage Cabinet)和变电柜(PowerConvert Cabinet),两者的边界为680VDC-1000VDC总线。

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能量库架构示意图(美海军图片)

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能量库功能模块(美海军图片)

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