船舶新能源供電應(yīng)用技術(shù)分析

王欣+周慶飛+李彥軍

摘 要 在能源危機和新能源開發(fā)的背景下，船舶新能源的應(yīng)用問題成為學(xué)界關(guān)注的一個重點。新能源有其開發(fā)利用上的優(yōu)點，與船舶特點相結(jié)合，可滿足船舶供電等需求，實現(xiàn)能源的節(jié)約利用，同時可有效降低污染，實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。文章從新能源在船舶上應(yīng)用的優(yōu)勢出發(fā)，在分析船舶新能源供電系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，探討相關(guān)供電應(yīng)用技術(shù)的問題。

關(guān)鍵詞 船舶；新能源；供電；應(yīng)用技術(shù)

中圖分類號：U664 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0103-01

1 新能源及其在船舶上應(yīng)用的優(yōu)點

隨著新能源不斷的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)的推廣完善，將其應(yīng)用于船舶成為一種發(fā)展趨勢，并且有著較為廣闊的前景。新能源應(yīng)用于船舶有著諸多的優(yōu)勢，這主要體現(xiàn)為以下幾個方面。

1）新能源應(yīng)用與船舶能夠有效的實現(xiàn)成本的降低。新能源及其復(fù)合型新能源的推廣應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)造船成本的降低。在船舶的設(shè)計和建造中，新能源的應(yīng)用能夠?qū)⑾嚓P(guān)電器設(shè)備的電力來源由新能源或者是復(fù)合型的新能源來代替，實現(xiàn)船舶照明和應(yīng)急系統(tǒng)供電形式的轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)船舶能耗的降低。以新能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)船舶供電設(shè)備，能夠有效的降低船舶的自身重量等，實現(xiàn)生產(chǎn)成本的總體降低。

2）新能源的應(yīng)用能夠保證船舶供電的安全性，降低對于人力的需求并且能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保的目的。新能源的優(yōu)勢之一在于無污染，清潔性，將新能源應(yīng)用于船舶供電時，能夠避免船舶供電所產(chǎn)生的大氣污染等。而這種新能源供電系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，有效的減少了傳統(tǒng)供電模式下對于人工的需求，降低了人工成本。利用新能源實現(xiàn)船舶供電，能夠傳統(tǒng)供電形式下所帶來的噪聲污染和對工作人員身體健康的不良影響，實現(xiàn)供電的安全。

3）新能源的來源豐富，供應(yīng)充足。當(dāng)前開發(fā)利用的風(fēng)能和太陽能等資源具有取之不盡用之不竭的特點，在船舶供電中，對于該種新能源的充分開發(fā)和利用能夠有效的保證供電機組的持續(xù)運作，以蓄電池的形式來實現(xiàn)對電能的存儲，保證供電的持續(xù)性和對新能源的有效利用。

4）新能源廣闊的應(yīng)用范圍為其在船舶供電系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了條件。將新能源應(yīng)用于船舶中，可以不受環(huán)境等影響，實現(xiàn)船舶供電的持續(xù)性。在船舶供電系統(tǒng)的設(shè)計時，根據(jù)船舶條件及其供電方式的設(shè)計，選擇應(yīng)用風(fēng)能或者太陽能或者將兩者綜合應(yīng)用，對供電能蓄積方式進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，保證任何環(huán)境下都能夠?qū)崿F(xiàn)電能的持續(xù)供應(yīng)，保證供電的充足。

2 新能源發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)

為保證船舶供電的持續(xù)性和安全性，便要在船舶設(shè)計的時對于供電體系做出科學(xué)合理的設(shè)計，從發(fā)電能源的選擇出發(fā)，設(shè)計科學(xué)的電能采集系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，實現(xiàn)新能源的充分利用。

從當(dāng)前船舶供電系統(tǒng)建設(shè)情況看，一般是利用風(fēng)能或者是太陽能資源進(jìn)行發(fā)電來滿足船舶的用電需求。具體系統(tǒng)的建設(shè)時，采用風(fēng)光互補的發(fā)電系統(tǒng)，即在船舶上安裝太陽能裝置的同時也設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置，通過兩者的結(jié)合應(yīng)用來實現(xiàn)船舶的供電。這兩種裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對光照和風(fēng)力的充分應(yīng)用，能夠有效的滿足船舶的用電需求。在該系統(tǒng)建設(shè)中，需要一定的風(fēng)力發(fā)電機，同時要設(shè)置相應(yīng)的太陽能電池板，并且配置相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電控制器以及光伏發(fā)電控制器等，實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的有效控制，此外，還要建設(shè)與電能想匹配的蓄電池組，實現(xiàn)對發(fā)電機組所發(fā)電能的及時有效的存儲。

在船舶發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)時，要對每個構(gòu)成部件進(jìn)行精心的選擇和設(shè)計，保證供電的持續(xù)性和安全性。對于太陽能電池板的選擇，要從行業(yè)發(fā)展的前瞻角度出發(fā)，選擇具有較好的環(huán)境適應(yīng)性能和較好的電力歸集效果的太陽能電池板，保證光伏組件的先進(jìn)性，使其能夠更好的滿足發(fā)電和供電的需求。對于控制器的選擇上，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電所需構(gòu)建的相關(guān)參數(shù)，選擇較好的構(gòu)建，實現(xiàn)對風(fēng)機的有效控制，從而保證風(fēng)力發(fā)電機電流輸出的持續(xù)性和穩(wěn)定性，有效的控制風(fēng)機的速度和發(fā)電功率。而對于光伏控制器的選擇上，從而輸出電流與太陽能電池工作量的關(guān)系出發(fā)，選擇能夠性能較好的控制器，實現(xiàn)對太陽能發(fā)電的有效控制。而對于蓄電池的選擇上，對于電池的容量等予以充分考慮，保證發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電力能夠及時予以儲存，同時能夠?qū)崿F(xiàn)供電補償?shù)男Ч?/p>

此外，要注意供電系統(tǒng)安全監(jiān)測和控制相關(guān)模塊的建設(shè)。在新能源供電系統(tǒng)建設(shè)中，供用電的安全也是不同忽視的，通過安全監(jiān)測與控制模塊的建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對新能源系統(tǒng)安全的實施維護。該模塊通過對新能源供電系統(tǒng)平臺實時監(jiān)測，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中的一些故障，從而采取有效措施進(jìn)行解決，保證供電系統(tǒng)的正常運作。

3 船舶新能源供電應(yīng)用的技術(shù)分析

新能源應(yīng)用于船舶供電中時，在供電系統(tǒng)建設(shè)中除了注重相關(guān)構(gòu)件的選擇外，還應(yīng)該注重所使用的技術(shù)方式。

為保證供電的持續(xù)性和安全性，要對發(fā)電機組的功率進(jìn)行跟蹤觀察。綜合運用多種測量方法來獲取發(fā)電的功率，并且進(jìn)行相應(yīng)的計算分析，實現(xiàn)對太陽能光伏發(fā)電及其風(fēng)力發(fā)電功率的跟蹤監(jiān)測和控制，保證其在一定的限度范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)船舶用電的持續(xù)和安全。這一目標(biāo)的實現(xiàn)要選擇恰當(dāng)?shù)姆绞?，對系統(tǒng)控制器的運作等實現(xiàn)有效的控制，保證發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和功率都處于可控范圍內(nèi)，實現(xiàn)供電的可控制性。

供電系統(tǒng)建設(shè)的另一技術(shù)要點是對于電能的儲存和異變等問題的處理。在新能源供電系統(tǒng)中所產(chǎn)生的電能儲存有化學(xué)電能儲存和直接儲存的區(qū)別，前者是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的形式進(jìn)行儲存，比如蓄電池的形式，后者是以超級電容的方式來對電能進(jìn)行儲存。因此，在蓄電池的選型設(shè)計時，便要充分考慮船舶新能源發(fā)電中可能出現(xiàn)的各種問題，培養(yǎng)較好的能夠滿足電能儲存需求的蓄電池，保證多余電能得到及時有效的存儲。對于電池選擇時，充分考慮其容量、電能儲存的形式以及其在后續(xù)使用中的供電量等，為船舶用電的持續(xù)性提供保障。

船舶新能源供電應(yīng)用中的技術(shù)，還應(yīng)該包括供電系統(tǒng)的安全維護。對于新能源應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題做出科學(xué)合理的應(yīng)急預(yù)案，及時解決風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電中的一些技術(shù)盲點問題，對于系統(tǒng)構(gòu)件的故障進(jìn)行及時的修復(fù)，保證供電的持續(xù)性和用電的安全性。

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