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船舶光伏并网控制与能量管理研究
| 论文题名： | 船舶光伏并网控制与能量管理研究 |
| 关键词： | 船舶工程;光伏并网;虚拟同步发电机;能量管理策略 |
| 摘要： | 能源危机是人类在可持续发展道路上所面临的重要问题，以太阳能为代表的可再生能源，因其无污染、无噪声和维护简单等特点展现出无比广阔的发展空间与应用前景。近年来，随着国际海事组织和各国政府对船舶油耗和尾气排放问题重视程度的不断提高，将太阳能作为船舶主电源或辅助电源集成使用所具有的节能减排优势日渐凸显，并已引起航运界广泛的关注与研究。 根据电流流向的不同，光伏发电系统可分为离网和并网两种运行模式。相对离网系统而言，并网型光伏系统具有能源利用率高、供电范围广、便于实现综合能源调度管理等特点，成为光伏能源在船舶上应用发展的未来方向。本文以某汽车滚装船光伏发电系统为原型，在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了光伏-船电并网电力系统简化模型，开展了船舶光伏并网逆变控制策略和光伏能量管理等关键技术研究，主要完成了如下工作： 1、根据某型光伏电池板性能参数，建立了光伏电池PSCAD工程实用模型，通过仿真实验验证了环境参数改变对光伏电池输出特性所产生的影响，阐述了光伏最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的必要性及其原理，并通过搭建MPPT控制器仿真模型研究分析电导增量型MPPT追踪算法，结果表明该算法能够提升光伏的利用效率； 2、针对采用传统恒功率(Constant Power Control，PQ)控制策略逆变器与船舶电网并联运行时，存在惯性小、阻尼低且不易实现电网内光伏能源合理调度等问题，提出将虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator，VSG)技术引入船舶光伏并网逆变控制策略设计之中，通过深入分析虚拟惯量控制、下垂控制和双环解耦控制基本原理，设计了船舶VSG控制算法及控制流程； 3、针对VSG并网逆变器完成了硬件参数整定及模型搭建工作，结合同步发电机基本原理，搭建船舶同步发电机组仿真模型，并以此建立光伏-船电并网电力系统整体模型，分析了不同条件下船舶光伏并网系统的运行状况，仿真实验结果表明所提逆变控制策略能够有效提升并网系统稳定性及光伏能源可调度性； 4、为实现光伏能源与柴电能源的综合管理，搭建了光伏-船电微网系统三层控制体系，提出了基于改进型逻辑门限的能量管理策略，仿真实验结果表明该策略能够实现光-柴混合能源的高效利用；最后根据船舶光伏能量管理系统基本功能需求，完成了能量管理系统软硬件架构设计及系统实现。 |
| 作者： | 喻航 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 汤旭晶 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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