船舶新能源供电应用技术分析

易飞 程靓

摘 要：目前，全球都处于能源危机中，为了避免能源危机对人们的生活造成严重影响，各类新能源被不断开发出来。在此背景下，船舶新能源供电应用技术已成为新能源研究人员的重点研究对象。通过对淡水湖船舶的特点进行充利用，使其与新能源相融合，实现供电目的，不但能够促使新能源得到充分利用，同时也能够有效降低环境污染等问题的发生，符合现代可持续发展的社会经济发展理念。基于此，本文以船舶新能源供电应用技术进行简要分析。

关键词：淡水湖;船舶;新能源;供电技术

积极推广资源节约以及综合利用相关先进技术，大力提倡风能、太阳能、水能等新能源在淡水湖水上设施供电中的运用，是解决淡水湖水上设施对不可再生能源大量消耗，以及环境污染的必要措施。目前，我国淡水湖上也有诸多水上设施，这些设施在日常工作中需要大量用电，传统发电机供电方式不仅会消耗大量不可再生能源，同时也会对环境造成严重污染，以及对工作人员造成不良影响。因此，必须寻找到合适的淡水湖水上设施的供电应用技术，以此确保水上设施在运行过程中能够实现节能减排、绿色环保的用电目标，并解决该区域人们的用电烦恼。

一、船舶新能源的系统设计

所谓新能源，主要是指在新技术的基础上，对可再生能源进行充分开发和利用，比如太阳能、风能以及水能等，其具有清洁高效的运用优势，但是受到一定因素影响，现阶段的应用还不是很全面。因此，为了确保船舶新能源供电应用技术得到广泛运用，相关研究人员对其进行了深入研究。

关于淡水湖船舶上的新能源应用，主要可分为两个方向：其一，对传统能源的创新利用;其二，对可再生能源进行充分利用。本文主要是对应用于淡水湖船舶上的可再生能源进行分析研究，通过在船舶上安装太阳能电池板，或者安装风力发电机等方式，对太阳能、风能等可再生能源进行转化，将其转化为电能进行储存;在船舶上的负载启动之时，被储存在蓄电池中的电能将通过逆变器逆变后供给船舶用电设备。

上文阐述的系统及船舶新能源系统，主要是由能量转换装置、最大功率捕获装置、逆变装置以及能量储备装置等组成。

（一）风能发电技术分析

在对风力发电机单机功率大小进行选配的过程中，要根据所在区域的平均风速以及应用场合进行确定。由于风力发电机工作是通过风力带动风车叶片旋转来实现风力发电的，所以风力发电机的输出功率与风速大小具有一定关系，也就表明发电机的电压可能随时发生变化。

（二）太阳能发电技术分析

地球所接收的太阳光并不是一个恒量，其会随着时间的变化而发生变化，所以光伏发电的输出电量也会受到一定影响，其会随着太阳光强度的改变而发生改变。基于此，日照强度可以说是评价船舶太阳能发电水平的关键。

另外，在利用太阳能发电技术进行供电的过程中，太阳能电池板所接收的光并不一定是太阳光直接照射上的，也可能是各种反射过来的光线。基于此，日射强度=直射强度×入射角+乱射强度。

（三）船舶新能源供电系统各组成单元

在对船舶新能源供电应用技术进行分析的过程中，除了分析船舶常用新能源以外，还需要对船舶新能源供电系统各组成单元进行探究[1]。关于船舶新能源供电系统的组成单元，主要有以下几个：

1、风力发电机。从新能源被提出开始，风能转换系统就是一个有待提升的主流发电技术之一，而船舶新能源供电系统中额风力发电机，主要是将风能转化为机械能，最后再通过发电机将其转化为电能，以供系统供电使用。

2、太阳能电池板。该组成单元的作用主要是量太阳能转化为电能，主要有薄膜光伏电池和晶体硅光伏电池两种，较为常用的是晶体硅光伏电池。

3、风机控制器以及光伏控制器。该组成单元是船舶新能源供电系统的必要组成单元，主要是利用部分参数对风机转子输出电流进行有效控制，进而实现对风机转速以及发电功率的控制目标。

4、汇流箱以及蓄电池组。在该组组成单元中，汇流箱的作用主要是将风光发电的电能汇聚到一起;而蓄电池的作用就是将其储存起来，以及起到缓冲的作用。

5、逆变器。在船舶供电应用系统中，用电端的负载大多使用交流电，所以需要使用逆变器进行AC/DC转换[2]。

6、配电单元。该组成单元的作用十分重要，主要是对逆變器中出来的交流电进行分类，并将其分送到用电器端，实现供电目标。

7、安全监测与控制模块。该部分的组成单元主要是确保船舶新能源系统能够安全运行，起到实时保护的作用。

二、船舶新能源供电应用技术的电能储备与逆变分析

（一）蓄电池的选型和设计

风能、太阳能等新能源虽然具有可再生、环保等优势，但是只能在有风、有阳光的前提下存在，因此也就需要对其进行储备，以确保在没有风、没有阳光的时候满足供电需求。基于此，相关研究人员需要对蓄电池进行合理选型和设计。

关于蓄电池的分类，较为常见的有胶体电池、锂电池等。在对蓄电池进行选型时，需要对风光互补发电系统储能要求进行充分考虑，并根据淡水湖的实际用电情况进行选择。另外，还需要对蓄电池的容量进行充分考虑，比如船舶新能源供电系统能够续航的天数等。

（二）逆变器的选型和设计

在对船舶新能源供电系统进行设计的过程中，除了要注重蓄电池的选型和设计外，还需要注重逆变器的选型和设计，要从能够降低直流侧电压、减少漏电问题以及方便检修等方面着手，以此确保其能够在船舶新能源供电系统中有效运行[3]。

三、船舶新能源系统的安全监测与控制

（一）安全监测与控制系统构架

关于安全监测与控制系统的构架，主要是由分布式模拟、数字采集模块、工控机、显示屏、配电与安全执行机构组成。

（二）系统输入输出及监测保护功能设计

在对系统输入输出及监测保护功能进行设计的过程中，安全监测系统主要采用了三种采集信号模式，即模拟信号采集、数字信号采集以及通信数据。

安全监测系统在对风力发电信号进行采集时，主要采集风速、风机发电的直流电压和电流等;在对太阳能发电信号进行采集时，主要有光伏电池组电压和电流等;在对蓄电池充放电相关信号进行采集时，主要有蓄电池充电放电电流和蓄电池电压等;在对逆变器信号进行采集时，主要有逆变输出的电压以及电流值等;在对配电盘配电状态进行收集时，主要有各优先级配电的开关状态等[4]。

结束语：

在各类新能源被不断开发的背景下，船舶新能源供电应用技术的研究已成为重点，通过积极推广资源节约以及综合利用相关先进技术，大力提倡风能、太阳能、水能等新能源在淡水湖水上设施供电中的运用，不但能够有效解决淡水湖水上设施对不可再生能源大量消耗的问题，同时也能够有效降低环境污染问题，符合现代可持续发展理念。因此，也就需要相关工作人员能够对其进行深入研究，挖掘出更多船舶新能源供电应用技术，使其价值得到充分发挥。

参考文献：

[1]曾正洪. 浅析船舶节能减排技术的发展[J]. 科技经济导刊，2020，28（20）：93.

[2]王国玲，何富桥，刘旭，李振宇，许顺孝. 基于二阶广义积分器新能源船舶电网锁相技术[J]. 电机与控制学报，2020，24（07）：147-155.

[3]麦克宁. 船舶辅机节能控制与管理技术研究[J]. 产业与科技论坛，2020，19（13）：46-47.

[4]王国玲，何富桥，刘旭，李振宇，许顺孝. 基于二阶广义积分器新能源船舶交流电力系统锁相技术[J]. 电机与控制学报，2019，25（06）：1-9.

作者简介：

易飞，（1983.09-）男，云南澄江人，中国船舶重工集团公司750试验场助理工程师：研究方向：船舶新能源运用