未來，燃料經(jīng)濟性、減少排放、運營效率和冗余度將可能是船舶設(shè)計主要考慮的問題。如果對柴-電推進系統(tǒng)有若干創(chuàng)新，使費效比高的不利情況有所緩解，而重量、艙容和運營優(yōu)勢有所增強，那么將會有更多的船型從柴-電推進系統(tǒng)的電站中獲益
    其中一個創(chuàng)新是瓦錫蘭的低損耗概念（LLC）。它去除了每臺發(fā)電機下設(shè)的獨立變壓器，而代之以直接向變頻器輸送功率，只有少量電流通過一臺更小的變壓器（每套匯流排上有一臺）進行過濾干擾。如果需要．匯流排可以相連，從而確保系統(tǒng)在所有工況下都能驅(qū)動螺旋槳，同時減少了重量．削減了電氣損耗（每套裝置減少2％-4%），也減少了各種部件所需的空間50%以上。
    通過把整個電路布置成“方塊狀”（類似一個主環(huán)路），匯流排在側(cè)邊，變壓器在角上，一套690V系統(tǒng)用于功率達19MW的裝置上，相比一套6.6kV中壓系統(tǒng)可顯著節(jié)省費用。采用低損耗概念，相比以前的額定容量要求超過30MW的11kV或13.8kV裝置，中壓系統(tǒng)的容量也可達到2倍以上（至70MW)，還能節(jié)省大量的費用。
    采用柴-電推進系統(tǒng)可以有更大的好處，不過這需要對推進概念進行更為基本的再思考，包括船體和螺旋槳設(shè)計。例如CRP可獲得效率增益，這個已眾所周知很長時間了，但是由于復(fù)雜的軸承和密封配置，這種系統(tǒng)很難采用直接機械驅(qū)動。
    ABB公司采用了不同的方針，在2艘日本的單軸客滾渡船上，緊接在軸驅(qū)動主螺旋槳后面安裝對轉(zhuǎn)的Azipod推力器，也獲得了同樣效果（這2艘客滾渡船是Shin Nihonkai Ferry公司的“Hamanasu”號和“Akashia”號，2004年由三菱公司建造）。結(jié)果是燃油消耗降低12％-18%，船速也有增加。此外，所需功率從原來單螺旋槳設(shè)計的59MW減少至如今對轉(zhuǎn)螺旋槳配置的52MW，同時每天減少燃料消耗30噸。
    Azipod推進器取代了舵的位置，能完成高達10度的回轉(zhuǎn)，且后螺旋槳在主螺旋槳的伴流中仍能保持最大的效率。它還允許渡船在18米/秒的側(cè)風時不用拖船也能照常運行，相比之下，采用固定軸系和推進器的渡船只能在13米/秒的風況下運行。從這些渡船的經(jīng)驗中獲知，將大約70％的功率給主螺旋槳而剩余的30％給對轉(zhuǎn)螺旋槳才能獲得最高效率。
    ABB公司也對在集裝箱船上安裝對轉(zhuǎn)螺旋槳系統(tǒng)進行了研究（該裝置原來就在計劃中）。這類船舶通常有很大的推進動力和服務(wù)航速。概念幾近成為現(xiàn)實時，經(jīng)濟衰退的到來卻使幾乎所有的集裝箱船訂單被擱置，但是Adnanes先生希望在訂單得以恢復(fù)時能看到有一套該系統(tǒng)被裝上船。
    瓦錫蘭公司的Hupli先生一直在考慮帶有雙軸系和雙舵的船舶，并建議在直接驅(qū)動的單主螺旋槳兩翼有替代舵的方位推進器。這樣能優(yōu)化主螺旋槳的水流情況，并省卻了所需的舵和艉推進器，同時提升了總的可用推進功率。計算表明，如此配置所需功率將減少8％-12％。
    這種設(shè)計可應(yīng)用于美國的下一代沿海油船，其冗余需求采用雙尾鰭設(shè)計解決。這些船舶甚至使用電動機而不用直接驅(qū)動，這是因為一臺發(fā)動機在需要時可以為2支螺旋槳提供動力，且較小的電動機就意味著尾鰭更瘦使船體的流體動力效率最大化。
    這種混合動力裝置可能在未來會變得更加普遍，它模糊了直接驅(qū)動與柴-電推進系統(tǒng)之間的界線，且為船舶設(shè)計者和船東提供了各種動力方式的選擇方案，包括多發(fā)動機柴-電推進系統(tǒng)。選擇方案之一是1臺主機帶1臺軸帶發(fā)電機，通常這被看作是產(chǎn)生電能的有效途徑。
    然而，軸帶發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)速度必須維持在一段很窄的范圍內(nèi)，以產(chǎn)生頻率正確的電能。這導致了一種情況，就是可調(diào)螺距螺旋槳可以在保持軸轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過減小螺距來降低船的航速——這樣做效率是不高的。為了解決這個問題，Rolls-Royce公司開發(fā)了混合軸帶發(fā)電機概念(HSG-Concept)，它能產(chǎn)生恒壓恒頻率的電流（同時也有正確的相角）而與軸的轉(zhuǎn)速無關(guān)。
    這個概念采用了最新的有源前端技術(shù)（不需要變壓器）和兩次電流轉(zhuǎn)換。一次轉(zhuǎn)換是把變頻交流電（AC）轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?DC)，二次轉(zhuǎn)換則把DC轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭�頻率的AC。還有軸帶發(fā)電機的“速度降低”特性，使軸帶發(fā)電機系統(tǒng)與配電屏和其他提供功率的設(shè)備相聯(lián)時表現(xiàn)得像標準的發(fā)電機組，能正常并聯(lián)運行和穩(wěn)定分擔負荷。
    HSG-Concept適合于功率在100kw到5MW之間的440V或690V的軸帶發(fā)電機系統(tǒng)，且允許軸帶發(fā)電機幾乎在任何軸速下產(chǎn)生有用電能。這意味著發(fā)動機和螺旋槳能在最佳的轉(zhuǎn)速下運行，從而使燃油消耗和排放最小化，同時也避免了運行輔助發(fā)電機組的需要。此外，HSG-Concept能使發(fā)電機作為電動機使用，直接向螺旋槳軸提供額外的轉(zhuǎn)矩以提供應(yīng)急功率和冗余度。它還能在船舶降速航行或機動操作時使用而無需運行主機。
    Rolls-Royce Power Electric systems技術(shù)副總裁John Roger Nesje引證了一個例子，6.5MW的可調(diào)螺距螺旋槳在固定的額定轉(zhuǎn)速和零螺距的情況下，功率損失達900kw。若采用HSG-Concept，則主機轉(zhuǎn)速可降低到怠速狀態(tài)，而慢速運行的軸帶發(fā)電機用來維持電網(wǎng)的固定額定頻率和電壓。這樣就能減少螺旋槳零螺距狀態(tài)下的功率損失至100kw，且降低主機轉(zhuǎn)速還能額外節(jié)省燃油5％-8％。
    在更高的負荷和速度下節(jié)省的潛力更大。例如，如果上述船舶的20節(jié)服務(wù)航速不得不降低到14節(jié)，可采用HSG-Concept替代減小螺旋槳螺距和維持軸轉(zhuǎn)速以適應(yīng)軸帶發(fā)電機的方式，此時螺距可保持100%的狀態(tài)而主機和軸帶發(fā)電機的轉(zhuǎn)速下降30%。最終結(jié)果是船舶仍以14節(jié)航速航行，而功率和燃油的消耗將由此減少大約20%。
    帶有固定螺距螺旋槳的直接傳動低速發(fā)動機也能從HSG-Concept中獲益，因為它解決了因氣候引起的螺旋槳轉(zhuǎn)速變化也即軸帶發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化引起的頻率問題。因此，它免除了持續(xù)運行輔助發(fā)電機組的需求，這對裝有冷凍貨物的船舶特別有利。
    Rolls-Royce公司說HSG-Concept可以高的效費比在現(xiàn)有船舶上進行改裝并將顯著地減少排放。當軸帶發(fā)電機由齒輪箱的二級PTO驅(qū)動時，改裝可以非常簡單，因為該系統(tǒng)對同步和異步電機兩者都能適應(yīng)，現(xiàn)有發(fā)電機可以保留。該公司估計改裝的投資回收期為2-3年，如果是裝在新建船舶上，則只需要1年。
    上述技術(shù)可以綜合使用為新的船舶配置鋪平道路，譬如單主機機械驅(qū)動螺旋槳和為軸帶發(fā)電機提供動力，而軸帶發(fā)電機為替代舵的對轉(zhuǎn)方位驅(qū)動系統(tǒng)提供電力，其經(jīng)濟節(jié)省將是可觀的。這樣的增益能在較廣范圍的船型中得以實現(xiàn)，我們需要做的就是抓住機遇。（作者：Colin Sowman）