太阳能在船舶中的应用.docx

太阳能在船舶中应用的设想因为大中型电动主机船舶排水量较大，航程较长，设有独立电站,主机和辅助机械等多为交流电动机，动力配置较大,不可能以太阳能为主要动力能源，所以太阳能主要是旅游观光船、游艇、短途渡船等小型船舶一是作为主要动力能源之一，独立或与其他能源一起推动船舶前进;二是作为辅助能源应用在船舶的照明系统、驾驶系统、空调系统、辅助机械等方面这类船舶排水量小、航速要求不高，航程较短,动力配置不大，主机为直流电动机，完全可以将太阳能作为主机动力能源或主动力能源之一;但由于太阳能发电受光照变化影响大，对完全依靠太阳能提供电能的动力装置，需配备足够数量和容量的蓄电池（必要时辅以燃料电池），确保航行和续航力需要太阳能的应用船型选择双体船，有以下优点1甲板面积大同样的排水量，双体船的有效甲板面积一般要比单体船大50%~60%;在相同的甲板面积下，双体船的长度一般可较单体船短25%~30%这符合太阳能船要求较大的甲板面积的需求和客船要求宽敞舒适的需求［2］2）稳性好双体船复原力矩大，初稳心高，横摇周期短，符合客船的高安全性的要求在太阳能船用系统中，主要负载为直流或交流电机，太阳能电池阵列产生的光生电流，转换传送到电机，驱动电机带动螺旋桨旋转，推动船舶前进。

剩余电量由蓄电池储存起来，以便太阳能电池板电量不足或阴雨天气时驱动电机现有两类推进方案1）采用传统的推进方式，双电机+双螺旋桨+双舵这种方式容易实现，操作和控制简单；但是构件多，能量损耗较高，推进效率较低2）将电机、螺旋桨、舵等装置集成360全回转吊舱桨这种推进方案动力系统元件少，结构简单，但造价高无论何种推进方案，电机的选择都很关键为了提供效率，应采用先进的高密度、高效率、宽调速牵引电机，这里选用永磁电机系列中的永磁无刷直流电机无刷直流电机结构简单，控制方便，成本较低，效率、功率密度都很高，并且具有与直流电机类似的调速性能，是牵引领域最有前途的电机［4］在确定船舶主尺度的情况下，航速是影响太阳能船舶的重要因素，在满足需求的情况下应该尽量降低航速目前占市场主流的晶体硅太阳能电池，理论光电效率值约29%，，商业化产品的光电效率在15%〜18%，每平方米电池在光照量较好地区夏季晴天最大产电能lkW左右，冬季和阴天产电能不到夏天的25%，再考虑雨天的电能储备以及直流经过逆变器转换成交流损失等因素，需要较大面积电池板阵列才能产生足够的电能但太阳能电池板阵列面积、安装高度等受限现有的市场太阳能产品,难以提供主机所需的大功率能量,特别是对航速要求高的船舶,因推动力与航速呈三次方关系，仅依靠太阳能难以保证。

太阳能装置价格现阶段市场太阳能电源装置的总投资价格较高，约在5万元/kW,电能的成本约5元/(kW#h)左右，与船舶柴油发电机组相比，投资价格差距较大，缺乏相应的市场竞争能力，是制约太阳能在大中型船舶动力装置中应用的关键因素电能贮存比较困难目前与太阳能动力系统配套的贮能装置大部分为普通铅酸蓄电池，利用化学能和电能的可逆转换实现充电和放电，价格较低，但贮能密度不高，容量不大，使用寿命较短，重量大,需要经常维护难满足大容量、长时间贮存电能的要求这是制约太阳能在船舶动力装置中应用的重要因素。