[发明专利]一种基于船舶上加装并网型太阳能光伏发电系统

说明书

本发明属于船舶绿色新能源领域，涉及一种基于船舶上加装并网型太阳能光伏发电系统，太阳能光伏组件利用太阳能对其的光生伏特效应产生直流电源，之后通过逆变器将直流电转变为船舶所需的三相交流电后经过光伏并网柜作为太阳能光伏发电系统的总输出端口并入至船舶主电站,并由船舶电网输送给船舶负载使用。本发明的一种基于船舶上加装并网型太阳能光伏发电系统，有效的减少船舶燃油机发电机的运行使用,并可利用船舶主甲板露天部分非操作区域灵活布置太阳能光伏组件串，从而减少太阳能光伏组件设备所产生电力总额的损失，且利用率高，后期维护方便，尤其适用于对现有大型远洋散装货船的改造加装。

技术领域

本发明涉及船舶绿色新能源领域，尤其涉及一种基于船舶上加装并网型太阳能光伏发电系统。

背景技术

随着近几年全世界对船舶海运事业发展的关注力日益提升，尤其是船舶引发出的环境污染问题，是当前国际社会的重点关注问题。各国对船舶业和航运业也采取了一定的措施，如制定相关法律制度进行约束，促使船舶的发展朝向低排放、低耗能、低污染、高能效以及安全环保的绿色船舶上发展。国际海事组织(IMO)也在第四次温室气体研究(Greenhouse Gas Study)中强调，航运业继续保持其排放量下降与全球海运贸易增长相悖而行的趋势。该报告同时表明，仅通过提高技术效率还不足以使该海运业实现2050年将排放量与2008年相比减少一半的目标。如何做好船舶节能减排工作,已然成为全人类关注的课题。在此前景条件下,若能将绿色新能源技术比如太阳能光伏发电应用到大型远洋运输船舶上,则可以有效的减少船舶能耗大户“船舶柴油机”的运行使用,以直接减少二氧化硫、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物的排放。

太阳能光伏组件为具有封装及内部联结的、能单独提供直流电输出的、最小不可分割的太阳电池组合装置。又称太阳电池组件。

太阳能光伏组件串为在光伏发电系统中，将若干个光伏组件串联后，形成具有一定直流电输出的电路单元。

太阳能光伏方阵为将若干个光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。

太阳能光伏发电系统是指利用太阳能对光伏组件的光生伏特效应(半导体材料表面受到太阳光照射是，其内部会产生大量电子-空穴对，在内建电场作用下运动并产生直流电)，将太阳光辐射能直接转换成电能的发电系统。

太阳能光伏发电系统一般由太阳能光伏组件、控制器和蓄电池 (可根据系统模式选择配置)、逆变器组成。目前针对于大型远洋运输船舶中加装太阳能光伏发电系统的运行模式,从光伏组件布置利用最优化、方案可行性、系统可靠性及经济性等方面综合分析，主要分为并网型和离网型。

并网型：是指太阳能光伏发电系统提供直流电变换成交流电后直接馈入船舶主电站的三相交流电网进行并网,通过船舶主电站向全船供电,其构建的主导思想是太阳能光伏发电系统相对独立。在电力匹配过程中,太阳能光伏发电系统相当于一台发电机。

离网型(混合型)：是指太阳能光伏发电系统独立支持若干直、交流用电模块,当其供电功率不足时,再由船舶主电站通过功率判断决定是否该向用电模块供电,主导思想为用电模块在船舶电力系统中为非关键用电模块,其可独立于船舶电网运行。若太阳能光伏发电系统产生的电能过剩,则对船舶蓄电池进行充电。

通常大型远洋运输散装货船单台发电机功率为700-1000kW左右，若加装太阳能光伏发电系统采用离网型，则需配备足够容量的蓄电池,并能在光伏发电有富余时进行存储，以满足在外界环境变化造成的光伏发电匮乏时负荷的需要。而大容量的蓄电池在船舶安装存储的安全性要求高及经济性回报率低则是制约船东采用太阳能光伏发电系统的主要因素之一(目前在配备蓄电池的太阳能光伏发电系统中, 蓄电池的成本占总系统的30％左右,且蓄电池的寿命一般都为3-5 年)。

因此，提出一种基于船舶上加装并网型太阳能光伏发电系统以解决上述问题。

发明内容