船舶新能源技術(shù)論文
船舶新能源技術(shù)論文
在能源危機(jī)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。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的船舶新能源技術(shù)論文，僅供參考!
船舶新能源技術(shù)論文篇一
船舶新能源供電應(yīng)用技術(shù)分析
摘 要 在能源危機(jī)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(jì)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(jī)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(bǔ)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(jī)，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(jī)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(jī)的有效控制，從而保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流輸出的持續(xù)性和穩(wěn)定性，有效的控制風(fēng)機(jī)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(bǔ)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(hù)。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(jī)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)姆绞剑瑢ο到y(tǒng)控制器的運作等實現(xiàn)有效的控制，保證發(fā)電機(jī)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(hù)。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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船舶新能源技術(shù)論文篇二
談新能源在船舶上應(yīng)用的現(xiàn)狀和展望
摘 要：全球性的能源危機(jī)，新能源的開發(fā)和利用，是未來人類社會發(fā)展進(jìn)程中需要面對和解決的重要問題之一。在船舶上如何應(yīng)用新能源代替老式的能源，同樣是未來船舶發(fā)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(yīng)用的優(yōu)勢和特點，以及新能源在船舶取得的成就和展望。
關(guān)鍵詞：新能源 船舶 發(fā)展 應(yīng)用
1.前言
雖然人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明許多新能源，這些新能源主要有：風(fēng)能，太陽能，水能，地?zé)崮?，核能，生物質(zhì)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(fā)階段，船舶行業(yè)同樣需要面對著這一問題。事實上新能源的發(fā)展和利用將是人類社會和船舶行業(yè)發(fā)展主要依靠的支柱。
2.新能源的特點和優(yōu)勢
新能源或復(fù)合新能源在船舶上應(yīng)用有許多獨特的特點和優(yōu)勢，這些特點和優(yōu)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(fù)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(jìn)行船舶技術(shù)準(zhǔn)備，包括根據(jù)規(guī)格書和總布置圖及其他方面技術(shù)要求設(shè)計圖紙，確定建造方案。設(shè)計圖紙主要有船體，輪機(jī)，電氣，涂裝等各專業(yè)設(shè)計。如果新能源或復(fù)合新能源轉(zhuǎn)換成電能，在船舶上使用，我們可以大膽的把電氣設(shè)計方面分成兩大部分，一部分船舶電氣設(shè)備主要由新型能源或復(fù)合新型能源轉(zhuǎn)化成的電能供電，另一部分船舶電氣設(shè)備主要由發(fā)電機(jī)供電。在新能源或復(fù)合型新能源轉(zhuǎn)化成電能供電的系統(tǒng)有：照明系統(tǒng)，應(yīng)急照明系統(tǒng)，船舶上船員上生活的電氣設(shè)備，內(nèi)通系統(tǒng)，報警系統(tǒng)等。如果把這部分轉(zhuǎn)化的電能再通過逆變，升壓，調(diào)頻或變壓器等轉(zhuǎn)換后，它可以用來控制部分電力設(shè)備，例如甲板機(jī)械，機(jī)艙內(nèi)部分泵蒲設(shè)備等。由發(fā)電機(jī)負(fù)責(zé)供電的主要設(shè)備為船舶上大型的，重要的設(shè)備，例如主機(jī)，錨機(jī)，舵機(jī)，首側(cè)推等設(shè)備。我們也可以把新能源或復(fù)合新能源轉(zhuǎn)換成的電能作為備用主電源或備用應(yīng)急電源在船上使用。通過上述分類和計算，一艘船舶發(fā)電機(jī)組容量就可以減少到原來容量的70%或60%。于此同時由于發(fā)電機(jī)組容量的減少，與之配套的啟動系統(tǒng)，管路系統(tǒng)，及配電系統(tǒng)都相應(yīng)的減少或降低。甚至有的船舶可以達(dá)到整船采用新能源或復(fù)合新能源轉(zhuǎn)換成的電能，完全替代發(fā)電機(jī)組，使整個造船成本相應(yīng)降低，例如，由長航集團(tuán)上海寶江實業(yè)的“長輪29004囤船”采用風(fēng)能驅(qū)動技術(shù)，裝備了上海龍?zhí)┕?jié)能工程有限公司自主設(shè)計研發(fā)制造的龍?zhí)┡?-2000KW系列風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，并圓滿運行成功。該船如果采用柴油發(fā)電機(jī)作為供電系統(tǒng)，設(shè)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(jī)油1.8萬元，維修保養(yǎng)費用2.5萬元，機(jī)械師工資4.5萬元，如果改為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，設(shè)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(fā)電供電系統(tǒng)的費用為240萬元，風(fēng)力發(fā)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(jié)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(jié)約柴油240噸，相當(dāng)于349.8噸標(biāo)準(zhǔn)煤，直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益280萬余元。因此受到船東歡迎。
2.2 環(huán)保，安全，降低人力，提高船舶利用率
使用新能源或復(fù)合新能源轉(zhuǎn)換成的電能，具有無噪音，無污染，清潔的優(yōu)點。例如，用太陽能電池取代發(fā)電機(jī)，使光能直接轉(zhuǎn)換成電能。在供電給全船電氣設(shè)備時，沒有很大噪音產(chǎn)生，使船員在船上能有一個安靜的工作環(huán)境和生活環(huán)境。如果采用柴油發(fā)電機(jī)組供電，那么副機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生很大噪音，影響船員休息和在機(jī)艙內(nèi)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(fù)合新型能源直接轉(zhuǎn)換成的電能，再把這些電能轉(zhuǎn)換成直流電源和應(yīng)急直流電源，就可以替換船上經(jīng)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(yīng)急電源時有許多缺點：
(1)蓄電池在使用和維護(hù)過程中會揮發(fā)出有一種腐蝕性極強(qiáng)的氣體，它會嚴(yán)重腐蝕船上的設(shè)備，縮短設(shè)備使用壽命，影響設(shè)備正常使用，影響工作環(huán)境。
(2)蓄電池所揮發(fā)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(fā)生爆炸等事故，嚴(yán)重影響船舶安全。
(3)蓄電池在平常需要船員進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，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(fēng)好，空氣流通好，周圍沒有高溫或有火星產(chǎn)生的設(shè)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(guān)要安裝在蓄電池室的外面。通風(fēng)機(jī)為防爆型電機(jī)。充電機(jī)應(yīng)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(nèi)，蓄電池需要通風(fēng)系統(tǒng)等。如果采用新型能源或復(fù)合新型能源轉(zhuǎn)換成的電能，再轉(zhuǎn)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(huán)境污染的問題。2.3 取之不盡，用之不竭
使用新型能源或復(fù)合新型能源具有取之不盡，用之不竭的優(yōu)點。我們知道發(fā)電機(jī)組在供電過程中需要副機(jī)保持連續(xù)運轉(zhuǎn)，在運轉(zhuǎn)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(yīng)，副機(jī)就無法運轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)也就無法供電給全船，導(dǎo)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(xù)使用，否則無法繼續(xù)供電給船上的直流用電設(shè)備。蓄電池在使用一定時間后需要更換新的蓄電池，否則達(dá)到它的使用壽命，就無法供電給用電設(shè)備。而使用太陽能和風(fēng)能或復(fù)合新型能源轉(zhuǎn)換的電能將徹底解決上述設(shè)備在使用中存在的不足，只要能的轉(zhuǎn)換設(shè)備正常工作，穩(wěn)定的新型能源或復(fù)合新型能源可以保證電源會連續(xù)不斷的提供給船上使用。2.4應(yīng)用范圍廣泛
在船上使用新型能源或復(fù)合新型能源可以不受環(huán)境條件的限制，隨時保證電源的持續(xù)供電。例如，在船上使用發(fā)電機(jī)組對周圍環(huán)境就有特別要求：如周圍環(huán)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(fā)電機(jī)組將無法正常工作。另外，有的發(fā)電機(jī)組為了解決部分環(huán)境的要求，增加一些配置，例如，有的發(fā)電機(jī)組加裝電熱器，這樣在濕度比較大的情況下可以先給發(fā)電機(jī)組加熱一段時間后再啟動發(fā)電機(jī)，而且加熱線路與發(fā)電機(jī)組的啟動線路聯(lián)鎖，這樣就影響發(fā)電機(jī)使用的方便。使用新型能源特別是復(fù)合新型能源，除了不受上述環(huán)境要求外，還可以根據(jù)使用環(huán)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(zhuǎn)換為電能的形式;如果天氣不好，風(fēng)比較大時，我們就可以使用風(fēng)能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為電能，保證復(fù)合新能源能夠充足的隨時供電給船上?？傊捎眯履茉椿驈?fù)合新能源形式，將使人類徹底擺脫客觀環(huán)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(fā)出世界上第一艘商用太陽能和風(fēng)能混合動力雙體客船，是一種即可以單獨使用太陽能轉(zhuǎn)換為電能的形式，也可以單獨使用風(fēng)能的形式，還可以兩種能源復(fù)合使用的新型船舶。
3 .結(jié)束語
由于船舶的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)有限，如果采用普通的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，將影響船舶使用。轉(zhuǎn)換成的電能或動能非常有限，不能滿足船舶上更多設(shè)備的使用。如何更有效的改進(jìn)能源轉(zhuǎn)換設(shè)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(xué)者提出采用納米技術(shù)生產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換材料，這樣可以大大節(jié)省能源轉(zhuǎn)換設(shè)備使用空間，提高新型能源的利用率;在風(fēng)能轉(zhuǎn)換形式上進(jìn)行修改，以保證能更好的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換更多電能。
世界各國都在加強(qiáng)新型能源或復(fù)合新型能源在船舶上應(yīng)用的研究，已經(jīng)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(fù)合新能源必然在未來船舶上得到廣泛應(yīng)用。另外，新能源或復(fù)合新能源在船上的應(yīng)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(nèi)容需要補(bǔ)充到規(guī)范當(dāng)中，特別是輪機(jī)，電氣等方面需要制定出新的標(biāo)準(zhǔn)，新的規(guī)范和新的工藝。以滿足新能源或復(fù)合新能源在船舶上使用。
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