船舶新能源技術論文
船舶新能源技術論文
在能源危機和新能源開發的背景下，船舶新能源的應用問題成為學界關注的一個重點。這是學習啦小編為大家整理的船舶新能源技術論文，僅供參考!
船舶新能源技術論文篇一
船舶新能源供電應用技術分析
摘 要 在能源危機和新能源開發的背景下，船舶新能源的應用問題成為學界關注的一個重點。新能源有其開發利用上的優點，與船舶特點相結合，可滿足船舶供電等需求，實現能源的節約利用，同時可有效降低污染，實現社會經濟的可持續發展。文章從新能源在船舶上應用的優勢出發，在分析船舶新能源供電系統建設的基礎上，探討相關供電應用技術的問題。
關鍵詞 船舶;新能源;供電;應用技術
中圖分類號：U664 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597(2014)04-0103-01
1 新能源及其在船舶上應用的優點
隨著新能源不斷的開發和應用技術的推廣完善，將其應用于船舶成為一種發展趨勢，并且有著較為廣闊的前景。新能源應用于船舶有著諸多的優勢，這主要體現為以下幾個方面。
1)新能源應用與船舶能夠有效的實現成本的降低。新能源及其復合型新能源的推廣應用，能夠實現造船成本的降低。在船舶的設計和建造中，新能源的應用能夠將相關電器設備的電力來源由新能源或者是復合型的新能源來代替，實現船舶照明和應急系統供電形式的轉變，從而實現船舶能耗的降低。以新能源來代替傳統船舶供電設備，能夠有效的降低船舶的自身重量等，實現生產成本的總體降低。
2)新能源的應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實現環保的目的。新能源的優勢之一在于無污染，清潔性，將新能源應用于船舶供電時，能夠避免船舶供電所產生的大氣污染等。而這種新能源供電系統的建設和應用，有效的減少了傳統供電模式下對于人工的需求，降低了人工成本。利用新能源實現船舶供電，能夠傳統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，實現供電的安全。
3)新能源的來源豐富，供應充足。當前開發利用的風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和利用能夠有效的保證供電機組的持續運作，以蓄電池的形式來實現對電能的存儲，保證供電的持續性和對新能源的有效利用。
4)新能源廣闊的應用范圍為其在船舶供電系統中的應用提供了條件。將新能源應用于船舶中，可以不受環境等影響，實現船舶供電的持續性。在船舶供電系統的設計時，根據船舶條件及其供電方式的設計，選擇應用風能或者太陽能或者將兩者綜合應用，對供電能蓄積方式進行科學的設計，保證任何環境下都能夠實現電能的持續供應，保證供電的充足。
2 新能源發電應用系統
為保證船舶供電的持續性和安全性，便要在船舶設計的時對于供電體系做出科學合理的設計，從發電能源的選擇出發，設計科學的電能采集系統和供電系統，實現新能源的充分利用。
從當前船舶供電系統建設情況看，一般是利用風能或者是太陽能資源進行發電來滿足船舶的用電需求。具體系統的建設時，采用風光互補的發電系統，即在船舶上安裝太陽能裝置的同時也設置風力發電裝置，通過兩者的結合應用來實現船舶的供電。這兩種裝置能夠實現對光照和風力的充分應用，能夠有效的滿足船舶的用電需求。在該系統建設中，需要一定的風力發電機，同時要設置相應的太陽能電池板，并且配置相應的風力發電控制器以及光伏發電控制器等，實現對風力發電和太陽能發電的有效控制，此外，還要建設與電能想匹配的蓄電池組，實現對發電機組所發電能的及時有效的存儲。
在船舶發電系統建設時，要對每個構成部件進行精心的選擇和設計，保證供電的持續性和安全性。對于太陽能電池板的選擇，要從行業發展的前瞻角度出發，選擇具有較好的環境適應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性，使其能夠更好的滿足發電和供電的需求。對于控制器的選擇上，根據風力發電所需構建的相關參數，選擇較好的構建，實現對風機的有效控制，從而保證風力發電機電流輸出的持續性和穩定性，有效的控制風機的速度和發電功率。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系出發，選擇能夠性能較好的控制器，實現對太陽能發電的有效控制。而對于蓄電池的選擇上，對于電池的容量等予以充分考慮，保證發電系統所產生的電力能夠及時予以儲存，同時能夠實現供電補償的效果。
此外，要注意供電系統安全監測和控制相關模塊的建設。在新能源供電系統建設中，供用電的安全也是不同忽視的，通過安全監測與控制模塊的建設，能夠實現對新能源系統安全的實施維護。該模塊通過對新能源供電系統平臺實時監測，對相關數據進行綜合分析的基礎上，及時發現系統運行中的一些故障，從而采取有效措施進行解決，保證供電系統的正常運作。
3 船舶新能源供電應用的技術分析
新能源應用于船舶供電中時，在供電系統建設中除了注重相關構件的選擇外，還應該注重所使用的技術方式。
為保證供電的持續性和安全性，要對發電機組的功率進行跟蹤觀察。綜合運用多種測量方法來獲取發電的功率，并且進行相應的計算分析，實現對太陽能光伏發電及其風力發電功率的跟蹤監測和控制，保證其在一定的限度范圍內，從而實現船舶用電的持續和安全。這一目標的實現要選擇恰當的方式，對系統控制器的運作等實現有效的控制，保證發電機的轉速和功率都處于可控范圍內，實現供電的可控制性。
供電系統建設的另一技術要點是對于電能的儲存和異變等問題的處理。在新能源供電系統中所產生的電能儲存有化學電能儲存和直接儲存的區別，前者是將電能轉化為化學能的形式進行儲存，比如蓄電池的形式，后者是以超級電容的方式來對電能進行儲存。因此，在蓄電池的選型設計時，便要充分考慮船舶新能源發電中可能出現的各種問題，培養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使用中的供電量等，為船舶用電的持續性提供保障。
船舶新能源供電應用中的技術，還應該包括供電系統的安全維護。對于新能源應用中可能出現的問題做出科學合理的應急預案，及時解決風力發電和太陽能光伏發電中的一些技術盲點問題，對于系統構件的故障進行及時的修復，保證供電的持續性和用電的安全性。
參考文獻
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船舶新能源技術論文篇二
談新能源在船舶上應用的現狀和展望
摘 要：全球性的能源危機，新能源的開發和利用，是未來人類社會發展進程中需要面對和解決的重要問題之一。在船舶上如何應用新能源代替老式的能源，同樣是未來船舶發展的首要課題和必然趨勢。本文主要闡述新能源在船舶上應用的優勢和特點，以及新能源在船舶取得的成就和展望。
關鍵詞：新能源 船舶 發展 應用
1.前言
雖然人類已經發現和發明許多新能源，這些新能源主要有：風能，太陽能，水能，地熱能，核能，生物質能等多種形式的能源，但大部分新能源還沒有被廣泛的使用，許多新能源還處在研究和開發階段，船舶行業同樣需要面對著這一問題。事實上新能源的發展和利用將是人類社會和船舶行業發展主要依靠的支柱。
2.新能源的特點和優勢
新能源或復合新能源在船舶上應用有許多獨特的特點和優勢，這些特點和優勢是老式能源無法比擬。
2.1降低造船的成本
使用新能源或復合新型能源，將大大降低造船成本。因為在船舶建造前的初期階段主要是進行船舶技術準備，包括根據規格書和總布置圖及其他方面技術要求設計圖紙，確定建造方案。設計圖紙主要有船體，輪機，電氣，涂裝等各專業設計。如果新能源或復合新能源轉換成電能，在船舶上使用，我們可以大膽的把電氣設計方面分成兩大部分，一部分船舶電氣設備主要由新型能源或復合新型能源轉化成的電能供電，另一部分船舶電氣設備主要由發電機供電。在新能源或復合型新能源轉化成電能供電的系統有：照明系統，應急照明系統，船舶上船員上生活的電氣設備，內通系統，報警系統等。如果把這部分轉化的電能再通過逆變，升壓，調頻或變壓器等轉換后，它可以用來控制部分電力設備，例如甲板機械，機艙內部分泵蒲設備等。由發電機負責供電的主要設備為船舶上大型的，重要的設備，例如主機，錨機，舵機，首側推等設備。我們也可以把新能源或復合新能源轉換成的電能作為備用主電源或備用應急電源在船上使用。通過上述分類和計算，一艘船舶發電機組容量就可以減少到原來容量的70%或60%。于此同時由于發電機組容量的減少，與之配套的啟動系統，管路系統，及配電系統都相應的減少或降低。甚至有的船舶可以達到整船采用新能源或復合新能源轉換成的電能，完全替代發電機組，使整個造船成本相應降低，例如，由長航集團上海寶江實業的“長輪29004囤船”采用風能驅動技術，裝備了上海龍泰節能工程有限公司自主設計研發制造的龍泰牌5-2000KW系列風力發電機應用系統，并圓滿運行成功。該船如果采用柴油發電機作為供電系統，設備成本為7.5萬元，每年運行成本約13.8萬元，柴油按照市場價格7300元/噸計算費用約9.5萬元，機油1.8萬元，維修保養費用2.5萬元，機械師工資4.5萬元，如果改為風力發電系統，設備安裝費用總計26萬元，使用費用每年不到2萬元，按照使用20年折舊計算：柴油發電供電系統的費用為240萬元，風力發電運行20年費用為80萬元。后來在使用中的實踐證明該船每年直接節約成本8.7萬元，不足三年就可以全部收回成本。按照使用20年計算就可以節約柴油240噸，相當于349.8噸標準煤，直接產生經濟效益280萬余元。因此受到船東歡迎。
2.2 環保，安全，降低人力，提高船舶利用率
使用新能源或復合新能源轉換成的電能，具有無噪音，無污染，清潔的優點。例如，用太陽能電池取代發電機，使光能直接轉換成電能。在供電給全船電氣設備時，沒有很大噪音產生，使船員在船上能有一個安靜的工作環境和生活環境。如果采用柴油發電機組供電，那么副機在轉動過程中產生很大噪音，影響船員休息和在機艙內工作，時間長了還會影響船員的聽力和壽命。同樣在船上使用太陽能等新型能源或復合新型能源直接轉換成的電能，再把這些電能轉換成直流電源和應急直流電源，就可以替換船上經常使用的蓄電池。因為在船上使用蓄電池組做為直流電源或直流應急電源時有許多缺點：
(1)蓄電池在使用和維護過程中會揮發出有一種腐蝕性極強的氣體，它會嚴重腐蝕船上的設備，縮短設備使用壽命，影響設備正常使用，影響工作環境。
(2)蓄電池所揮發出的氣體具有比較低的爆炸極限，如果遇到火星或高溫的情況下，極易發生爆炸等事故，嚴重影響船舶安全。
(3)蓄電池在平常需要船員進行維護和保養，例如給蓄電池充電，檢查電池液容量，檢查蓄電池比重，檢查蓄電池接觸情況，檢查蓄電池外觀是否開裂等問題，這樣需要耗費一定的人力和物力。
(4)由于蓄電池的特殊性能，因此船上都有專門的蓄電池室。蓄電池室的位置要求比較高，例如需要通風好，空氣流通好，周圍沒有高溫或有火星產生的設備等。蓄電池室的配置也要求非常高，例如有專門的防爆性能照明燈具，開關要安裝在蓄電池室的外面。通風機為防爆型電機。充電機應該與蓄電池室分開存放。蓄電池需要安放在專門的蓄電池盒內，蓄電池需要通風系統等。如果采用新型能源或復合新型能源轉換成的電能，再轉換成直流電壓將解決蓄電池在使用中存在的不足。這樣降低船舶使用過程中成本，提高船舶使用率，又保證船舶安全，解決環境污染的問題。2.3 取之不盡，用之不竭
使用新型能源或復合新型能源具有取之不盡，用之不竭的優點。我們知道發電機組在供電過程中需要副機保持連續運轉，在運轉中需要不斷消耗燃油，滑油等燃料。如果沒有這些燃料的供應，副機就無法運轉，發電機也就無法供電給全船，導致船舶無法航行和使用。又例如蓄電池在船上使用一定時間后需要重新充電，然后才能繼續使用，否則無法繼續供電給船上的直流用電設備。蓄電池在使用一定時間后需要更換新的蓄電池，否則達到它的使用壽命，就無法供電給用電設備。而使用太陽能和風能或復合新型能源轉換的電能將徹底解決上述設備在使用中存在的不足，只要能的轉換設備正常工作，穩定的新型能源或復合新型能源可以保證電源會連續不斷的提供給船上使用。2.4應用范圍廣泛
在船上使用新型能源或復合新型能源可以不受環境條件的限制，隨時保證電源的持續供電。例如，在船上使用發電機組對周圍環境就有特別要求：如周圍環境溫度為45攝氏度，縱傾為15度道25度，橫傾為15度到25度，相對濕度為60%等。如果超過這些條件的要求，發電機組將無法正常工作。另外，有的發電機組為了解決部分環境的要求，增加一些配置，例如，有的發電機組加裝電熱器，這樣在濕度比較大的情況下可以先給發電機組加熱一段時間后再啟動發電機，而且加熱線路與發電機組的啟動線路聯鎖，這樣就影響發電機使用的方便。使用新型能源特別是復合新型能源，除了不受上述環境要求外，還可以根據使用環境的不同而采用不同的形式能源，例如天氣晴朗，陽光充足，我們就可以使用太陽能轉換為電能的形式;如果天氣不好，風比較大時，我們就可以使用風能轉換為電能的形式;如果上述天氣條件都不具備時，我們可以采用核能或水能的形式轉換為電能，保證復合新能源能夠充足的隨時供電給船上。總之，采用新能源或復合新能源形式，將使人類徹底擺脫客觀環境對人類使用能源的約束，使人類更好的在船上生活。例如，在2000年澳大利亞開發出世界上第一艘商用太陽能和風能混合動力雙體客船，是一種即可以單獨使用太陽能轉換為電能的形式，也可以單獨使用風能的形式，還可以兩種能源復合使用的新型船舶。
3 .結束語
由于船舶的結構復雜，結構有限，如果采用普通的能源轉換設備，將影響船舶使用。轉換成的電能或動能非常有限，不能滿足船舶上更多設備的使用。如何更有效的改進能源轉換設備，也是人類正在研究的一個課題，例如在如何利用太陽能方面，甚至有的專家和學者提出采用納米技術生產能源轉換材料，這樣可以大大節省能源轉換設備使用空間，提高新型能源的利用率;在風能轉換形式上進行修改，以保證能更好的轉換更多的電能;在利用核能和氫能方面，人類也同樣在尋求利用最小的空間，采用更新和更有效的方法和手段轉換更多電能。
世界各國都在加強新型能源或復合新型能源在船舶上應用的研究，已經取得了很多成功。雖然目前還有許多不足的地方和困難，但是隨著人類的不懈努力，新能源或復合新能源必然在未來船舶上得到廣泛應用。另外，新能源或復合新能源在船上的應用，也給世界幾大船級社例如：美國船級社，法國船級社，英國船級社，中國船級社等帶來革命性的變化，許多新的內容需要補充到規范當中，特別是輪機，電氣等方面需要制定出新的標準，新的規范和新的工藝。以滿足新能源或復合新能源在船舶上使用。
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