详情

原文传递船舶光伏并网策略仿真研究

论文题名：	船舶光伏并网策略仿真研究
关键词：	船舶电站;光伏并网;双闭环控制;功率分配;发电机组
摘要：	世界经济的发展加速了化石燃料的消耗，环境问题日益成为人们关注的焦点，因此引进新能源迫在眉睫。对于船舶行业来说亦是如此，国际海事组织逐渐提高船舶的排放标准，低效率、高污染的船舶终将被淘汰。有鉴于此，将新能源发电装置引入船舶电力系统以降低化石燃料供电的比重是一种新的尝试。但由于外界环境的影响，新能源供电自身的随机性降低了船舶电网运行的稳定性。本文以光伏能源在船舶上的应用为研究对象，以在保证电网稳定性的前提下提高光伏能源供电比重与提高柴油发电机组燃油效率为目标。为了达成这一目标，既要有有效的底层控制，又要有合理的上层应用。控制层面主要解决光伏阵列对光能利用效率最大化问题、光伏能源并网的电能质量问题和并网后整个电力系统运行稳定性的问题；应用层面则需要设计一种功率分配策略解决光伏能源与柴油发电机电能合理分配问题。基于上述问题，本文主要研究内容如下：　　针对光伏阵列输出功率因受到光照和负载影响而对光能的利用效率没有达到最大化的问题，本文分别采用扰动观测法和电导增量法实现了光伏阵列的最大功率跟踪控制。仿真结果表明，光照突变时，采用扰动观测法的最大功率跟踪方法略优于电导增量法。　　针对提高光伏能源并网的电能质量问题，本文对并网逆变器采用基于电网电压前馈的电压电流双闭环的控制策略，对逆变器进行恒功率控制。仿真结果表明，当光照发生突变时，逆变器输入侧电压瞬时波动后能够快速回归到参考值，逆变器输出电流与电网电压同频同向，输出功率稳定到一个新的值，验证了控制策略的有效性。　　针对光伏发电装置并入船舶电力系统的稳定性问题，本文对含有光伏、储能的船舶电力系统进行建模，将上述逆变器控制略运用到船舶中，仿真验证在光照条件和负载突变的情况下，船舶电网电压与频率的波动均在允许范围内，并网电流谐波畸变率远远小于《钢质海船入级规范》的标准。　　针对光伏能源与柴油发电机电能合理分配问题，本文对传统逻辑门限功率分配策略进行改进，提出一种可变逻辑门限的功率分配策略；并结合一艘排水量为3万吨货轮航行状态时发电机和负载的运行情况，通过仿真验证了该船在不同蓄电池荷电状态时，加入光伏发电系统后能够提高船舶柴油机燃油效率，达到节能减排的目的。
作者：	徐富鑫
专业：	船舶与海洋工程
导师：	张春来
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2021