《新能源船舶电力系统》

科学出版社

文书礼,兰海 著

随着社会文明的不断进步和经济的高速发展，化石能源的短缺、环境污染的日益严重与能源需求的日益增长之间的矛盾越发突出。以风能、太阳能为代表的新能源发电技术为解决这一问题提供了良好的途径。本书着眼于伴有新能源特性的船舶电力系统，首先根据船舶特点建立了船载新能源发电系统科学模型，介绍了新能源船舶电力系统的潮流计算方法；然后对比分析了多种智能优化算法的优缺点，给出适合新能源船舶电力系统优化配置的方法；最后从实际工程出发，对伴有新能源特性的船舶电力系统的经济性和环境友好性进行了系统评估。

目录

前言

第1章 新能源船舶电力系统概述 1

1.1 新能源船舶电力系统的基本组成 1

1.2 新能源在船舶电力系统中的应用现状 3

1.2.1 风能在船舶电力系统中的应用现状 4

1.2.2 太阳能在船舶电力系统中的应用现状 6

1.2.3 太阳能和风能混合动力船舶的应用现状 8

1.3 新能源船舶电力系统关键技术 10

1.3.1 光伏发电技术 10

1.3.2 风力发电技术 12

1.3.3 储能技术 15

1.3.4 电力推进技术 15

1.4 本章小结 18

参考文献 18

第2章 船载光伏发电系统 20

2.1 太阳辐射 20

2.1.1 太阳能量与光谱 20

2.1.2 太阳与地球的位置关系 22

2.1.3 太阳辐射度 25

2.2 光伏效应的原理 33

2.3 光伏发电系统分类 37

2.4 光伏发电系统数学模型 39

2.4.1 含光伏发电系统的微电网系统模型 39

2.4.2 太阳能电池最大功率点跟踪法 42

2.5 船载光伏发电系统分析 52

2.5.1 船载太阳能电池板优化布置 52

2.5.2 船载光伏发电系统数学建模 55

2.5.3 船载光伏发电系统经济性分析和环境友好性评价 58

2.6 本章小结 61

参考文献 61

第3章 船载风力发电系统 63

3.1 风能 63

3.1.1 风向和风速 63

3.1.2 风能密度 67

3.1.3 风能资源 68

3.2 风力发电原理 70

3.2.1 贝茨理论 70

3.2.2 叶素理论 73

3.2.3 涡流理论 75

3.2.4 动量理论 77

3.3 风力发电系统分类 79

3.3.1 水平轴式风力发电机 79

3.3.2 垂直轴式风力发电机 80

3.4 风力发电机输出功率特性分析 81

3.5 船载风力发电系统分析 82

3.5.1 船载风力发电系统的选型和布置 83

3.5.2 船载风力发电系统建模与输出修正 88

3.5.3 船载风力发电系统输出功率估算 89

3.5.4 船载风力发电系统环境友好性评价 89

3.6 本章小结 90

参考文献 90

第4章 船载储能系统 91

4.1 储能技术概述 91

4.2 储能系统分类及原理 92

4.2.1 机械储能 92

4.2.2 电化学储能 96

4.2.3 电磁储能 98

4.3 船载储能系统设计 101

4.3.1 船载储能系统建模 101

4.3.2 船载储能系统控制方法 102

4.4 储能系统在新能源船舶电站中的应用前景分析 103

4.5 本章小结 105

参考文献 105

第5章 新能源船舶电力系统潮流计算 107

5.1 新能源船舶电力系统潮流计算概述 107

5.2 电力网络的数学模型 107

5.2.1 节点电压方程 107

5.2.2 节点导纳矩阵的形成和修改 111

5.2.3 馈线的三相模型 113

5.2.4 分布式电源模型 115

5.2.5 负荷模型 117

5.2.6 并联电容器模型 119

5.2.7 变压器模型 120

5.2.8 储能模型 122

5.2.9 异步电动机的建模 122

5.3 节点电压法潮流计算 123

5.4 前推回代法潮流计算 128

5.5 本章小结 133

参考文献 133

第6章 新能源船舶电力系统优化配置分析 134

6.1 新能源船舶电力系统优化配置概述 134

6.2 禁忌搜索算法 137

6.2.1 禁忌搜索算法的基本原理 137

6.2.2 禁忌搜索算法的特点 139

6.2.3 禁忌搜索算法的操作步骤 139

6.3 模拟退火算法 141

6.3.1 模拟退火算法的基本原理 141

6.3.2 模拟退火算法的特点 141

6.3.3 模拟退火算法的操作步骤 142

6.4 遗传算法 143

6.4.1 遗传算法的基本原理 143

6.4.2 遗传算法的特点 145

6.4.3 遗传算法的操作步骤 145

6.5 粒子群优化算法 146

6.5.1 粒子群优化算法的基本原理 146

6.5.2 粒子群优化算法的特点 147

6.5.3 粒子群优化算法的操作步骤 148

6.6 区间优化算法 150

6.6.1 区间优化算法的基本原理 150

6.6.2 区间优化算法的特点 152

6.6.3 区间优化算法的核心思想及分析步骤 153

6.7 伴有太阳能光伏特性的移动式微电网优化配置 154

6.7.1 混合船舶电力系统 155

6.7.2 不考虑摇摆的混合船舶电站优化配置 156

6.7.3 考虑摇摆的混合船舶电站优化配置 161

6.7.4 结果分析 167

6.8 本章小结 173

参考文献 173

第7章 伴有太阳能光伏特性的船舶节能减排评估 176

7.1 评价对象的特点分析 176

7.2 评价指标体系的构建 178

7.2.1 评价指标体系的构建原则 178

7.2.2 评价指标体系结构和指标内涵 179

7.3 评价模型与计算方法 183

7.3.1 基于模糊层次分析法的评价模型 183

7.3.2 评价模型数据分类 187

7.4 评价案例分析 191

7.5 本章小结 193

参考文献 194