随着IMO（国际海事组织）引入了能源效率设计指数（EEDI），现有船舶能效指数(EEXI)和碳强度指标 (CII)的概念，旨在推动新建船舶使用节能设备。而对于已经投入运营的船舶而言，增装轴带发电机也同样可以改进其能源效率，并有效降低船舶碳排放，提升能效评级。 

轴带发电机是船舶沿着主发动机系统的输出轴配置的发电机组，船舶为了能够更大的发挥主轴的动力利用率，在船舶处于低速的情况下，启动轴带发电机将主机的剩余动能转化为发电机的电力，并供给给其他船电系统作为应用。另外，在PTI（Power Take In）模式下也可以为螺旋桨提供额外动力，同时降低主发动机的功率选型。它降低了辅助发电机组的需求，减少维护成本。因此，它成为一种有效改善EEXI 和CII的解决方案，成为了船舶升级改造的重要方向。

船舶动力及轴发所处的位置如图1所示，轴带发电机通常可以以抱轴式、齿轮箱式、自由端多种方式安装于主轴上，图1为齿轮箱式，比较适合于后增安装方式。通过齿轮箱连接，将主发动机的动力驱动发电机组，并经由整流/逆变单元、变压器，既可以储能形式，也可以以电驱辅助引擎方式驱动，也可以作为船用电力来源。

图1-船舶推进与轴带发电机组布局

整流/逆变系统使得机组可以提供恒压恒频电能输出，当然，轴带发电机也可以作为电动机输出-这由整个电力系统的转换来实现。

贝加莱的控制系统提供针对机组的发电转速采样、机组电流/电压、频率的高精度采样，以及电机功率控制，整流与逆变中的控制功能。

图2-控制系统构成

图2-为控制系统配置，在这个解决方案中，X20系列PLC具有的强算力设计，以及X20CM0985模块的能源测量与并网同步能力，使得针对发电机组的控制算法可以更为便利。

贝加莱的控制系统之所以可以胜任船舶领域，主要在于以下几个方面：

01 涂层设计的控制器

贝加莱的X20 PLC、工业PC系列产品电路板均采用了特殊涂层处理，它使得这些控制器、I/O均可在防潮、抗腐蚀气体保护需求的环境下工作。

图3-采用涂层处理的控制器可以在海洋环境工作

带有涂层版本的X20组件，它可以在-40℃下启动。并且考虑长距离输电的压降，它也可以容忍24VDC电源在-25%-+30%范围的偏差。

02 完善的船级社认证

船级社的需求是船舶行业的特殊要求，它需要在海洋、海岸线工作的船舶、设备需要经过特船级社认证，以确保其能承受海洋的特殊工作环境需求。在目前的贝加莱控制系统中，已经在挪威船级社DNV、德国船级社 GL、劳氏船级社LR、中国船级社CCS、美国船级社ABS、法国船级社BV、韩国船级社KR、意大利船级社RINA认证。

03 能源监测模块

图4-X20系列的能源监测模块

在多个方面，贝加莱的X20CM能源监测模块都发挥着关键作用：

1).船用关键设备的能源监测与集中管理；

2).船用内燃机组控制系统，如燃气轮机、甲醇/绿氨机组等；

3).船用氢燃料电堆的管理。

X20的能源模块可以高频、高精度检测电力系统的电压、电流、频率、相位、谐波等，并可作为电力控制和能源效率监测的数据采集源。

除此之外，遵循ISO50001能源管理系统需求，贝加莱X20丰富的I/O模块还能支持船舶上各类能源的监测，包括温度、压缩气体、蒸汽、热力供应等的计量、传输、计算、报表、分析等能力，并可进行甩负荷管理。

建模仿真与自动代码生成

发电系统的高速采样以及功率控制的算法复杂性，以及它的方式的灵活多变，这使得采用建模仿真的方式进行机组的开发变得更为有效。贝加莱的Automation Studio可以通过FMU/FMI、OPC UA的方式与MATLAB/Simulink这样的控制算法设计软件接口。经由建模仿真的方案可以自动代码生成的方式，经过导入至Automation Studio与其他任务相耦合，并可直接下载到硬件测试，实现硬件在环测试（HIL），这个方式的好处在于可以根据机组的容量、运行模式、设备逻辑等变化，而形成快速的机组应用重组。

图5-Automation Studio的建模仿真导入能力

这种开发模式在贝加莱的风力发电机器控制、燃气轮机机组、双燃料发动机组的控制方面，均被采用，作为一种高效的机器控制研发方式被广泛应用。