新能源与电力电子在船舶电力推进中的发展和应用资料
电力电子技术在船舶电气化中的应用是什么？
电力电子技术在船舶电气化中的应用是什么？在当今的船舶领域，电气化的发展趋势日益显著，而电力电子技术作为其中的关键支撑，发挥着至关重要的作用。
电力电子技术以其高效的电能转换和灵活的控制能力，为船舶的运行带来了诸多变革和优化。
首先，电力电子技术在船舶推进系统中得到了广泛应用。
传统的船舶推进方式通常依赖于机械传动，存在效率低下、噪声大等问题。
而采用电力电子技术的电力推进系统则有效地解决了这些难题。
通过变频器等电力电子装置，能够将船舶电源的电能进行精确的控制和变换，从而为推进电机提供合适的电压和频率，实现电机的调速运行。
这种调速方式不仅响应迅速、精度高，而且能够在不同负载条件下保持良好的性能，提高了船舶的机动性和操控性。
在船舶电站系统中，电力电子技术同样不可或缺。
船舶电站需要为各种设备提供稳定、可靠的电能。
电力电子技术可以用于实现发电机的励磁控制，优化发电机的输出性能，提高电能质量。
例如，静止励磁系统利用电力电子器件取代传统的励磁机，简化了系统结构，提高了可靠性和响应速度。
此外，通过电力电子技术实现的无功补偿装置，能够有效改善电网的功率因数，减少无功损耗，提高电能的利用效率。
船舶的日用负载系统也受益于电力电子技术。
许多船舶设备，如照明系统、空调系统、通风系统等，其负载特性各异。
通过电力电子技术，可以实现对这些负载的高效电源管理。
例如，采用高频开关电源为电子设备供电，能够减小电源体积、提高效率，并且具备良好的稳压和滤波性能。
在照明系统中，采用LED 照明结合电力电子驱动电路，不仅节能效果显著，还能延长灯具的使用寿命。
在船舶的储能系统中，电力电子技术也扮演着重要角色。
随着新能源技术在船舶上的应用逐渐增多，储能装置如电池、超级电容器等得到了越来越多的关注。
电力电子变换器能够实现储能装置与船舶电网之间的能量双向流动，有效地管理储能系统的充放电过程。
在船舶处于低负载运行或再生制动状态时，将多余的能量存储起来；在高负载或紧急情况下，又能够迅速释放储能装置中的能量，保障船舶的正常运行。
新能源在海上船舶领域的应用
技术创新
新能源技术不断突破，推动海上船舶领域的技术进步。 新能源在海上船舶领域的应用，提高了船舶的能效和环保性能。 新能源技术的创新，为海上船舶领域带来了新的商业机会和发展空间。 新能源在海上船舶领域的应用，促进了ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ关产业链的发展和优化。
产业带动
新能源船舶产 业的发展将带 动相关产业链 的发展，如电 池、电机、充
氢能的应用
氢能作为清洁能源，可用于船舶动力和辅助设备的能源供应 氢燃料电池技术能够实现零排放，减少对环境的污染 氢能船舶的加氢设施正在逐步完善，为大规模应用提供保障 氢能船舶的研发和试验已经取得一定成果，未来有望成为主流能源
其他新能源的应用
太阳能：用于船舶的供电系统，提供照明、通讯等所需电力。
新能源在海上船舶领 域的应用
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汇报人：
目录 /目录
01
新能源在海上 船舶领域的应 用背景
02
新能源在海上 船舶领域的具 体应用
03
新能源在海上 船舶领域的应 用优势
04
新能源在海上 船舶领域的应 用挑战与解决 方案
05
新能源在海上 船舶领域的未 来展望
01
新能源在海上船舶领域 的应用背景
传统能源的局限性
石油等传统能源的枯竭和价格 上涨
传统能源对环境的污染和碳排 放问题
传统能源运输安全风险和地缘 政治风险
传统能源供应的不稳定性和依 赖性
新能源技术的发展
新能源技术不断突破，为海上船舶领域提供了更多选择 传统能源供应紧张，新能源成为可持续发展的必然选择 国际环保法规日益严格，推动新能源在海上船舶领域的广泛应用 新能源技术的成熟，为海上船舶领域提供了可靠的动力支持
电设施等。
新能源简介及在船舶上的应用
部深处所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热 能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生 物燃料和氢所产生的能量。相对于传统能源，新能源具有污染 少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和 资源枯竭问题具有重要意义。
新能源在船舶上的应用情况
生物质能在船舶上的应用
2008年6月27日, 使用生物质能的新西兰地球竞赛号( Earthrace)高速 环保机动船完成环球航程。
新能源的概况
核能：是通过转化其质量从原子核释放的能量
体积小，能量巨大
运输与储存较方便，安全性高
核能 特点
较低的污染性 强大的放射性和杀伤性 技术和管理要求高
小结：新能源在船舶上应用的未来
从船舶设计阶段, 就要充分考虑新能源的利用。有利于船 舶新能源的充分利用; 有利于降低船舶的制造或改装成本 , 同时提高船舶的可靠性。 单一的新能源具有一定的局限性，可以考虑各种新能源的 混合利用。 从实际出发，可以综合考虑传统能源和新能源在船舶上的 综合利用，提高船舶动力来源的多样性。
最清洁——无任何污染及废弃物 能量密度低（1000W／m2） 其强度受季节、地点、气候 等各种因素影响
新能源开发利用现状
太阳能的应用
g光-热转换 利用太阳辐射能加热物体而获得热能 应用：太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室等
新能源开发利用现状
太阳能的应用
g光-电转换 1）直接转换 直接转换即通过太阳能电池直接将太阳辐射能转换为电能及光伏发电(PV) ， 它利用半导体材料的光伏效应来进行光电转换。 2）间接转换 间接发电即热动力循环发电系统，是指首先将太阳能转换为热能，然后利用 热能驱动热机循环发电。 应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产 品及并网发电。
浅议新能源在船舶上的运用
浅议新能源在船舶上的运用所谓新能源，就是各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能。
相对于传统能源，新能源具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。
而船舶所消耗的燃油占燃油消耗的百分百正逐年上升，导致燃油占船舶运输成本越来越大的情况下，如何进一步做好船舶的节能工作，从而有效降低运输成本已迫在眉睫。
为了适应这一新形势的需要, 绿色船舶成为其中最重要的解决渠道和未来船舶发展的方向，其中新型能源在船舶上的应用是最具有革新性和代表性的技术。
下面，我讲借此机会，对我所了解的新能源在船舶上的应用进行浅谈。
随着科学技术的不断进步, 以风能、太阳能、核能、生物质能和潮汐能等为典型代表的新能源在节能减排方面所具有的独特优势和所能产生的效益已经越来越显著, 其在船舶交通运输行业的应用和推广已呈潮涌之势。
源于地球表面大量空气流动所产生的动能——风能, 是一种无污染且无限可再生资源。
人类对风能的利用历史可以追述到公元前, 随着科学技术水平的不断进步, 工业社会对于风能的利用有着丰富的经验, 配套产业和基础设施也较为成熟。
但是, 风能利用存在着间歇性、噪音大、受地形影响和干扰雷达信号等难以彻底消除的缺点。
当前, 风能利用主要以风能作动力( 风帆助航) 和风力发电两种形式为主, 在船舶上的应用形式偏重于作为航行的主动力或辅助动力, 只在少数船舶上应用风力发电技术。
其实早在20世纪80、90年代,日本在风帆助航的研究和利用方面有了新的突破。
1980年日本建造了第一艘装有普通翼帆的新爱德丸油轮, 新爱德丸号装有两个高12.15 m、宽8m 的风帆。
之后又建造了扇蓉丸、日产丸等机动风帆货船,1984年又设计和建造了2600t的臼杵先锋丸和另一艘31000t的现代风帆助航远洋货轮。
而在2007 年12 月15日全球第一艘用风筝拉动的货轮白鲸天帆号由德国汉堡市起航。
太阳能的利用主要有两个方面的技术, 即光热技术和光伏技术。
新能源与电力电子在船舶电力推进中的发展和应用
文章编号:1000-5188(2004)01-0019-0006新能源与电力电子在船舶电力推进中的发展和应用汤天浩(上海海运学院物流工程学院,上海200135)摘 要:在新能源与电力电子技术飞速发展的今天,绿色交通工具已成国内外研究的热点,船舶电力推进系统将是其中重要的应用领域之一。
本文主要论述功率变换装置在新能源供电系统中的核心作用、电力电子变换技术与现代电源技术的融合,探讨集成供电系统的电源变换、智能管理及安全控制等问题,并试图从系统结构、变流模式、控制方法和电力电子器件的应用等方面讨论船舶电力推进系统的应用。
关键词:新能源;电力电子;电力传动控制;船舶;推进系统中图分类号:U66513 文献标识码:ANew Energy and Power Electronics and Their Applicationin Marine Electric Propulsion SystemsT ANG T ian -hao(Logistics Engineer ing Colleg e,Shang hai M aritime U niversity,Shanghai 200135,China )A bstract:With the fast development of new energy and power electronic s,the /gre en vehicles 0have been paid more at -tention by domestic and international researchers,in w hich marine electric propulsion systems will be one of the most im -portant applied areas.This paper discusses some problems on the core roles of power c onverters in electrical source systemsw ith new energies,the technique fusion of pow er electronics with modern power supply,and the hybrid power supply methods by different energies.The main topics will be focused on the power c onversion,intelligent management,sec urity c ontrol and application prospects.Key words:new energy;pow er electronics;electric drive control;ships;propulsion systems收稿日期:2003-12-04基金项目:上海市教委重点学科建设项目资助(沪教委科(2001)71号)作者简介:汤天浩(1955-),男,江苏宝应人,博士、教授、博导,电力传动与控制研究所所长,上海市教委重点学科/电力电子与电力传动0学科带头人,IEEE 高级会员,IFAC 船舶系统技术委员会委员,研究兴趣包括电力电子装置、电力传动系统、智能信息处理与控制、船舶自动化等。
船舶新能源技术探索船舶行业的新能源发展与应用
船舶新能源技术探索船舶行业的新能源发展与应用随着全球能源问题的日益凸显，船舶行业也正积极探索和应用新能源技术，以寻求更加可持续和环保的发展模式。
本文将就船舶行业的新能源发展与应用进行探讨，旨在为船舶行业的新能源技术应用提供一些建议与倡议。
一、船舶行业的新能源发展现状随着全球对环境保护意识的提升，传统燃油驱动的船舶面临着诸多挑战。
因此，船舶行业开始探索新能源技术的应用，以降低碳排放并达到更高的能源利用效率。
目前，船舶行业主要的新能源技术包括太阳能、风能和氢能等。
1. 太阳能太阳能光伏技术已经成为船舶应用领域的重要发展方向。
船舶利用太阳能发电系统可以有效减少对传统燃油的依赖，并降低船舶运行过程中的碳排放。
船舶上的太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，为船舶提供电力，满足一定范围内的能源需求。
2. 风能风能是另一项适合船舶行业的新能源技术。
船舶可以利用风能进行动力驱动，减少对传统燃油的依赖，降低船舶运行的成本和环境污染。
通过在船体上安装风帆或风轮设备，船舶可以更好地利用自然风力，提高船舶的能效。
3. 氢能氢能作为一种清洁能源，也在船舶行业中得到了广泛关注。
船舶可以利用氢燃料电池技术将氢气转化为电能，驱动船舶的动力系统。
与传统燃油相比，氢气的燃烧产物只有水蒸汽，不会对环境产生污染。
在未来，氢能有望成为船舶行业的重要能源选择。
二、船舶行业新能源技术应用的挑战与机遇虽然船舶行业的新能源技术发展前景广阔，但仍然面临着一定的挑战。
其中，技术成本、技术可行性和市场适应性是目前亟待解决的问题。
1. 技术成本船舶行业的新能源技术应用需要大量的投入，例如太阳能电池板、风帆系统和氢燃料电池等设备成本都相对较高。
因此，如何降低新能源技术应用的成本对船舶行业来说是一个重要的问题。
2. 技术可行性不同船舶类型和航行环境的差异对新能源技术的可行性有一定的影响。
比如，长途航行的船舶可能需要更高的能源密度和丰富的能源储备，以确保船舶的安全和航行能力。
船舶新能源新技术在船舶上的应用
毕业设计新能源新技术在船舶上的应用新能源新技术在船舶上的应用——风能技术在船舶上的应用摘要世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。
因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。
然而，由于这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。
化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，同样对于航运业也是个致命的冲击。
因此节能减排成为热门的世界议题。
各大航运企业纷纷加大对新能源的研究，考虑如何开发出新型能源以解决面临的化石能源危机问题。
风能以其自身各种优势成为很多研究机构都在探讨风能在船舶上的应用问题。
关键词：风能、船舶、节能、效益目录一、课题研究的背景和意义··4二、风能在船舶上应用的发展历史与国内外风能在船舶上应用的现状 (5)三、风能在船舶上应用的方式与方法··8四、风能在船舶上应用的技术路线··9五、风能在船舶上应用所存在的难点和关键技术··13六、风能在船舶上应用的创新之处··13七、风能在船舶上应用预期的效益··14八、参考文献·16一、课题研究的背景和意义地球上可供人类使用的化石燃料资源是有限和不可再生的。
据联合国能源署报告,按可开采储量预计,煤炭资源可供人类用200年、天然气资源可用50年、石油资源可用30年。
特别是近几年世界燃油价格不断飙升,能源危急日趋严重。
在此情况下,风能的利用将可能改变人类长期依赖化石燃料和核燃料的局面。
风能是一种无污染的可再生资源,它取之不尽、用之不竭,分布广泛。
随着人类对生态环境的要求和能源的需要,风能的开发日益受到重视,风力发电将成为21世纪大规模开发的一种再生清洁能源。
在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源，可以再生，永不枯竭，分布广泛，遍布世界各地，清洁能源，没有污染。
舰船电力推进系统优势和新能源
舰船电力推进系统优势和新能源随着社会对可持续发展的需求增加，舰船电力推进系统的优势以及新能源在舰船领域的应用备受关注。
本文将重点探讨舰船电力推进系统的优势以及新能源在该领域的可行性和前景。
一、舰船电力推进系统的优势舰船电力推进系统采用电力作为动力源，相比传统的机械传动系统，具有以下几大优势：1. 高效能利用舰船电力推进系统可以实现能源的高效利用。
在传统的机械传动系统中，发动机将燃料转化为机械能，再通过传动装置传递给螺旋桨推动船只前进。
而舰船电力推进系统中，发动机将燃料转化为电能，然后通过电力装置直接驱动电动机推动船只前进。
相比之下，电能的传递和转化更为高效，能够更好地利用燃料能源，提高船舶的能效。
2. 灵活性和可控性强舰船电力推进系统具有灵活性和可控性强的特点。
由于电能传递的方式更加灵活，可以根据实际需要调整电能的分配和使用，从而更好地适应不同的航行状况和任务需求。
此外，电力推进系统采用电子控制技术，可以实现精细化的调控和控制，提高船舶的操控性和安全性。
3. 减少噪音和振动舰船电力推进系统相对于机械传动系统来说，噪音和振动较低。
传统的机械传动系统在运行过程中会产生噪音和振动，对船员的工作和生活环境造成一定的干扰和影响。
而电力推进系统则可以减少机械传动带来的噪音和振动，提升舒适性和工作效率。
二、新能源在舰船领域的应用随着可再生能源技术的发展和成熟，新能源在舰船领域的应用越来越广泛，为舰船电力推进系统带来了新的可能性。
1. 太阳能太阳能作为最常见的新能源之一，在舰船领域具有广阔的应用前景。
通过在舰船上安装太阳能电池板，可以将太阳能转化为电能，为舰船提供动力。
尤其在远洋航行或停靠港口等长时间停泊的情况下，可以通过太阳能进行充电，减少对传统能源的依赖。
2. 风能风能也是一种可再生能源，适用于舰船的风能利用主要包括风帆系统和风力涡轮发电系统。
通过利用海上的风力来推动船舶前进，不仅减少对传统能源的消耗，而且也可以为舰船电力推进系统提供额外的能源补充。
船舶电气工程中的新兴技术与发展趋势
船舶电气工程中的新兴技术与发展趋势船舶电气工程作为船舶工业中的关键领域，一直以来都在不断地发展和创新。
随着科技的迅速进步，一系列新兴技术正逐渐融入船舶电气工程，为船舶的运行、控制和安全性带来了显著的提升。
同时，这些技术的应用也预示着船舶电气工程未来的发展趋势，为行业的发展指明了方向。
一、新兴技术在船舶电气工程中的应用（一）电力推进技术电力推进技术是船舶电气工程中的一项重要新兴技术。
传统的船舶动力系统通常依赖于机械传动，而电力推进则是将发动机产生的能量转化为电能，通过电动机驱动螺旋桨。
这种技术具有诸多优势，例如能够实现精确的调速控制，提高船舶的操纵性和机动性；减少机械传动部件，降低了维护成本和故障率；同时，还能优化船舶的空间布局，为船舶设计提供更大的灵活性。
（二）智能电网技术智能电网技术在船舶电气工程中的应用也日益广泛。
通过智能化的监测、控制和管理系统，实现对船舶电力系统的实时监控和优化调度。
智能电网能够自动检测电力系统中的故障和异常情况，并迅速采取相应的保护措施，提高电力系统的可靠性和稳定性。
此外，它还可以根据船舶的不同运行状态和负载需求，智能地分配电力资源，实现能源的高效利用。
（三）自动化与智能化控制技术自动化与智能化控制技术在船舶电气系统中的作用愈发突出。
例如，船舶的自动驾驶系统通过传感器获取船舶的位置、速度、航向等信息，结合先进的算法和控制策略，实现船舶的自主航行。
此外，船舶的自动化装卸系统、机舱自动化监控系统等也大大提高了船舶的运营效率和安全性。
（四）新能源技术随着对环境保护的要求日益提高，新能源技术在船舶电气工程中逐渐崭露头角。
太阳能、风能、氢能等清洁能源在船舶上的应用研究不断深入。
例如，太阳能板可以安装在船舶的甲板上，为船舶的部分设备提供电力；风力发电装置也可以在适当的条件下为船舶补充能源。
这些新能源技术的应用不仅有助于减少船舶的碳排放，还能降低船舶的运营成本。
二、新兴技术为船舶电气工程带来的变革（一）提升船舶的性能和效率新兴技术的应用使得船舶的动力性能得到显著提升，加速、减速更加平稳，航行速度和续航能力也有所增强。
电力电子技术对电动船舶的推动力
电力电子技术对电动船舶的推动力近年来，随着可再生能源和清洁能源的重要性日益凸显，电力电子技术在电动船舶上的应用也越来越被重视。
电力电子技术不仅可以提高电动船舶的效率和性能，还可以减少对环境的影响。
本文将探讨电力电子技术在电动船舶中的应用，以及它对电动船舶发展的推动力。
一、电力电子技术在电动船舶中的应用电力电子技术在电动船舶中起到了至关重要的作用。
首先，电力电子技术可以实现电动船舶的电能转换和控制。
通过使用功率电子器件，例如逆变器、整流器和驱动器，可以将电能从电池转换为电动机所需的电能，并实现对电能的高效控制。
这样一来，电船的电能利用率得到了大幅提升，从而提高了电动船舶的续航能力。
其次，电力电子技术在电船舶中还可实现能量回馈。
电动船舶通常采用储能系统，如电池组。
当电动船舶在制动或减速时，通过电力电子技术可以将制动能量转换成电能，并存储到电池中。
这种能量回馈的方式可以有效减少能源的浪费，提高电动船舶的能量利用率。
另外，电力电子技术还可以实现电动船舶的智能控制。
通过采用先进的电力电子控制系统，可以对电机、传动系统和储能系统进行精确控制和管理。
这不仅可以提高电动船舶的动力性能和航行稳定性，还可以实现船舶的智能监控和故障检测，确保船舶的安全性和可靠性。
二、电力电子技术对电动船舶发展的推动力电力电子技术对电动船舶的发展具有重要推动作用。
首先，电力电子技术可以提高电动船舶的能源效率。
通过电力电子技术的应用，可以实现电能的高效转换和控制，减少电能的损耗和浪费，提高电动船舶的能源利用率。
这样一来，电动船舶可以更长时间地航行，同时减少对能源的依赖，降低运营成本。
其次，电力电子技术可以减少电动船舶对环境的影响。
相比传统燃油动力船舶，电动船舶不产生尾气和噪音污染，对空气和水质没有直接的负面影响。
而且，电动船舶可采用可再生能源作为电源，如太阳能和风能，进一步降低对环境的影响。
电力电子技术的应用使得电动船舶成为了一种环保、可持续的航行方式，有助于推动绿色航运的发展。
新能源在船舶上的应用研究现状及展望
新能源在船舶上的应用研究现状及展望2身份证号码：******************摘要：目前世界各国都在面对能源危机问题，完成新能源开发与利用已成为了世界性课题，是解决当前能源不足的主要手段。
在船舶中使用新能源代替传统能源是当今社会传播发展的主要研究方向。
文章以新能源特点与优势为切入点，针对国内外船舶新能源研究现状进行了讨论，并分析了新能源在船舶中的应用，供相关人员参考使用。
关键词引言目前，人们已经发现并创造了如风能、太阳能、地热能等多种形式的新能源，但是并未将其应用在现实社会，仅用于研究阶段，因此使得该项问题成为了船舶行业重点研究内容，对推动船舶行业发展有着非常大的帮助。
1、新能源的特点和优势在船舶上使用新能源及其综合利用具有很多传统能源所不具备的特性和优点。
首先采用新源或综合能源，可以大幅度地减少船舶的建造费用；其次是采用新源或综合能源完成电力转化，它的特点是没有噪声、没有污染、干净；再次利用新能源或综合能源不用为船舶运转而担忧。
最后就是在舰船中采用新能源或者综合能源，不用担心周围环境的影响，可以一直保持电力供应[1]。
2、国内外船舶新能源的研究发展现状2.1风能日本于1980年代建成了全球首个现代帆船“新爱德丸号”（见图1）。
这艘帆船采用了钢铁框架和涤纶纤维制作的坚固的船帆，并且采用了“帆机一体化”技术，使得它能够在不需要人工操作的情况下，按照风力和风向进行调整。
图1新爱德丸号法国于一九八五年开发了一艘能调整风力的透平船，安装在「翠鸟」上，其升力因子为6.0。
不但使船舶的速度得到了很大的提高，而且节约能源。
抽吸型透平帆的构造示意图（图2）.图2抽气式涡轮帆结构图瑞士维京游轮于2018年四月宣布，其“威金格雷斯”级客车将会是世界上首个应用该技术的船舶（见图3）。
八月，丹麦的马士基公司公布了两个30米高，5米直径的圆柱体，这是目前世界上最大的圆柱体（如下图4所示）。
图3：Viking Grace号图4：马士基LR2型油轮中国在20世纪80年代开始了对船帆推进技术的研究。
电子与电气工程在船舶电力系统中的应用
电子与电气工程在船舶电力系统中的应用船舶电力系统是船舶的重要组成部分，它为船舶提供了必要的电力供应，支持船舶的正常运行。
而电子与电气工程在船舶电力系统中的应用则发挥着关键的作用，不仅提高了船舶的安全性和可靠性，还提升了船舶的性能和效率。
一、船舶电力系统的基本组成船舶电力系统由多个子系统组成，包括发电机组、变压器、电动机、电池组、配电装置等。
发电机组是船舶电力系统的核心，它通过转动机械能转化为电能，并为船舶提供主要的电力供应。
变压器用于调整电压，保证电力系统各部分的电压匹配。
电动机则用于驱动船舶的各种设备和系统，如推进器、泵和风扇等。
二、电子与电气工程在船舶电力系统中的应用1. 自动化控制系统电子与电气工程在船舶电力系统中的一个重要应用是自动化控制系统。
通过传感器、控制器和执行器等设备，自动化控制系统可以实现对船舶电力系统的监测、控制和调节。
例如，通过智能化的控制系统，可以实现对发电机组的启停、负载的自动分配和电压的稳定控制，提高船舶电力系统的稳定性和可靠性。
2. 节能与效率提升电子与电气工程在船舶电力系统中的另一个重要应用是节能与效率提升。
船舶电力系统的能源消耗是船舶运营成本的重要组成部分，因此提高能源利用效率对于船舶运营至关重要。
电子与电气工程可以通过智能化的能源管理系统，实现对电力系统的优化调度和负载管理，最大限度地提高能源利用效率，降低船舶的能源消耗。
3. 电力质量监测与改善船舶电力系统的电力质量对船舶设备和系统的正常运行至关重要。
电子与电气工程可以通过电力质量监测设备，实时监测船舶电力系统的电压、电流、频率、谐波等参数，并对电力质量进行评估。
一旦发现电力质量存在问题，可以通过电子与电气工程的手段进行改善，保证船舶电力系统的稳定运行。
4. 安全保护与故障诊断船舶电力系统的安全性是船舶运行的基础，而电子与电气工程在船舶电力系统的安全保护和故障诊断方面发挥着重要作用。
通过安全保护装置和故障诊断系统，可以实现对船舶电力系统的过载、短路、接地等故障的检测和处理，保证船舶电力系统的安全运行。
船舶电动化探索船舶电力驱动技术的发展与应用
船舶电动化探索船舶电力驱动技术的发展与应用近年来，随着环境保护意识的提高和新能源技术的快速发展，船舶电动化正在成为航运业发展的一个重要趋势。
船舶电力驱动技术的应用不仅有助于减少船舶的能耗和污染排放，也能提高船舶的运行效率和可靠性。
本文将探讨船舶电动化在船舶电力驱动技术方面的发展与应用。
一、船舶电动化发展的背景和意义船舶作为重要的运输工具，传统上主要采用燃油发动机驱动。
然而，传统燃油发动机在船舶运行过程中存在能源利用效率低、排放物排放量大、噪音和振动污染等问题。
为了解决这些问题，航运业开始探索船舶电动化技术的应用。
船舶电动化技术可利用电力驱动系统，有效降低燃油消耗和污染排放，提高船舶的经济性和环境友好性，具有重要的意义和广阔的发展前景。
二、船舶电动化技术的发展趋势1. 电力驱动系统的应用范围扩大船舶电动化技术主要通过电力驱动系统实现，电力驱动系统包括电动机、电力控制装置和电池组等。
近年来，随着电池技术和电动机技术的不断进步，船舶电动化技术在小型船舶领域得到了广泛应用。
未来，航运业有望扩大电力驱动系统的应用范围，包括大型远洋船舶和专业船舶等。
2. 混合动力系统的发展混合动力系统是一种将燃油发动机和电动机结合使用的船舶动力装置。
通过将两种动力源相结合，混合动力系统能够最大程度地利用能源，提高船舶的能效。
目前，混合动力系统在船舶电动化技术中得到了广泛应用，并成为一种重要的发展趋势。
三、船舶电动化技术的应用案例1. 电动货船电动货船是船舶电动化技术的一种典型应用，通过安装电动机和电池组等设备，实现船舶的电力驱动。
电动货船具有低噪音、零排放和高效能等特点，逐渐成为内河运输领域的重要选择。
例如，中国河南省一艘装载能力为3000吨的电动货船，替代了燃油驱动的船舶，实现了环境友好型运输。
2. 码头设备电动化船舶电动化技术还可以应用于港口码头，如电动堆高机、电动起重机等。
通过使用电动设备取代传统的燃油设备，能够降低港口工作的噪音和污染，提高码头作业效率。
电力电子技术船舶电力系统中的应用及发展
电力电子技术在舰船电力系统中的应用及发展曹承洁 朱骏（中国舰船研究设计中心 武汉 430064）摘要: 随着各种新型电力电子开关器件和变换器拓扑结构的不断涌现，今年来，电力电子技术得到了突飞猛进的发展，并越来越广泛地应用于舰船电力系统领域。
电力电子技术在降低设备的体积、重量，提高供电灵活性、可控性等诸多方面，都具有不容忽视的优势。
本文介绍了电力电子功率变换器在舰船电力系统中的几类典型应用及其优势。
在此基础上，分析了电力电子技术在未来舰船电力系统中发展所面临的主要问题，并就电力电子器件和功率变换器的几个可能发展方向进行了详细的分析。
关键词：电力电子舰船电力系统中图分类号：TM464 文献标识码： A 文章编号：1003-4862（2007）04 -0216-05Applications and Future Development of Power Electronics inMarine Electrical SystemsCao Chengjie; Zhu Jun(China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China)Abstract:As the invention of the switches with new power electronics and the converter topology, power electronics technology has been developed deeply and applied widely in the marine electrical power systems. This paper reviews the typical power electronic converter applications that have been used in marine electrical systems. The handicap of power electronics technology for serving in the future marine electrical systems is analyzed. The paper concludes by considering the likely future direction of development for power electronic switch and power converters.Keywords: power electronics ；ship；electrical power systems随着电力电子开关器件和功率变换器拓扑结构的发展，电力电子技术越来越广泛地应用于舰船电力系统之中。
新能源在船舶与海洋工程中的应用与创新
新能源在船舶与海洋工程中的发展前景
新能源技术不断进步，为船舶与海洋工程提供了更多选择和可能性。 政策支持力度加大，推动新能源在船舶与海洋工程领域的应用和发展。 市场需求持续增长，对环保、节能的新能源船舶与海洋工程需求越来越强烈。 未来发展方向：智能化、绿色化、高效化，新能源技术将为船舶与海洋工程带来更多创新和突破。
国际合作：国际间的合作将进一步加强，共同推动新能源在船舶与海洋 工程中的应用与发展，实现互利共赢。
感谢您 与进步
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经济性：降低运营成本，提高能源 利用效率
战略意义：保障能源安全，推动产 业升级
新能源在船舶与 海洋工程中的技 术创新
新能源技术研发进展
新能源技术种类：风能、太阳能、海洋能等 技术创新：高效储能技术、智能电网技术、船舶能源管理系统等 研发进展：技术突破、降低成本、提高效率 应用前景：减少排放、降低能源消耗、提高船舶与海洋工程领域的可持续发展能力
新能源在船舶与海洋工 程中的应用与创新
汇报人：
目录
新能源在船舶与海洋 工程中的应用
01
新能源在船舶与海洋 工程中的技术创新
02
新能源在船舶与海洋 工程中的挑战与机遇
03
新能源在船舶与 海洋工程中的应 用
新能源在船舶动力系统中的应用
新能源类型：包 括太阳能、风能、
海洋能等
应用方式：通过 安装太阳能板、 风力发电机、海 洋能转换装置等 方式，将新能源 转化为船舶动力 系统所需的电能
或机械能
优势：环保、节 能、可持续，有 助于减少传统燃 油消耗和降低碳
舰船电力推进系统优势和新能源
舰船电力推进系统优势和新能源1. 引言舰船的电力推进系统是舰船的重要组成部分，对舰船的性能和效能起着至关重要的作用。
随着科技的发展和环境保护意识的增强，越来越多的舰船开始使用新能源作为电力推进系统的主要源。
本文将探讨舰船电力推进系统的优势以及新能源在舰船电力推进系统中的应用，并分析其带来的益处和挑战。
2. 传统电力推进系统的优势传统舰船电力推进系统主要由燃料发动机和发电机组成。
这种系统的优势在于：2.1 高效性传统电力推进系统采用燃料发动机进行发电，可以实现较高的能量转换效率。
同时，发电过程中产生的余热可以被回收利用，提高系统的整体效能。
2.2 稳定性传统电力推进系统通过燃料供应控制燃料发动机的运转，并通过发电机将机械能转化为电能。
这种系统结构简单、稳定可靠，并且在长时间航行情况下仍能保持良好的工作状态。
2.3 易于维护传统电力推进系统使用广泛，配件供应充足，维护和维修相对容易。
船舶设备工程师具备相关技能，可以快速定位和解决问题。
3. 新能源在舰船电力推进系统中的应用随着环境保护意识的增强和新能源技术的不断进步，越来越多的舰船开始采用新能源作为电力推进系统的主要能源源。
以下是几种常见的新能源在舰船电力推进系统中的应用。
3.1 太阳能太阳能是一种常见的新能源，可以通过光伏电池板将太阳能转化为电能。
舰船可以在船体上安装太阳能电池板，收集太阳能供电给电力推进系统。
太阳能的应用能够降低舰船的碳排放，减少航行对环境的影响。
3.2 风能利用风能进行舰船推进是一种传统但经济高效的方法。
船只可以配备风能发电机，通过捕捉风能并将其转化为电能，驱动舰船的电力推进系统。
这种方法可以减少对传统能源的依赖，降低运营成本。
3.3 潮汐能潮汐能是近年来新兴的能源形式，可以通过潮汐发电机将潮汐能转化为电能。
舰船可以在需要的地区利用潮汐能发电，应用于电力推进系统。
潮汐能的特点是稳定性高，可预测性强，适用于远洋航行的舰船。
4. 新能源在舰船电力推进系统中的益处和挑战4.1 益处使用新能源作为舰船电力推进系统的能源源，具有以下益处：•增强环境可持续性：新能源的使用可以降低舰船的碳排放，减少对环境的影响，有利于维护海洋生态环境的可持续发展。
浅谈船舶电力推进系统的发展现况与趋势
。 ，
中圈 分类 号 ： ６ ４ Ｕ ６
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ｏ ｏ １ （） ０ ０ — １ １ ７ — ＂ １２ ｌ ） ２ｂ一 １ ２ ０ ７ 巨大 问题 和 挑 战之 一 ， 此 ， 因 人们 一 直在 努 力 寻 找 能 源 利 用 效 率 高 、 污 染 环 境 并 可 不 以再 生 的新 能 源及 其 利 用 方 式 。 （ ） 展 燃 料 电池 。 料 电池 是 一 种 能 １发 燃 把 化 学 能 直 接 转 换 成 电 能 的 能 量 转 换 装 置 ， 池本 体 加 上 燃 料 、 化 剂 及 它们 的 贮 电 氧
圆
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动 力
与 电 气 工 程
浅谈船舶电力推进系统的发 职业 技术 学院 南京 ２ １ Ｏ １ ７ ） １
掉的 连方 璺 船 式 推进秉 于 有 动性高 安 靠 好． 动 程度高 及 保效 好等 ， 成为 世笕 型 －ｌｔ 摹： 舶电力 统由 其具 机 、 全可 性 自 化 以 环 果 特点 正 新 大 水面￣ ｉ＂ － ＇
构 ， 些 国 家 研 究 了用 氢 化 物 制 取 氢 的 方 有 法等 。
根本性的 变化。
１ 船舶电力推进系统的发展现况
船 舶 电力 推 进 系统 的基 本 结 构 就 是 电 动 机 拖 动螺 旋 桨 。 中主 机 和 螺 旋 桨 之 间 其 没 有 机械 联 系 ， 设 中 间传 动 轴 。 机 和螺 不 主 旋 桨 的 转 速 可 以 分 别 独 立 地 选 取 ， 管 螺 不 旋 桨 转 速如 何 变 化 ， 电主 机始 终 作 恒 速 发 运转， 当要 螺旋 桨反 转 时 ， 只需 改 变 推 进 电 动 机 的转 向即 行 。 界 负 荷变 化 时 ， 多机 外 对 组 装 置 ， 以调 整 发 电机 运行 数 目， 每 一 可 使 台主 机 仍 在 良好 状 况 下 工 作 。 由此 可 见 ， 电 力 推 进 系统 有 如 下优 点 。 （ ） 用 电 力推 进 系 统 后 ， １采 自动 化 程 度
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上海海运学院物流工程学院,上海200135)
要
在新能源与电力电子技术飞速发展的今天,绿色交通工具已成国内外研究的热点,船舶电力推进系统将是其中
,探讨集成供电系统的电源变换、智能管理及安全控制等问题,并试图从系统结构、变流模式、控制方法
新能源;电力电子;电力传动控制;船舶;推进系统
:U66513 文献标识码:A
(PMS) 技术:是提高电源效率和系统可靠性的新方法。PMS 将智能控制和管理的
,从发电、配电及用电等各个层次,对电能进行分配、监测、控制、管理和安全保护
:电能分配;优化控制;状态监测;故障诊断;容错控制。实现上述功能的核心技术如
:计算机技术,如数据库、网络通信、现场总线等;自动控制技术,如过程监控、最优化算法、容错控
新能源发电方式
,基本上可以分为可再生能源和不可再生能源两大类[2 ] ,可再生能源的利用
其研究热点主要集中在风力发电、太阳能电池和燃料
.1风力发电
,我国是风能开发和利用较早的国家之一,早在3000 多年前就
,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重
1973 年世界石油危机以来,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。目前,风力发电
,可以选择异步电动机或同步电动机作为驱动电机。然
,在船舶电力推进系统的应用中,一般主要选择同步电动机作为驱动电机。这是因为同步电动机的气
,加上发电的同步发电机与拖动的同步电动机的结构相同,在大功率的应用
,循环变流器的低频大功率特性,使采用循环变流器供电的同步电动机调速系统更
,比如需要零速大力矩的破冰船。
,主要研究内容及关键技术与陆上其他应用领域电力电子和传动控制需
图中(c) 为采用同步变流器(交—直—交电流源逆变器) 供电的交流调速系统。由于系统在网
,因此只能选择同步电动机作为拖动电机。这种同步变
,由于其简单可靠,成为除破冰船之外,所有船舶都适用的选择
图中(d) 为采用二极管整流, PWM 逆变的交—直—交变频器供电,异步感应电动机拖动的交
,该方案被公认为无论是系统性能还是经济指标都很好的电力传动控制方式,但却很
,驱动电路的设计与制作应与功率电子开关器件的门极驱动电路相适应。
控制电路。控制电路已经历了从模拟电路、集成电路到专用集成模块的发展,计算机技术也从
DSP 技术。
保护电路。出于对系统安全运行的考虑,需要设置诸如过电流、过电压、过负荷、过低负荷、
,要根据所选用的控制器件、控制电路因地制
,就涉及到电子技术、电力电子技术、自动控制技术和计算此可以选择交—直—交间接变频或
,可采用晶闸管整流与晶闸管逆变的交—直
,或采用PWM 整流与PWM 逆变的双PWM 变频器。在交—交变频方式中,可采用循
,或采用矩阵式变频器(MC) 。由于晶闸管六拍变频器和循环变频器都属于相控变流控制方式,
,对电网和发电机均会造成电力污染和不良影响。MC由于换
50年 将是电力推进船舶不断发展并逐步占据主导地位的重要时期,而且必须采用新能源发
在这方面,燃料电池的研究和开发是当前的研究热
,氢和氧发
,因此,作为一种“清洁能源”被普遍认为很有发展前途。日本已研制和开发
(PAFC) 和碳酸型(MCFC) 燃料电池,其中MCFC 的效率已达到53. 8 %。国外认为,燃料电
(1) 图中(a) 为采用晶闸管整流器供电的直流调速系统。这种电力推进方式由于受到直流电机换
,其功率不能超过5 MW。而且,由于直流电机的电刷和换向器经常需要维修保养,并容易出
,目前已不再选择这种调速方法。为解决上述问题,近年来永磁电机得到发展,但因其功率更
,只能用在小功率的船上。
图中(b) 为采用晶闸管整流桥反并联方式的循环变流器(交—交变频器) 供电的交流调速系
,并取得了重要的成果。例如:美国和加拿大等国家在燃料电池的化学反应
;法国、日本等国家正在开展燃料电池、太阳能应用
,特别是在以燃料电池为动力装置的电力推进船舶研制方
,利用新能源作为动力系统需要解决的关键问题是电能的转换,即通过电力变换装置使发电设
,在品质上满足用户的需求。如何采用电力电
随着电力电子器件、变流技术、传
With the fast development of new energy and power electronics , the“green vehicles”have been paid more
new energy ; power elect ronics ; elect ric drive cont rol ; ships ; propulsion systems
(LNG) 船上得到应用。这是因为在LNG 船上,可以通过气化天然气
,并由燃料电池发电。由于燃料电池发出的是直流电,必须通过变流器进行变换后才能得
,因此,采用电力电子技术研究和开发新型DC —DC 变流器和DC —AC 变流器,将是重要的研
,电力电子、变流技术和传动控制系统的进步无疑将在推动船舶电力推进系统的
,电源技术的发展方向是高电流密度、高转换效率、高
[6 ] 。为此,一些新技术不断发展和融合,以进一步完善电
:
:是解决高频开关损耗、提高电流密度和转换效率的有效手段。目前,软开关技术已经
DC/ DC 变换和AC/ DC 变换中得到应用,比如:谐振变换器(Resonant converters) 、准谐振变换器
,功率变换器可以选择直流斩波器
DC/ DC 变换,或采用逆变器进行DC/ AC 变换。此外,功率变换装置还应包括蓄电池系统,以平衡
,由太阳电池供电,同时向蓄电池充电;当夜晚或阳光稀少时,由蓄电池供电。
2 所示。
.3燃料电池供电系统集成方案
3 所示,系统通过由直流斩波器与逆变器组成的功率变换装置,使
,目前正处于研究发展之中。PWM 变频器技术比较成熟,并作为变频电源大量应用于交
但对于大容量的风力发电机,则不能直接采用IGBT 等开关器件的PWM 变频器作为电力
,可以采用绕线转子异步发电机,通过转子馈电方式调节发电机的定子输出电压
其控制思想与文献[ 5 ]相似。
太阳能供电系统集成方案
,将太阳能转变成电能,再由功率变换器将
,由于燃料电池的输出特性较软,即使是向直流负载
,也需要设置DC/ DC 变换环节,由直流斩波器或开关电源输出直流电,而不能由燃料电池直接供
这样,在电能变换方面,燃料电池发电系统与太阳能供电系统具有相似的变流电路结构,即对于直流
,可采用DC/ DC 变换器,对于交流负载,可采用DC/ AC 变换器。
,因此,被称为是继水力、火力、
,将在国防和民用的电力、汽车、通信等领域发挥
新能源与电力变换装置的系统集成
.1风力发电系统集成方案
,其发电机输出的电压幅值和频率是变化的,因此需要配
,通过功率变换器的换流控制,使输出电压达到恒压恒频的要求。功率变换器与
:直接输出型风力发电系统和双馈型风力发电机系统。图1 给出了
;人工智能,如模式识别、专家系统、模糊逻辑、
,包括各种技术自身内部的融合,以及各种技术
,技术融合是新能源电力系统未来发展的关键和必然趋势。
船舶电力推进系统应用
.1系统结构
(FPP) 驱动模式,或采用定速电动机拖动变
(CPP) 驱动模式,并根据船舶驱动所需的功率可选择1 台电动机单独拖动或多台电动机联合
引 言
,以热机(如:柴油机、汽轮机以及燃汽轮机等) 为
,在船舶动力装置中占据了主导地位。
,一方面船舶内燃机机械推进系统仍存在噪音大、调速范围小和灵活性差等难以解决的问题;另一
,内燃机将逐步退出历史舞台,人们必须在石油没有用完的约60 年时间
21 世纪所面临的巨大问题和挑战之一,因此,人们一
,国内外在新能源开发和利用方面,将风力发电、太阳能电池和燃料电池等作为当前电气工程
.2太阳能电池
50 年代第一块实用的硅太阳电池研制成功,太阳能光电技术已历经了半个世纪的发展。
,它又分单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池(总称晶体硅太阳电池)
目前,单晶硅太阳电池组件的平均效率已达到3 %～15 % ,多晶硅太阳电池组件的
12 %～14 %。未来的研究趋势表现为两方面:一方面,研究新的光电技术,比如有机纳米
;另一方面研究晶体硅薄膜太阳电池,开发大功率太阳能模块,这些模块由单晶硅制成,再罐
10 %
,太阳能光电技术应用系统方面,在历经了交通信号、通信、管网保护和边远无电、缺电
,现在正在迈向较大规模的商业应用。一方面,兆瓦级
,在已建成的兆瓦级电站中,最大的已达到6. 5 MW;另一方面,近年来许多国家的政
,受到世界各国的高度重视,而且发展速度最快。风力发电通常有3种运行
:一是独立运行方式,通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力,它用蓄电池蓄能,以保证
;二是风力发电与其他发电方式(如柴油机发电) 相结合的联合供电方式,向交通不便的
;三是并网型风力发电运行方式,安装在有电网且
,常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机,这是风力发电的主
.4电力电子变流技术的关键
,新能源电力系统的共同特征是需要进行电源变换,其基本电路结构都可分为以下4 个
电源部分。它的作用是为控制器提供电源。控制器往往需要±5 V 或+ 12 V 控制电源,因此需
DC/ DC 或AC/ DC 变换装置,得到所需的直流电压。
主电路及其驱动电路。作为主电路的开关元件为功率电子器件,它们构成了DC/ DC 或DC/AC
,又可分为串联驱动模式或并联驱动模式。如图4 所
, (a) 为单桨双机串联驱动模式; (b) 为单桨双机并联驱动模式; (c) 为双桨双机串联驱动模式; (d)
调速方法