机动卫勤分队多元化供电保障模式研究

常 诚，李 健，李 凡

（联勤保障部队第985 医院，太原 030001）

0 引言

现代战争信息化程度越来越高，用电装备越来越多，用电需求越来越大。机动卫勤分队作为高技术局部战争和突发事件卫勤保障的应急保障力量，在未来作战中承担大量的伤病员救治任务, 其供电保障能力的高低直接影响着卫勤支援保障能力水平[1]。目前，我军机动卫勤分队主要采用内燃动力发电机组供电，内燃动力发电机组以常见汽、柴油作为电能来源，广泛应用于各种作战行动。但是随着科学技术水平的不断发展，野战卫生装备更新速度加快，传统内燃动力式发电技术的局限性不断凸显。近年来，国内外研究人员在野战供电领域不断探索，力求研发出适用于机动卫勤力量的野战电源，风能、太阳能、燃料电池、混合能源互补供电技术等新能源装备已经逐步在部队试用，并展现出良好的军事应用前景[2]。本研究通过分析机动卫勤分队用电需求，总结传统供电保障模式优势及弊端，提出一种新型的多元化供电保障模式，为提高机动卫勤分队野外作业条件下的供电保障能力、研发新型供电保障装备提供依据。

1 机动卫勤力量用电需求分析

为实现机动卫勤力量合理准确的供电保障，对卫生装备较多的医疗保障组装备功耗情况进行统计分析，详见表1。

由表1 可以看出：除了大型B 超机、便携式DR、高压消毒锅外，大部分医疗设备功耗在300 W 以下，因此每台医疗设备应配置1 台多功能便携式电源箱（500 W），其他3 台医疗设备每台配置1 台多功能便携式电源箱（2 000 W），这样在电站没有运行的情况下也可开展工作。其他的医疗帐篷中多为照明、监护仪及输液泵等小型仪器设备用电，配置1 台多功能便携式电源箱（500 W）即可满足需要。

表1 医疗保障组卫生装备功耗表

2 传统供电保障模式优势及缺陷

2.1 传统供电保障模式

目前我军主要采用内燃机驱动发电方式进行野外条件下的供电保障，部队配备有各种功率、不同型号的便携式和车载电站，以汽油和柴油作为动力来源，广泛应用于指挥、通信、照明、保障等任务中。以下对目前已列装的传统供电保障装备进行分别介绍。

（1）拖车式发电机组。

拖车式发电机组（如图1 所示）亦被称为2006-30 型电站挂车。该装备输出功率可达30 kW，可为其他用电设备稳定输出380/220 V 交流电压。体积：2 000 mm×1 500 mm×1 800 mm，质量：500 kg[3]。

图1 拖车式发电机组

（2）自发电装备。

机动卫勤分队常规配备有部分特种专业车辆，例如远程会诊车、野战X 射线诊断车、野战手术车、野战淋浴车等。这些车辆在机动卫勤分队完成全要素展开的情况下，一般由拖车式发电机组进行持续供电保障。但是在紧急或特殊情况下，也可依托车用蓄电池或车载小型柴油发电机进行临时性供电保障。车载小型柴油发电机（如图2 所示）体积：725 mm×500 mm×630 mm，质量：100 kg。

图2 车载小型柴油发电机

2.2 优势

2.2.1 技术成熟

内燃发电技术经过多年的应用和发展，相关技术水平日趋成熟完善。我军通过吸取国内外内燃发电先进技术和成熟经验，研发出的内燃发电机组各型装备在作战训练任务中取得了良好的效果。

2.2.2 操作简单

内燃式发电装备操作简便，野外条件下具有较强的机动性。专业车辆展开完成后即可进行供电保障和特种作业，可满足机动卫勤分队快速、灵活的特点。

2.2.3 稳定可靠

内燃式发电装备环境适应性较强，对气候条件无特殊要求。部署完成并启动运行后，可以持续稳定输出电能，适用于野外环境中持续作业。

2.2.4 燃料来源丰富

内燃发电机组装备以汽油和柴油作为动力来源，在国内大部分地区可依托军用加油站和地方加油站及时实现燃料补给，实现野外作业中的不间断供电。

2.3 缺陷

2.3.1 展开、撤收速度慢

为确保机动卫勤分队战时不出现重大损毁，帐篷间距要求不小于50 m，机动卫勤分队展开后，供电所需电线至少要千米以上。现代战争机动卫勤分队用电装备多，只有在供电稳定后，才能展开检验、监护、放射等各种医疗设备。撤收转移时，需要将电线收拢，否则会造成浪费，影响再次展开的效率。在展开、撤收的过程中，供电线路均需埋设，花费大量时间；如不埋设稳妥，在战时复杂的环境下，极易遭到破坏，发生触电、用电装备损坏等安全事故。

2.3.2 伪装隐蔽效果差

发电机工作时声音巨大，产生大量热能，并排放有色气体，易暴露目标，被敌方侦察发现，成为敌方重点打击对象。

2.3.3 发电装备笨重不易携带，易造成环境污染

现配备野战医疗队、所的发电机多为柴油发电机，质量多在100 kg 以上，此外还有电线、配电箱等配套装备，在展开、撤收时至少需要3 人协作搭设30 min 以上。此外，柴油发电机工作产生的有毒有害气体易造成环境污染。

2.3.4 机动途中无法保证持续供电

在机动途中，机动卫勤分队携带的药品、血液等品种繁多，许多需要恒温或冷藏保存，监护仪、输液泵等一些医疗设备进入配置地域或遇到突发事件后需要时刻有电能立即投入使用，以满足救治的需要，而现有条件只能在展开发电机后才能提供稳定的电力保障[4]。

2.3.5 燃料供应不便

战时的发电机多依托柴油供电，油箱不大，导致持续供电时间不超过12 h，需要反复多次从其他运输车辆油箱中抽取或由加油分队的运加油车直接加注到发电机中，战时极其不便且存在安全隐患，易暴露宿营位置[5]。

2.3.6 维护保养耗费精力较多

无论战时还是平时，现有的发电装备均需要由专人定期进行维护保养，更换相应配件，定期启动检修以确保装备随时可以使用，耗费了很多精力。

3 现代战争卫勤保障供电要求探讨

机动卫勤力量的供电装备在不同时代均具有其典型的特征，与科学技术发展水平相适应。近年来，为满足战伤救治的要求，实现最佳的卫勤保障效能，野战卫生装备已经呈现出电气化、科技化、智能化的发展趋势[6]，对供电保障的战技术性能提出了新的要求。而传统供电保障方式已逐渐无法适应愈发复杂的战场环境，采用性能稳定、质量可靠、易于伪装、轻便易携、供电形式多样、战场适应性强的供电保障模式成为了野战卫生装备发挥作用效能的关键问题[7]。

3.1 功率

目前机动卫勤分队主要依靠传统供电保障模式供电，即内燃动力发电机组[2]。其主要包括2 个功率等级：（1）便携式和车载式小型汽、柴油发电站，功率范围为0.5～10 kW，主要应用于机动卫勤分队照明、通信装备器材；（2）车载式和拖车式发电机组，功率范围为15～30 kW，主要应用于野战X 射线诊断车、野战手术车等大型医疗装备。从功率来看，传统供电保障模式可以满足机动卫勤分队的装备器材用电要求。

3.2 环境适应性

我国幅员辽阔，地理环境和气候类型差异很大，这就要求机动卫勤分队的供电装备要具有一定的环境适应能力，可以适应高温、极寒、干旱、潮湿、高海拔、低气压等恶劣的环境条件[8]。

3.3 防护能力

在近年来国际上发生的几次战争中，供电装备一直都是重点打击目标，因为供电装备一旦被破坏，可以不必摧毁其他设施，先进的现代化武器装备系统便处于瘫痪状态[7]。而目前机动卫勤分队主要配置的拖车式发电机组和车载小型汽、柴油发电站均无防护能力。为了降低敌方无线电装备根据辐射侦察电站的行踪和位置的可能性，免受各种杀伤武器的破坏，军用电力保障装备在提高技术性能的同时，必须增强其防护能力，这对于提高生存能力、保障主战装备发挥其作战效能具有重要意义。

4 多元化供电保障模式

结合当前机动卫勤分队供电保障方面存在的问题，机动卫勤分队亟须对传统供电保障模式进行改进，通过增加新型供电技术装备，合理化供电装备配置，并结合不同的战场时机制订多元化供电配置方案，从而扩展供电保障范围，提高保障效率。

4.1 风光互补发电系统

4.1.1 风光互补发电系统主要组成

风光互补发电系统（如图3 所示）主要由风力发电机、太阳能电池、风光互补控制器、蓄电池、逆变器等组成，是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术于一体的复合可再生能源发电系统，体积：1 000 mm×1 000 mm×1 000 mm，质量：30 kg。该系统可放置在运行的汽车上、野战帐篷上，可以利用风力和太阳能给蓄电池储能，在电力不足时为装备供电，也可为多功能便携式电源箱充电，同时可为照明供电[9]。

图3 风光互补发电系统

以下对风光互补发电系统各组成部分分别介绍如下：

（1）风力发电机是利用风力机将风能转换为机械能，然后通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对用电装备进行供电。

（2）太阳能电池是利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对用电装备进行供电。

（3）风光互补控制器根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载；另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足用电装备需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，从而保证整个系统工作的连续性和稳定性。

（4）蓄电池在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电机和太阳能电池输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。

（5）逆变器将蓄电池中的直流电转换成标准的220 V 交流电压，保证交流电压用电装备的正常使用。其同时具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量。

4.1.2 风光互补发电系统的优、缺点

优点：（1）电能来源多样，可利用风能和太阳能进行发电；（2）供电时机灵活，既可在分队展开后发电供电，亦可在机动途中发电、供电。

缺点：（1）发电效率易受到光照和风力等环境因素影响。（2）展开、撤收速度较慢。展开时需要2 人以上手动组装，展开时长约30 min。（3）隐蔽伪装影响发电效率。野外战时作业需要对该系统进行隐蔽伪装，伪装后影响到日照和风力，降低发电效率。

4.2 多功能便携式电源箱

多功能便携式电源箱（如图4 所示）内置锂离子电池，采用锂离子电池和逆变转换技术，可为便携式计算机、LED 节能灯、30 W 电风扇、液晶电视、100 W白炽灯等小型用电设备提供不少于2 h 的电源保障[10]。体积：230 mm×90 mm×187 mm，质量：2.0 kg。优点：（1）体积小、质量轻，便于携带和转移；（2）易于隐蔽伪装，无噪声，不排放废气，战场伪装后不易被敌人发现。缺点：续航能力有限（型号1：15 Ah，型号2：20 Ah），锂电池储能耗尽后需要及时充电。

图4 多功能便携式电源箱

4.3 太阳能充电LED 灯

太阳能充电LED 灯（如图5 所示）采用高亮度贴片LED 灯作为光源，无热辐射、无紫外线，采用环保可充电锂电池和防水、防尘设计，具有太阳能和交流2 种充电模式，亮度可调节，带挂钩，携带方便，可满足10 m2房间的照明需求。该照明设备在交流充电模式下2 h 可完成充电，在日照充足的情况下4 h 可完成充电，完成充电后一次性可持续使用18 h。体积：20 mm×20 mm×20 mm，质量：0.3 kg。优点：（1）体积小、质量轻，易于携带和转移；（2）充电储能方便，且不局限于交流充电模式，可利用太阳能充电；（3）展开部署极快，无需外接电源即可照明，适用于夜间行动和紧急作业；（4）发光亮度可调节，可满足夜战微光战术要求。

图5 太阳能充电LED 灯

4.4 手摇发电机

手摇发电机（如图6 所示）可提供150 W 应急电源输出，广泛应用于应急照明以及电热毯、手机充电、便携式计算机、电风扇等。该设备内置全钢齿轮发电机，主要通过手摇发电方式进行储能，根据手摇转速不同充电时长一般为1～6 h，储能完毕后可提供65 Wh 的电能。体积：75 mm×120 mm×230 mm，质量：1.6 kg。优点：（1）体积小、质量轻，易于携带和转移；（2）展开部署极快，可随时进行发电、供电；（3）发电方式灵活，既可通过人力手摇发电，亦可外接其他电源充电储能。

图6 手摇发电机

4.5 多元化供电保障配置方案

战时机动卫勤分队应以组室为单位，结合其专业特点、展开部署规模、装备用电功耗等情况进行多元化供电配置。以指挥组为例，由于通信指挥装备较多，可配备2 台多功能便携式电源箱、1 台手摇发电机、2 个太阳能充电LED 灯，再加上远程会诊车自身供电装备，即可满足长途机动、展开及撤收、工作运行状态的供电需求。另以用电医疗装备较多的医疗保障组为例，为该组配备1 套风光互补发电系统、5台多功能便携式电源箱、2 个太阳能充电LED 灯以及1 套野战X 射线诊断车及其车载电站，即可满足不同工作状态的供电需求。多元化供电保障配置方案见表2。

表2 多元化供电配置方案

在完成多元化供电保障配置后，需制订不同时机下的多元化供电方案，以充分发挥多元化供电保障模式的作用。以下对机动卫勤分队野外作业的5 种不同时机下的多元化供电方案进行介绍：（1）在机动途中，将多功能便携式电源箱作为主要电源为用电设备供电；（2）在展开和撤收期间，将多功能便携式电源箱作为主要电源、手摇发电机作为备用电源为用电设备供电；（3）在完全展开情况下，将拖车式发电机组作为主要电源、车载柴油发电站作为备用电源为用电设备供电，并根据风力和光照条件适时展开风光互补发电系统对多功能便携式电源箱进行充电；（4）在夜间作业情况下，应关闭拖车式发电机组，将多功能便携式电源箱作为主要电源、手摇发电机作为备用电源为用电设备供电，并将太阳能LED 充电灯作为主要光源，同时注意战场灯火管制；（5）遇到卫星或飞机过境侦察时，应在充分隐蔽伪装后，将拖车式发电机组作为主要电源、多功能便携式电源箱和手摇发电机作为备用电源为用电设备供电。

5 应用情况

2020 年某月，某医院野战医疗队参加了某演习任务，在演习过程中对多元化供电保障模式应用情况进行了实战检验，效果良好。采用专家评估和实地测量的方法，从以下几方面对多元化供电保障模式和传统供电保障模式进行对比分析。

5.1 携运行便捷性

在机动卫勤分队传统供电保障模式下，一般配备有拖车式发电机组2 台、车载小型柴油发电站5台，总体积为11.94 m3，总质量为1 500 kg。在多元化供电保障模式下，在常规配置的基础上增加了15 台多功能便携式电源箱、1 台手摇发电机、20 个太阳能充电LED 灯、1 套风光互补发电系统。上述装备较传统供电保障模式体积共计增加了1.06 m3，质量增加了67.6 kg。从统计数据来看，多元化供电保障模式所携带的供电装备不会对机动卫勤分队的机动能力产生明显影响。

5.2 隐蔽伪装效果

传统供电保障模式下，拖车式发电机组和车载小型柴油电站在使用过程中发热、发声、发烟，容易被敌方发现。一旦关闭装备，则无法继续供电。而对于多元化供电保障模式来说，遇有卫星过境或敌机侦察等特殊情况时，可以关闭大型发电装备，采用多功能便携式电源箱供电，隐蔽伪装效果更好。

5.3 机动途中供电

传统供电保障模式在机动途中是没有供电保障能力的，而多元化供电保障模式可以在机动途中利用太阳能板和多功能便携式电源箱进行充电和供电。

5.4 展开、撤收时长

传统供电保障模式需要在机动卫勤分队各单元和要素展开完成后，启动拖车式发电机组或者小型柴油发电机，将电源线逐条接入到卫生帐篷中。在近期组织的一次机动卫勤分队全流程演练任务中，经计时测算，实现分队各要素供电需要2～3 名战士连续工作至少90 min。而对于多元化供电保障模式来说，供电装备分发到了各个组室和帐篷单元中，在全流程演练作业中，只要卫生帐篷完成展开后，各帐篷即可连接多功能便携式电源箱实现供电，全过程可在5～10 min 内完成。

5.5 电能来源

传统供电保障模式主要是采用汽油、柴油等化学能进行供电，而多元化供电保障模式可以采用太阳能、风能、汽油和柴油化学能以及手工发电等多种来源，可以保证野外作业中电力供应的稳定性和持续性。

5.6 保障时长

在失去汽油、柴油等化学能来源的情况下，传统供电保障模式随即失去供电保障能力；而多元化供电保障模式在风光互补发电系统、多功能便携式电源箱、手摇发电机、太阳能充电LED 灯等保障装备的支持下，仍可实现全天24 h 供电保障。

6 结语

未来战争是高技术条件下的信息化作战，用电装备多、用电量大，需要有高质量、持续稳定的供电保障，才能确保战争的不间断进行。现有的发电机的保障存在着一定的缺陷，采用多元化供电保障模式后，电力保障将更加方便高效，对环境的污染更小。在下一步工作中，将以多元化供电保障模式为核心，集成内燃式驱动发电系统、风光互补发电系统、新能源动力蓄电池系统，研发野战便携式多元化供电装备，以满足现代战争卫勤保障的需要。