船用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計及性能評估

【摘要】： 進入充滿挑戰(zhàn)的新千年,在節(jié)約資源和保護環(huán)境的雙重制約下全社會如何保持經(jīng)濟的持續(xù)、繁榮和發(fā)展已成為全球熱點問題。國際市場上煤炭、石油等傳統(tǒng)燃料資源的價格起伏跌宕,廣泛使用不可再生能源對環(huán)境造成的危害日益加劇,能源問題已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的重要制約因素。另一方面,取之不盡、用之不竭的太陽輻射能作為一種重要的可再生能源,在開發(fā)利用過程中具有顯著的優(yōu)勢,可以預見在后化石燃料時代其必將成為人類社會主要的利用能源之一。 值得注意的是,盡管太陽能光伏發(fā)電經(jīng)過近幾年的研究和發(fā)展,技術上已幾近成熟,而且在電力電子技術先進的德國、日本、美國和加拿大等發(fā)達國家也已經(jīng)有成熟、技術先進、性能優(yōu)秀的產(chǎn)品問世,但將其作為交通運輸工具的動力及輔助設備能源方面的研究起步較晚,涉及能源的轉(zhuǎn)換綜合利用和船舶電網(wǎng)匹配并網(wǎng)方面的研究還較薄弱,實際應用尚不廣泛,可謂是剛起步。以現(xiàn)在的技術發(fā)展水平而言,太陽能作為船舶動力及輔助設備能源的研究屬高技術含量的科技,有不少關鍵性的技術尚有待研發(fā)或改進。若從當前的實際情況出發(fā),著眼于船舶航運業(yè)的技術進步和長遠發(fā)展,先期開發(fā)應用于大型遠洋船舶的太陽能光伏系統(tǒng),即船用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),無疑是一個值得深入思考的方向。 針對太陽能光伏發(fā)電技術,文中就其技術原理、系統(tǒng)組成和關鍵技術進行了介紹,其中關鍵技術主要涉及軟件控制方面,主要包括最大功率點跟蹤控制、直交流逆變和蓄電池充放電等對太陽能光伏發(fā)電整個起到?jīng)Q定性影響的技術。通過對陸用光伏系統(tǒng)技術本身及特性的綜合分析,參照船舶電力能源體系的特點,為后續(xù)章節(jié)對船用光伏試驗系統(tǒng)的設計及性能分析提供理論和技術支撐。 從技術性和經(jīng)濟性兩個層面選取適宜的目標船,分析了其典型航線上的太陽能資源分布狀況并初步評估光伏能源利用率；根據(jù)目標船電力設備負荷,優(yōu)化選擇太陽能光伏系統(tǒng)與船舶電力體系匹配耦合模型并確定在設定光伏系統(tǒng)容量的前提下實際選定的光伏系統(tǒng)類型；評估光伏輔助電力系統(tǒng)的各模塊效率及總體效率；完整論述了在大型遠洋船舶上安裝使用太陽能光伏系統(tǒng)的優(yōu)化與分析過程。 就整套船舶光伏發(fā)電試驗系統(tǒng)的設計流程、硬件實施方案、仿真計算及結(jié)果對比分析等四個方面的內(nèi)容進行了詳細的論述。其中,整套船舶光伏系統(tǒng)部分,通過技術實施方案流程圖的形式,將該系統(tǒng)所涉及的研究方向、技術內(nèi)容及研究流程等三部分的內(nèi)容做出了完整概述。基于三種并網(wǎng)類型,通過仿真計算分析得出了試驗光伏系統(tǒng)與船舶主電網(wǎng)之間以并網(wǎng)模式涉及運行時需進行容量合理搭配的結(jié)論。 【關鍵詞】：船舶 光伏系統(tǒng) 并網(wǎng) 性能評估
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：U665.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景10-17
• 1.1.1 能源、環(huán)境與法規(guī)10-15
• 1.1.2 新能源船舶的發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.2 光伏技術背景17-18
• 1.3 課題來源18
• 1.4 研究內(nèi)容18-20
• 第2章 太陽能光伏系統(tǒng)20-37
• 2.1 陸用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)20-28
• 2.1.1 光伏技術原理20-23
• 2.1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成23-26
• 2.1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類26-28
• 2.2 光伏系統(tǒng)的關鍵性技術28-33
• 2.2.1 最大功率點跟蹤控制技術28-32
• 2.2.2 直交流逆變并網(wǎng)技術32-33
• 2.2.3 蓄電池充放電技術33
• 2.3 基于MATLAB的仿真計算33-36
• 2.3.1 SIMUlink軟件簡介33-35
• 2.3.2 電力系統(tǒng)仿真與分析35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 遠洋船舶光伏系統(tǒng)的優(yōu)化與分析37-69
• 3.1 技術可行性優(yōu)化37-53
• 3.1.1 方案的合理性37-50
• 3.1.2 海洋環(huán)境下光伏系統(tǒng)可靠性50
• 3.1.3 光伏系統(tǒng)對船舶搭建平臺的影響50-52
• 3.1.4 光伏系統(tǒng)對船舶正常操作的影響52-53
• 3.2 經(jīng)濟可行性分析53-68
• 3.2.1 太陽能的資源分布狀況分析53-64
• 3.2.2 太陽能綜合利用的成本預算64-68
• 3.3 本章小結(jié)68-69
• 第4章 船舶試驗光伏系統(tǒng)的設計與仿真69-88
• 4.1 硬件系統(tǒng)的設計與搭建69-74
• 4.1.1 系統(tǒng)設計方案來源69-70
• 4.1.2 硬件實施方案70-74
• 4.2 試驗系統(tǒng)的仿真設計74-80
• 4.2.1 光伏系統(tǒng)仿真75-78
• 4.2.2 船舶主電網(wǎng)仿真78-80
• 4.3 試驗系統(tǒng)仿真分析80-87
• 4.3.1 仿真分析對象劃分80
• 4.3.2 數(shù)據(jù)對比分析80-87
• 4.4 本章小結(jié)87-88
• 第5章 結(jié)論與展望88-90
• 5.1 結(jié)論88
• 5.2 展望88-90
• 致謝90-91
• 參考文獻91-94
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和參加的科研項目94

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