船舶新能源供電應用技術分析

易飛 程靚

摘 要：目前，全球都處于能源危機中，為了避免能源危機對人們的生活造成嚴重影響，各類新能源被不斷開發出來。在此背景下，船舶新能源供電應用技術已成為新能源研究人員的重點研究對象。通過對淡水湖船舶的特點進行充利用，使其與新能源相融合，實現供電目的，不但能夠促使新能源得到充分利用，同時也能夠有效降低環境污染等問題的發生，符合現代可持續發展的社會經濟發展理念。基于此，本文以船舶新能源供電應用技術進行簡要分析。

關鍵詞：淡水湖;船舶;新能源;供電技術

積極推廣資源節約以及綜合利用相關先進技術，大力提倡風能、太陽能、水能等新能源在淡水湖水上設施供電中的運用，是解決淡水湖水上設施對不可再生能源大量消耗，以及環境污染的必要措施。目前，我國淡水湖上也有諸多水上設施，這些設施在日常工作中需要大量用電，傳統發電機供電方式不僅會消耗大量不可再生能源，同時也會對環境造成嚴重污染，以及對工作人員造成不良影響。因此，必須尋找到合適的淡水湖水上設施的供電應用技術，以此確保水上設施在運行過程中能夠實現節能減排、綠色環保的用電目標，并解決該區域人們的用電煩惱。

一、船舶新能源的系統設計

所謂新能源，主要是指在新技術的基礎上，對可再生能源進行充分開發和利用，比如太陽能、風能以及水能等，其具有清潔高效的運用優勢，但是受到一定因素影響，現階段的應用還不是很全面。因此，為了確保船舶新能源供電應用技術得到廣泛運用，相關研究人員對其進行了深入研究。

關于淡水湖船舶上的新能源應用，主要可分為兩個方向：其一，對傳統能源的創新利用;其二，對可再生能源進行充分利用。本文主要是對應用于淡水湖船舶上的可再生能源進行分析研究，通過在船舶上安裝太陽能電池板，或者安裝風力發電機等方式，對太陽能、風能等可再生能源進行轉化，將其轉化為電能進行儲存;在船舶上的負載啟動之時，被儲存在蓄電池中的電能將通過逆變器逆變后供給船舶用電設備。

上文闡述的系統及船舶新能源系統，主要是由能量轉換裝置、最大功率捕獲裝置、逆變裝置以及能量儲備裝置等組成。

（一）風能發電技術分析

在對風力發電機單機功率大小進行選配的過程中，要根據所在區域的平均風速以及應用場合進行確定。由于風力發電機工作是通過風力帶動風車葉片旋轉來實現風力發電的，所以風力發電機的輸出功率與風速大小具有一定關系，也就表明發電機的電壓可能隨時發生變化。

（二）太陽能發電技術分析

地球所接收的太陽光并不是一個恒量，其會隨著時間的變化而發生變化，所以光伏發電的輸出電量也會受到一定影響，其會隨著太陽光強度的改變而發生改變。基于此，日照強度可以說是評價船舶太陽能發電水平的關鍵。

另外，在利用太陽能發電技術進行供電的過程中，太陽能電池板所接收的光并不一定是太陽光直接照射上的，也可能是各種反射過來的光線。基于此，日射強度=直射強度×入射角+亂射強度。

（三）船舶新能源供電系統各組成單元

在對船舶新能源供電應用技術進行分析的過程中，除了分析船舶常用新能源以外，還需要對船舶新能源供電系統各組成單元進行探究[1]。關于船舶新能源供電系統的組成單元，主要有以下幾個：

1、風力發電機。從新能源被提出開始，風能轉換系統就是一個有待提升的主流發電技術之一，而船舶新能源供電系統中額風力發電機，主要是將風能轉化為機械能，最后再通過發電機將其轉化為電能，以供系統供電使用。

2、太陽能電池板。該組成單元的作用主要是量太陽能轉化為電能，主要有薄膜光伏電池和晶體硅光伏電池兩種，較為常用的是晶體硅光伏電池。

3、風機控制器以及光伏控制器。該組成單元是船舶新能源供電系統的必要組成單元，主要是利用部分參數對風機轉子輸出電流進行有效控制，進而實現對風機轉速以及發電功率的控制目標。

4、匯流箱以及蓄電池組。在該組組成單元中，匯流箱的作用主要是將風光發電的電能匯聚到一起;而蓄電池的作用就是將其儲存起來，以及起到緩沖的作用。

5、逆變器。在船舶供電應用系統中，用電端的負載大多使用交流電，所以需要使用逆變器進行AC/DC轉換[2]。

6、配電單元。該組成單元的作用十分重要，主要是對逆變器中出來的交流電進行分類，并將其分送到用電器端，實現供電目標。

7、安全監測與控制模塊。該部分的組成單元主要是確保船舶新能源系統能夠安全運行，起到實時保護的作用。

二、船舶新能源供電應用技術的電能儲備與逆變分析

（一）蓄電池的選型和設計

風能、太陽能等新能源雖然具有可再生、環保等優勢，但是只能在有風、有陽光的前提下存在，因此也就需要對其進行儲備，以確保在沒有風、沒有陽光的時候滿足供電需求。基于此，相關研究人員需要對蓄電池進行合理選型和設計。

關于蓄電池的分類，較為常見的有膠體電池、鋰電池等。在對蓄電池進行選型時，需要對風光互補發電系統儲能要求進行充分考慮，并根據淡水湖的實際用電情況進行選擇。另外，還需要對蓄電池的容量進行充分考慮，比如船舶新能源供電系統能夠續航的天數等。

（二）逆變器的選型和設計

在對船舶新能源供電系統進行設計的過程中，除了要注重蓄電池的選型和設計外，還需要注重逆變器的選型和設計，要從能夠降低直流側電壓、減少漏電問題以及方便檢修等方面著手，以此確保其能夠在船舶新能源供電系統中有效運行[3]。

三、船舶新能源系統的安全監測與控制

（一）安全監測與控制系統構架

關于安全監測與控制系統的構架，主要是由分布式模擬、數字采集模塊、工控機、顯示屏、配電與安全執行機構組成。

（二）系統輸入輸出及監測保護功能設計

在對系統輸入輸出及監測保護功能進行設計的過程中，安全監測系統主要采用了三種采集信號模式，即模擬信號采集、數字信號采集以及通信數據。

安全監測系統在對風力發電信號進行采集時，主要采集風速、風機發電的直流電壓和電流等;在對太陽能發電信號進行采集時，主要有光伏電池組電壓和電流等;在對蓄電池充放電相關信號進行采集時，主要有蓄電池充電放電電流和蓄電池電壓等;在對逆變器信號進行采集時，主要有逆變輸出的電壓以及電流值等;在對配電盤配電狀態進行收集時，主要有各優先級配電的開關狀態等[4]。

結束語：

在各類新能源被不斷開發的背景下，船舶新能源供電應用技術的研究已成為重點，通過積極推廣資源節約以及綜合利用相關先進技術，大力提倡風能、太陽能、水能等新能源在淡水湖水上設施供電中的運用，不但能夠有效解決淡水湖水上設施對不可再生能源大量消耗的問題，同時也能夠有效降低環境污染問題，符合現代可持續發展理念。因此，也就需要相關工作人員能夠對其進行深入研究，挖掘出更多船舶新能源供電應用技術，使其價值得到充分發揮。

參考文獻：

[1]曾正洪. 淺析船舶節能減排技術的發展[J]. 科技經濟導刊，2020，28（20）：93.

[2]王國玲，何富橋，劉旭，李振宇，許順孝. 基于二階廣義積分器新能源船舶電網鎖相技術[J]. 電機與控制學報，2020，24（07）：147-155.

[3]麥克寧. 船舶輔機節能控制與管理技術研究[J]. 產業與科技論壇，2020，19（13）：46-47.

[4]王國玲，何富橋，劉旭，李振宇，許順孝. 基于二階廣義積分器新能源船舶交流電力系統鎖相技術[J]. 電機與控制學報，2019，25（06）：1-9.

作者簡介：

易飛，（1983.09-）男，云南澄江人，中國船舶重工集團公司750試驗場助理工程師：研究方向：船舶新能源運用