太阳能和风能在船舶上的应用分析

【摘要】： 由于不可再生能源石油资源的日益消耗以及改善生态环境的迫切性,节能减排成为热门的世界议题。各大航运企业纷纷加大关注和投入的力度,考虑如何节约现有能源和开发利用新的能源。太阳能和风能等典型新能源便成为了船舶行业的目标能源,很多研究机构都在探讨典型新能源在船舶中的利用状况以及如何更好地在船舶上利用新能源。 本文就典型新能源在船舶中的应用进行了探讨分析,主要从以下几个方面进行了详细的阐述：首先,对国内外太阳能动力船舶及风能在船舶中应用的发展现状和趋势进行了综述并介绍了新能源的种类及组成。然后阐述了太阳辐射的基本理论、太阳能光伏发电系统的相关问题；同时也阐述了风及风能应用的基础知识；总结了风能在船舶中的利用方式,并对风帆的种类和特点加以概括,对风帆的最优帆型进行了选择。接着就太阳能和风能在船舶中应用的关键性问题展开讨论,对太阳能动力船体平台的选择、太阳的自动跟踪以及光伏系统最大功率点跟踪控制、高效光伏系统的开发、电能的存储与转换、光伏系统的可靠性问题等进行探讨；并对风帆助航的船型、高效安全的助航系统、最佳操帆技术以及助航系统的设计等进行归纳探讨。 根据相关资料分别建立了船舶太阳能利用的计算模型和船舶风帆助航的计算模型,对太阳辐射强度随相关变量变化的曲线进行了描述分析,并通过查阅资料对母型船进行参数设置：通过编写船舶新能源评估软件对太阳能和风能在船舶中就某条具体航线进行了计算机仿真计算,并根据计算结果分别对太阳能和风能在船舶中应用进行了分析和总结。最后对全文论述进行了总结,并对后续工作进行了展望。 【关键词】：太阳能 风能 船舶 计算机仿真
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U677.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义9-10
• 1.2 新能源的分类10-11
• 1.3 太阳能和风能在船舶上应用的国内外现状11-16
• 1.4 论文组织结构16-18
• 第2章 太阳能和风能应用的机理描述18-35
• 2.1 太阳能概述18-23
• 2.1.1 太阳及太阳能的特点18
• 2.1.2 太阳辐射机理描述18-23
• 2.2 太阳能光伏发电系统23-30
• 2.2.1 太阳能电池概述23-25
• 2.2.2 光伏系统介绍25-29
• 2.2.3 逆变控制系统概述29-30
• 2.3 风和风能的应用30-33
• 2.3.1 风的产生30
• 2.3.2 风及风能的特点30-32
• 2.3.3 风能在船舶上的利用方式32-33
• 2.4 风帆控制系统的分析33-35
• 2.4.1 风帆及其特点概述33-34
• 2.4.2 风帆的最优帆型选型34-35
• 第3章 太阳能和风能在船舶上应用的探讨分析35-50
• 3.1 太阳能在船舶上应用的关键性问题35-42
• 3.1.1 适合太阳能动力船舶船体平台的研究35-36
• 3.1.2 实施太阳跟踪的相关分析36-37
• 3.1.3 最大功率点跟踪控制问题37-39
• 3.1.4 高效光伏系统的开发探讨39-40
• 3.1.5 电能的存储与转换40-42
• 3.1.6 光伏系统的可靠性问题42
• 3.2 船舶光伏系统设计探讨42-43
• 3.3 风能在船舶上应用的关键性问题43-47
• 3.3.1 适合现代风帆助航的船型的选择43-44
• 3.3.2 高效安全的助航风帆系统的设计探讨44-45
• 3.3.3 风帆船舶的最佳操帆的探讨45-47
• 3.4 船舶风帆助航系统设计探讨47-50
• 3.4.1 风帆及风帆角控制系统的设计描述47-48
• 3.4.2 风帆助航能量与主机动力耦合、匹配的设计探讨48
• 3.4.3 风帆的应急安全控制系统的设计描述48-50
• 第4章 太阳能和风能在船舶上应用的实例计算分析50-69
• 4.1 太阳能在船舶上的应用计算分析50-59
• 4.1.1 太阳辐射能量的分析50-52
• 4.1.2 太阳能电池板接受辐射能量的分析计算52-56
• 4.1.3 母型船太阳辐射能利用的分析计算56-58
• 4.1.4 船舶太阳能利用分析总结58-59
• 4.2 风能在船舶上的应用的计算分析59-69
• 4.2.1 风帆获得的能量的计算分析59-60
• 4.2.2 母型船风能利用的相关分析计算60-66
• 4.2.3 风帆助航分析总结66-69
• 第5章 总结69-71
• 5.1 本文完成的主要工作69-70
• 5.2 下一步工作的展望70-71
• 参考文献71-73
• 致谢73-74
• 在攻读硕士学位期间发表的学术论文74

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