首页 > 学术论文

海洋环境下船用太阳能光伏系统特性研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 12:33:57
热度:

海洋环境下船用太阳能光伏系统特性研究【摘要】:自上世纪90年代开始,基于各种船型平台建成的太阳能光伏系统先后投入长期试验研究或商业运营,其对于其它形式清洁能源的接入起到了很好的示范

【摘要】:自上世纪90年代开始,基于各种船型平台建成的太阳能光伏系统先后投入长期试验研究或商业运营,其对于其它形式清洁能源的接入起到了很好的示范和指导作用。针对大型远洋船舶而言,构建基于船舶电力系统的太阳能光伏系统需应对特殊的运行环境和应用平台,主要涉及下述问题,包括: (1)海洋环境因素对于太阳能电池电力输出特性的影响; (2)在不同光伏渗透率(功率比重)和并网运行控制策略条件下,基于船舶电网的太阳能光伏并网系统运行特性问题; 对此,本文以海洋环境下船用太阳能光伏系统的运行特性问题为基本立足点,主要进行了四个方面的研究工作: (1)针对太阳能光伏电池的理论和数学模型进行了对比分析,并以光伏电池的工程实用模型为基础,在Matlab/Simulink仿真环境中建立了相应的仿真模型,实现了最大功率跟踪控制和DC/AC逆变控制的模拟仿真; (2)围绕海洋环境条件下的太阳能电池Ⅰ-Ⅴ输出特性问题,分别从海洋环境影响因素分析、环境模拟和输出特性对比实验研究三个方面对影响机理问题进行研究。结合理论基础和实验数据,建立了涉及多因素作用下太阳能电池输出特性的改进能量守恒模型和基于数值关系的参数关联模型; (3)以构建SPS2所涉及的相关技术规范为指导,基于Matlab/Simulink仿真软件分别对船舶电力系统和光伏并网系统进行建模和仿真研究,进而以某型营运客滚船为参考对象,构建了基于实船的SPS2基本结构模型和通用仿真模型; (4)解析了环境因素介入条件下的光伏电网并网运行特性,并通过采用多模型切换的研究方法,着重针对简化船舶电网、单发电机组和多发电机组船舶电网平台上的电网运行特性问题进行了系列仿真对比研究。 本文研究工作中形成的基本结论如下: (1)针对船舶电力系统的基本发展态势。船舶综合电力系统可成为接入高渗透率太阳能光伏发电系统的基础平台,实船建造高渗透率船舶太阳能光伏并网系统,需以船舶入级规范为依托,参照陆地电网光伏并网系统的相关技术要求具体实施。单船多种清洁能源的综合应用是船舶电力系统发展的最高形式,在具体实施过程中可充分借鉴智能电网技术框架下的微电网理论; (2)针对海洋多因素影响下的太阳能电池输出特性。海洋环境因素是导致电池板工作过程中温度升高和所接受辐照强度下降的关键因素,且环境因素的影响同时作用于这两个过程之中,其直接导致太阳能光伏电池填充因素和光伏转换效率的降低; (3)针对船舶太阳能光伏并网系统。随着光伏渗透率的提高,以最大有用功功率输出为控制策略的太阳能光伏系统在并网瞬时对于船舶电网的冲击作用增幅显著。由于缺乏惯性机械系统作为能量缓冲,船舶太阳能光伏并网系统的并网运行特性主要受逆变并网控制器执行效能的影响,合理的并网运行控制策略对于船舶太阳能光伏并网系统的稳定运行起到决定性作用。在并网运行过程中,通过对同步发电机组原动机转速和励磁系统的控制,可对电网电压、电流和频率进行调节。在高渗透率光伏系统并网运行时,仅通过对励磁系统的调节,对电网电压的调节作用有限且不足以补偿电网中无功负载的功率需求,需相应的同步补偿机予以解决。 【关键词】:海洋环境 船舶电力系统 光伏系统 并网 特性 船舶智能电网
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:U665.1
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-12
  • 第1章 绪论12-30
  • 1.1 国内外太阳能光伏发电技术的发展12-15
  • 1.1.1 光伏电池技术发展历程12-14
  • 1.1.2 光伏系统装机容量14-15
  • 1.1.3 应用领域15
  • 1.2 太阳能船舶的技术现状15-22
  • 1.2.1 国外太阳能船舶发展现状16-20
  • 1.2.2 国内太阳能船舶发展现状20-22
  • 1.3 船用太阳能光伏技术所涉及的问题分析22-28
  • 1.3.1 海洋环境下的太阳能光伏电池特性问题22-25
  • 1.3.2 光伏系统与船舶电力系统并网运行特性问题25-28
  • 1.4 课题来源28-29
  • 1.5 主要研究工作29-30
  • 第2章 电力系统基础理论研究30-52
  • 2.1 船舶电力系统理论研究30-38
  • 2.1.1 基本组成和特点30-32
  • 2.1.2 船舶电站运行模式分析32
  • 2.1.3 船舶电网结构分析32-35
  • 2.1.4 船舶电站并网运行技术35-38
  • 2.2 船舶综合电力系统理论研究38-41
  • 2.2.1 概念来源38
  • 2.2.2 IPS系统构架38-41
  • 2.2.3 IPS关键技术41
  • 2.3 微网(Microgrid)理论41-51
  • 2.3.1 基本概念41-44
  • 2.3.2 多逆变器微电源并网模型44-47
  • 2.3.3 微网逆变电源控制策略47-51
  • 2.4 本章小结51-52
  • 第3章 太阳能光伏电池电力特性理论研究与建模52-69
  • 3.1 太阳能光伏电池发电原理52-53
  • 3.2 理论和数学模型分析53-58
  • 3.2.1 基于固体物理理论的半导体电学特性理论模型53-54
  • 3.2.2 理想太阳能光伏电池数学模型54-56
  • 3.2.3 实际太阳能光伏电池数学模型56-58
  • 3.3 太阳能电池仿真模型及MPPT控制建模58-62
  • 3.3.1 太阳能电池MPPT控制59
  • 3.3.2 控制算法59
  • 3.3.3 MPPT的实现过程59-62
  • 3.4 太阳能电池DC/AC变换仿真建模62-68
  • 3.4.1 逆变电路控制原理63-66
  • 3.4.2 DC/AC的仿真实现66-68
  • 3.5 本章小结68-69
  • 第4章 海洋环境下太阳能光伏电池的输出特性69-89
  • 4.1 环境影响因素问题69-71
  • 4.1.1 部分典型环境因素的作用机理分析69-71
  • 4.1.2 海洋环境影响因素分析71
  • 4.2 实验平台设计71-74
  • 4.2.1 设计原则71-72
  • 4.2.2 主体结构72-73
  • 4.2.3 传感器73
  • 4.2.4 实验对象范围拓展73-74
  • 4.3 太阳能电池输出特性对比实验74-83
  • 4.3.1 简化对比实验74-76
  • 4.3.2 数据误差分析与处理方法76-78
  • 4.3.3 系列对比实验结果与分析78-83
  • 4.4 海洋环境因素对光伏电池特性影响的数学模型83-88
  • 4.4.1 改进的能量守恒模型83-86
  • 4.4.2 参数关联模型86-88
  • 4.5 本章小结88-89
  • 第5章 船舶光伏并网电力系统(SPS~2)技术规范分析与建模89-121
  • 5.1 相关技术规范89-92
  • 5.1.1 船舶入级规范89-90
  • 5.1.2 基于分布式能源的微网技术标准90-91
  • 5.1.3 光伏并网系统的技术规范91-92
  • 5.1.4 综合分析92
  • 5.2 船舶电力系统建模与优化92-109
  • 5.2.1 原动机及调速器数学模型93-96
  • 5.2.2 同步发电机及励磁系统数学模型96-103
  • 5.2.3 负载数学模型103-105
  • 5.2.4 仿真算例分析105-109
  • 5.3 光伏系统控制策略及模型109-117
  • 5.3.1 滤波器设计110-111
  • 5.3.2 PQ控制器设计111-113
  • 5.3.3 仿真算例分析113-117
  • 5.4 基于实船的SPS~2建模117-120
  • 5.4.1 基于实船基本参数的SPS~2构建117-119
  • 5.4.2 SPS~2通用仿真模型119-120
  • 5.5 本章小结120-121
  • 第6章 船舶光伏并网电力系统(SPS~2)的运行特性121-168
  • 6.1 SPS~2仿真模型运行特性研究方法121-122
  • 6.2 简化船舶电网中SPS~2的并网运行特性122-132
  • 6.3 单机组船舶电网中SPS~2的并网运行特性132-148
  • 6.3.1 不同光伏渗透率的影响133-139
  • 6.3.2 控制光伏渗透率对起始并网运行的影响139-144
  • 6.3.3 发电机运行控制策略的影响144-148
  • 6.4 多机组船舶电网中SPS~2的并网运行特性148-167
  • 6.4.1 光伏系统离网运行时的SPS~2运行特性149-152
  • 6.4.2 不同光伏渗透率的影响152-157
  • 6.4.3 光伏并网运行时投入不同负载的影响157-163
  • 6.4.4 电网中电路故障时的并网运行特性163-167
  • 6.5 本章小结167-168
  • 第7章 结论与展望168-171
  • 7.1 主要成果和结论168-169
  • 7.2 创新点169-170
  • 7.3 研究展望170-171
  • 参考文献171-182
  • 致谢182-184
  • 攻读博士期间发表的主要论文及参加的科研项目184-187


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

复杂结构的舰船电力系统仿真算法研究    甄洪斌,庄劲武,张晓锋,杨秀霞

中国智能电网的效益评估和政策机制研究    吴俊勇;

微网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略    王成山;肖朝霞;王守相;

船舶电力系统的数学建模和鲁棒控制器设计    朱志宇;刘维亭;

太阳能发电技术与应用 第三讲:最大功率点跟踪技术    王健强;

“智能电网综述”技术讲座 第二讲:国内外智能电网的发展战略    吴俊勇;

基于改进瞬时无功理论的单相锁相环    陈顺;黄守道;王德强;陈国富;

基于MATLAB/Simulink的染料敏化太阳能电池输出特性仿真    康姣;胡志强;周红茹;殷克剑;

数字电力系统(DPS)    卢强

分布式发电对配电网电压分布的影响    王志群,朱守真,周双喜,黄仁乐,王连贵

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

微网系统的运行优化与能量管理研究    张颖媛

分布式发电微网系统暂态仿真方法研究    李鹏

基于微电网运行的光伏逆变电源若干关键技术研究    陈卫民

微网及含分布式发电的配电网保护算法研究    韩奕

分布式光伏发电微电网供能系统研究    袁建华

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

分布式微网电力系统中多逆变电源的并网控制研究    鞠洪新

船舶多模式电站与船舶电网电能质量研究    许晓彦

任意条件下光伏阵列的输出性能预测    翟载腾

积灰对光伏发电工程的影响研究    居发礼

船电系统中同步发电机的建模与仿真研究    陈成功

船舶柴油发电机系统仿真    韦韩英

船舶电力系统仿真研究    钱正林

光伏发电并网与微网运行控制仿真研究    杨文杰

微网的建模及并网运行方式研究    李春叶

船用太阳能光伏发电系统设计及性能评估    孙玉伟

智能化变电站在工程设计中的实现    齐慧;戚振彪;吕勇;朱利民;

智能电网调度运行面临的关键技术研究    王正风;高涛;

智能电网及国内外发展概述    王正风;高涛;

智能电网的进展及关键技术的综述    杨劲松;

日光温室采光与下挖深度优化设计    李霞;于贤昌;艾希珍;李清明;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

户用PV系统设计    牟志平;

太阳能地板辐射采暖系统的应用研究    贺立三;刘振波;高林朝;高艳军;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

智能化变电站在工程设计中的实现    齐慧;戚振彪;吕勇;朱利民;

智能电网调度运行面临的关键技术研究    王正风;高涛;

智能电网及国内外发展概述    王正风;高涛;

智能电网的进展及关键技术的综述    杨劲松;

太阳能空气集热器传热性能实验研究    魏琪;赵俊;

智能电网的配电可靠性与电能质量问题研究    刘媛媛;段义隆;李佳;

The Application Study of Multi-level Inverter in the PVMS    

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

智能电网技术    刘东尧;

开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究    许爱德

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

一体化高压电能计量装置及其在智能配网中的应用    郭琳云

光伏产业国际竞争力研究    陈晓燕

纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究    赵佳飞

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

基于ARM7的配电变电所和开闭所RTU研究    张维

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

河南太阳能热水器与住宅一体化设计研究    刘磊

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

船舶燃气轮机—发电系统稳定性研究    张丛辉

全电力推进船舶短期电力负荷预测研究    王嘉钰

电力推进系统对船舶电网稳定的影响研究    杨琳

光伏系统设计思路及注意事项    王润波;

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

光伏发电在我国电力能源结构中的战略地位和未来发展方向    马胜红;赵玉文;王斯成;孔力;李安定;朱瑞兆;胡学浩;张正敏;白建华;

染料敏化太阳电池的研究进展    张玉香;戴松元;

我国民用光伏发电系统市场化分析    邵颖红;希娜·次仁罗布;范晨卉;

太阳电池基本参数的实验与分析    钟水库;刘长青;沈晓明;

徐州市近年来大气降尘变化规律及趋势    李昌平;李月娥;佘童;

基于可再生能源的分布式发电技术的应用及前景    白明;许敏;崔新雨;董红海;

光伏发电系统中逆变器的研究与应用    张德海;郑文英;王国强;

对本溪市降尘量的双向预测    夏晓峰

智能微电网研究综述    肖朝霞;方红伟;张献;

我国太阳能光伏产业现状及发展    赵玉文;崔容强;

基于主从方式逆变器并联方案的建模、分析和实现    李武华;何湘宁;

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

风光柴蓄复合发电及其智能控制系统研究    茆美琴

动态相量理论在现代电力系统仿真中的应用    戚庆茹

基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究    彭力

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

电力系统若干关键技术研究及应用    苏胜新

分布式微网电力系统中多逆变电源的并网控制研究    鞠洪新

船舶电站的实用性能研究    盛健

船舶电力系统的故障诊断专家系统研究    季晓慧

船舶柴油发电机系统仿真    韦韩英

船舶多种发电方式联合运行的仿真研究    包文俊

60000吨油轮电力系统建模及仿真    孙才勤

具有组合功能的智能化通用正弦逆变电源的研制    刘慧文

基于DSP2407的光伏方阵仿真电源的设计与研究    张熙霖

船舶电站多种发电方式联合运行的仿真研究    王知磊

船舶电力推进系统仿真    汪勇

分布式发电系统孤岛效应的研究    姚丹

船舶电力系统的监测与继电保护应用研究    卞根发;

船舶电工的现状与发展上的若干问题    格·伊·基达因柯;张洪锵;

船舶电力系统中高次谐波的探讨    肖乐明

船舶电力系统故障演变与对策    冯茂岩

基于Petri网的船舶电力系统故障诊断    张海艳;夏飞;

基于博弈论的船舶电力系统脆性负熵流分析    刘明;周俊;

船舶电力系统的供电连续性及其实现    顾益民;

船舶电力网继电保护测试系统的研究    翁石光;卞根发;

基于新型推进变压器的船舶电力系统研究    薛佳;

中小型船厂船舶电气施工工艺浅述    王援朝

基于M340 PLC的船舶电站监控系统研究    薛士龙;刘荀;

粒子群算法求解船舶电力系统故障重构问题    王征;王永骥;

两节点船舶电力系统的全阶数学模型及仿真    周峰;黄从武;徐国顺;

船舶电力系统短路电流计算及仿真    王晓;孙才勤;

船舶直流电网短路故障限流器的研制    杨锋;毛海涛;庄劲武;杨华;

船舶电力系统浮动频压节能技术的研究与应用    吴志良;郭晨;

船舶柴油发电机与异步电动机建模及其系统仿真    施伟锋;聂益文;

负载变化对舰船综合全电力系统暂态稳定性的影响    李冬丽;赵跃平;朱永权;

数字励磁控制技术在船舶中的应用探讨    吴浩峻;武云晶;

关于加强修造船技术人员对船舶自动化设备的管理、调试、维修技术的探讨    赵殿礼;吴浩峻;

优化船舶电力系统设计需多方合力    记者 吴秀霞

奇乐电气研发船用自动转换开关    齐乐

ABB发力造船装备    本报记者 王洁

部分高校院所科技成果信息发布    郑柯

ABB获2400万美元船配订单    川渝

船舶电力系统的非线性鲁棒控制研究    孟杰

船舶电力系统建模仿真及动态稳定性研究    孙才勤

粗糙集理论及粗糙混合智能方法在船舶电力系统中的应用研究    张腾飞

粒子群算法的研究及其在船舶工程中的应用    刘宏达

船舶多模式电站与船舶电网电能质量研究    许晓彦

关于船舶电力系统研究的一些探索    施伟锋

微电网故障重构方法研究    黎恒烜

海洋环境下船用太阳能光伏系统特性研究    孙玉伟

船舶电力推进模拟平台的研究    罗成汉

船舶电力系统混沌控制的研究    马敏

船舶电力系统的建模与模糊控制研究    见可可

混沌控制理论在船舶电力系统中的应用    沈宗庆

船舶电力系统的分析与设计    张江龙

船舶电力系统稳定性研究    王浩亮

船舶电力系统建模与控制    罗乐

基于专家系统的船舶电力系统故障诊断    顾兆丹

船舶电力系统稳定性研究    马振佳

基于模糊理论的船舶电力系统故障诊断    刘启萌

船舶电力系统仿真与稳定性实现    陆兵