多能源船舶能量形式流通解析开题报告

全文总字数：7438字

1. 研究目的与意义（文献综述）

伴随着全球石油资源日益紧张以及世界各国对船舶节能减排方面的愈加重视，同时国际海事组织自第59次环保会后开始将新船能效设计指数作为船舶验收的重要指标，这一举措更加促进了新能源代替不可再生能源成为未来主要能源的趋势。为了应对诸如新船能效设计指数等环保强制要求，以及国际石油价格上涨的趋势，人们一直在寻求有效减少排放、降低能耗的途径。全球80%的货运能力主要由以柴油机为动力的船舶担负，这对环境造成了巨大污染，而新能源具有高效、清洁、可再生等特点，将新能源与担负着全球货运能力的船舶相结合是极具前景的应用场景。目前已经在船舶上成功应用的新能源有：太阳能、风能、燃料电池、生物质能、核能、天然气等^[1]。

自1995年以来，船舶推动动力技术逐步由柴油机直接推动向电力推动转变，电力推动系统根据组网技术可以分为交流组网技术和直流组网技术。相比于柴油机直接驱动，交流组网电力推动技术具有高燃料利用效率、高设备布置灵活度和高动态特性等优点^[2]。而发展比较晚的直流组网电力推动技术与交流组网相比，可以使原动机工作在最优能耗曲线上，如文献[3]中所验证的经过优化后的直流组网混合动力电动船舶相比于传统的交流组网技术能够节省15.3%的能耗，在综合经济性和降低设备体积等方面更具优势，是今后船舶电力组网技术的未来趋势。同时，相较于交流组网技术来说，直流组网技术对新能源以及储能系统的并网更加友好，因此多能源船舶应用直流组网技术是必然趋势，但直流组网电力推进技术在国内尚处于起步阶段。

目前，相较于电动汽车来说，有关电动船舶的研究起步较晚，研究内容较少，且电动船舶一般是参照电动汽车的划分方式分成纯电动、混合动力电动、燃料电池电动船舶等^[4]。对于多能源船舶来说，其属于混合动力以及燃料电池电动船舶行列。核能、生物质能等由于船舶体积、经济性等因素约束目前无法大规模应用，故多能源船舶上的新能源以太阳能、风能和燃料电池为代表，国内外已经在这些新能源与船舶电力系统结合上得到了较为深入的研究。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的基本内容

2.1.1 研究对象

以柴油发动机为核心的传统推进方式虽然具有功率密度大、中间环节少、能量损失小、额定工况下效率高等优点，但当轻载时，柴油发动机工作在非高效区，燃油利用率显著降低、噪声和排放污染物也急剧增加。特别是对于作业船、渡船、拖船、大型游轮等特殊船舶来说，它们的负载状况经常变动或较长时间处于轻载，使用传统推进方式难以满足船舶经济和环保的要求。

3. 研究计划与安排

第1周撰写并完成开题报告，以及完成文献翻译。

第2周 修改、完善开题报告，进行开题答辩，主要对研究意义、实现目标、完成内容、技术路线进行论述，重点是对多能源船舶、各种能量在综合能源系统中的输运、存储和转换规律进行分析。

第3周 撰写毕业设计论文目录。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]傅清钰. 多能源船舶微网功率分配控制策略研究[d]. 集美大学，2016.

[2]杨光，牟照欣，吴迪，等. 船舶直流组网电力推进技术发展优势[j]. 舰船科学技术，2017, 39(13): 8-14.

[3]zahedib, norum l e, ludvigsen k b. optimized efficiency of all-electric ships by dchybrid power systems[j]. journal of power sources, 2014, 255: 341-354.