摘 要

当前，随着世界上不可再生能源的减少，全球温室效应和环境的污染也越发的突出，新能源的研究就变得重要起来。光伏发电以它用之不仅取之不竭并且无污染的优势得到了越来越高的重视。在全世界的角度来看，美国，日本等发达国家的光伏技术和相关的产品也日益成熟，我国路基的光伏发电技术也在全球领先。但是，光伏系统应用在交通领域还在初级阶段，由于光伏电池能源的转换综合利用低，完全用光伏电池驱动的船舶经济性和实用性不高。现在最好的方案是将光伏系统和船上传统的电力系统混合，达到减少船舶用电承担一部分船舶负荷的方案。这样的太阳能船可以更加充分的利用甲板空地，并且可以减少排放达到绿色船舶的目的。太阳能船舶已经成为发展最迅速、最具潜力的绿色船舶之一。太阳能船舶采用在船舶电力系统中集成利用零污染、零排放的太阳能光伏系统为基本技术方案，在降低常规柴油同步发电机组设计功率的同时，通过在航行营运中最大程度地利用光伏电能，实现船舶在寿命周期内燃油消耗量和温室气体排放量的显著下降。现在就一艘传统的3800PCTC汽车滚装船为例，以集成利用太阳光伏电能为目的，根据船型特点、布置图、航线区域、负载配置及工况分析，设计一套完整的船用型光伏系统实施方案。

Abstract

At present, with the world's non-renewable energy reduction, the global greenhouse effect and environmental pollution is also more prominent, new energy research becomes important. Photovoltaic power generation with its not only inexhaustible and non-polluting advantages have been getting higher and higher attention. In the world point of view, the United States, Japan and other developed countries, photovoltaic technology and related products are increasingly mature, China's roadbed photovoltaic power generation technology is also a global leader. However, the application of photovoltaic systems in the field of transportation is still in the initial stage, due to the low utilization of photovoltaic energy conversion, complete use of photovoltaic cells to drive the ship economy and practicality is not high. Now the best solution is to mix the photovoltaic system with the traditional power system on board, to reduce the ship's electricity to bear part of the ship load program. Such solar boats can make full use of deck space and can reduce emissions to the purpose of achieving green ships.Solar ships have become one of the fastest growing and most promising green ships. Solar ships in the ship's power system using integrated zero-pollution, zero-emission solar photovoltaic system as the basic technology program, while reducing the conventional diesel synchronous generator design power at the same time, through the operation in the navigation to maximize the use of photovoltaic power to achieve the ship The significant increase in fuel consumption and greenhouse gas emissions over the life cycle. Now a traditional 3800PCTC car ro-ro ship as an example to the integrated use of solar photovoltaic power for the purpose, according to the ship characteristics, layout, route area, load configuration and condition analysis, design a complete marine photovoltaic system implementation Program.

目录

摘要 III

Abstract IV

绪论 5

1.1课题背景 5

1.1.1 能源与环境的发展背景 5

1.1.2新能源船舶的发展现状 6

1.2研究内容 8

第二章 太阳能光伏系统 8

2.1光伏技术原理 8

2.2等效电路 10

2.3光伏电池材料分类 11

2.4光伏电池的转换效率 11

2.5光伏电池的储能技术 12

2.6直交流逆变并网技术 14

第三章 中远腾飞光伏系统可行性分析 14

3.1大型滚装船的光伏发电系统构建 14

3.2光伏电池的选型 16

3.3蓄电池的储能系统 18

3.4 光伏电网的控制 20

3.5 光伏阵列布置 21

第四章 负载供需平衡的分析 23

4.1 对船舶光伏发电用电器的选择 23

4.2节能评估模型及技术参数 24

4.2.1 光伏阵列发电量 24

4.2.2 太阳辐射量的计算 25

第5章 总结及展望 27

5.1总结 27

5.2展望 27

参考文献 27

致谢 29

绪论

1.1课题背景

1.1.1 能源与环境的发展背景

进入21世纪以来，随着不可再生资源的日益减少，人们迫切的希望寻找一种可再生的新能源来替代以前以石油，天然气和煤炭等化石燃料。随着单晶硅和多晶硅等工业技术的提升，让太阳能这样一种新能源走入到我们的生活中。我国的光伏发电累计装机容量2805万千瓦，同比增长60%，其中，光伏电站2338万千瓦，分布式467万千瓦，年发电量约250亿千瓦时，同比增长超过200%。2014年新增装机容量1060万千瓦，其中光伏电站855万千瓦，分布式205万千瓦【1】。2012年，从整机产能37GW2011年，全球安装了31.1 GWp的光伏【2】。德国是光伏装机容量最大的国家（7.6 GWp），其次是中国（5GWp），意大利（3.4 GWp），美国（3.3 GWp）和日本（2 GWp）【3】。尽管太阳能技术在日常生活中己得到广泛应用,但将其作为交通运输工具的动力能源研究起步较晚,太阳能作为船舶航行的动力能源研究还很薄弱,其实际应用还不广泛。 在岸上和交通运输上太阳能发展巨大的对比使得在船舶推广太阳能技术成为船舶节能减排的新思路。根据国际规定2016年以后安装的柴油主机的氮氧化物的排放标准为3.4g/kWh【4】。虽然随着08年全球经济下行的趋势，油价持续走低，但这并不影响太阳能的发展，因为全球的环境保护意识越来越重视，对于现代船舶的排放标准也越发提高。太阳能电池由于安放的位置灵活的特点有利于在船上建立电网，但是由于现阶段光伏发电设备的制约，光伏发电并不能百分之百的代替船舶主机的和发电机的能量所需，但是他可以采用并网的方式去缓解船舶发电机的负载从而达到节能减排，它与船舶电网互为备用也使得供电的可靠性得以改善。

随着光伏系统不断普及，也慢慢的出现了一些不足的地方亟待解决。技术方面主要有四个方面：（1）硅电池的产业为高能耗产业（2）光伏列阵发电效率低，比如不同角度的太阳照射角对不同光谱的光的吸收效率不一样^【8】；灰尘在太阳能板上的积累减少了光线的入射量，进而降低了光电转换的效率^【9】（3）系统造价成本高（4）发电运行受气候环境影响。在建立光伏电站和政策方面，提高光伏发电的容量价值，除了可以从光伏电站本身的设计入手，还可以通过调整光伏发电的消纳范围和光伏电站的地域分布实现^【10】。光伏市场目前仍是一个政策市场，激励政策的变化对光伏市场和企业影响巨大。未来光伏发电采用的运营模式取决于政府、供电企业和独立投资者之间的博^【11】。评估什么是初始投资成本实现网格平等以及5年的回报时间，这是被认为是工业投资者可以接受的^【12】。