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融入新能源的船舶电力系统建模与仿真分析
| 论文题名： | 融入新能源的船舶电力系统建模与仿真分析 |
| 关键词： | 船舶电力系统;光伏发电系统;飞轮储能系统;同步电机;暂态特性 |
| 摘要： | 由于近年来在传统燃料消耗上的短缺以及对环境造成的污染，全世界几乎所有国家都对人们赖以需求的能源方面进行了研究和探索，科学家致力于在保护和节约传统燃料的基础之上开发新型能源。而在新能源方面，由于太阳能的突出表现，使其收到了全球广泛的关注和研究。而将太阳能发电系统利用到船舶航行中，可以有效地减少传统船舶燃料的消耗和污染物的排放。但是，由于恶劣的海上环境和船舶摇摆会使新加入的光伏系统的输出收到很大的影响，所以，需要对船舶电力系统进行建模和仿真分析，通过这种方式来模拟各种情况下对系统的影响，找到影响船舶电力系统稳定运行的各个因素并加以分析和解决。 本文主要针对的是对含有飞轮储能系统的太阳能船舶电力系统进行分析并建立相应的模块。本文首先对传统船用电力系统的原理进行了研究，基于PSCAD电力仿真软件，完整的构建了相应的模块，并对同步发电机及其励磁系统进行了分析，在仿真软件下建立了同步电机模型；对柴油机和相应的调速系统、感应电机等模块进行分析并建立了相应的模型。然后研究并分析了光伏发电系统（PV）的基本原理和概念，研究了PV系统各模块如电池部分、Boost电路部分以及最大功率追踪（MPPT）控制部分后，较为完整的建立了PSCAD仿真软件下的仿真模型。之后对含有飞轮储能系统（FESS）的太阳能船舶发电系统进行了建模与仿真分析，详细的说明了飞轮储能系统的原理，并建立了数学模型，设定了飞轮充放电的控制策略，利用仿真软件进行了验证。接下来将含有FESS的光伏发电系统并入船舶电力系统，利用实验平台进行仿真，分析了引入飞轮储能系统前后船舶电力系统电压和频率等变化，验证了飞轮储能系统平滑系统功率和电压的作用。 本文利用实验室搭建的船舶仿真平台，融入概率计算，模拟船舶摇摆、光照突变和负荷变化等情况，计算船舶在航线不同海域所接收到的光照强度，研究了在引入FESS前后船舶的暂态特性，验证飞轮储能系统的准确性与可行性。最后，利用粒子群算法，对FESS的储能容量与光伏阵列输出功率之间进行了优化匹配，节省了开支。 |
| 作者： | 王钊 |
| 专业： | 电气工程及其自动化 |
| 导师： | 程鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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