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伴有新能源特性的船舶电力系统稳定性与节能减排研究
| 论文题名： | 伴有新能源特性的船舶电力系统稳定性与节能减排研究 |
| 关键词： | 船舶电力;节能减排;飞轮储能;新能源技术 |
| 摘要： | 在当前国际能源研究领域，环境污染和化石能源的不断消耗成为日益显著的问题，燃油费在船舶运输中所占比例也因此逐渐攀升。面对仍然在持续增长的运输需求量，船舶领域的污染性气体排放势必将随之增多。该类能效问题和污染物排放逐渐成为各国研究者们需要迫切解决的难题。太阳能和风能等可再生能源由于其自身所具备的提高能源利用率、减少污染物排放和经济效益高的优点，将成为解决该问题的重要发展方向。船舶利用新能源的探索实践已经成为目前的研究热点。不同于陆地上的应用环境，光伏发电和风力发电在船舶上将会遇到更为严峻的问题。作为始终处于孤岛运行状态的“可移动式微电网”系统，除了面临类似于陆地微电网的发电不确定性问题，船舶自身的运动也将对其产生重要影响。为了提高光伏发电和风力发电并入船舶电力系统的稳定性，新能源在船舶电力系统中的应用需要安装足够相容量的储能进行配合。此外，还需要建立评价指标和评估模型，对新能源的引入进行能效和污染物排放方面的效益评价分析。 本文首先在PSCAD仿真环境下建立了伴有新能源的船舶电力系统各部分的仿真模型，具体包括光伏阵列和MPPT控制、永磁直驱风力发电系统、并网逆变器、柴油发电系统、船舶电力系统负荷和飞轮储能系统及其充放电控制等。接着分析了船舶电力系统在新能源光伏单独运行、风光混合新能源同时运行两种情况下的暂态特性，具体包括系统在负荷变化、风光系统并入和退出运行、光照和风速变化以及船舶摇摆等情况下的仿真，同时还分析了飞轮储能在上述暂态过程中的动态响应和对提高伴有新能源的船舶电力系统稳定性的作用。由于光伏发电和传统的柴油机发电在发电效率、可靠性、污染气体排放和经济性等方面各有优势，针对大型远洋航行VLCC船舶的能效和污染气体排放评估，制定了相应的评价指标，并选择模糊综合评价的方法，评价和比较分析了光伏发电系统引入前后所带来的节能减排效益。最终通过系统的暂态仿真以及案例评价计算，验证了风光发电引入船舶电力系统的可行性和光伏发电应用的节能减排效益，以及飞轮储能系统对提高整个伴有新能源的船舶电力系统稳定性的作用，有一定的实际指导价值。 |
| 作者： | 白益飞 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 兰海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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