柴电混合动力船舶推进系统方案评估研究
发布时间：2021-12-17 00:52
随着全球能源危机与环境问题的日益严重,船舶营运过程中排放的有害气体引起了广泛关注,国际海事组织（IMO）及沿海国政府要求新造船舶必须满足节能减排的要求。船舶推进系统是船舶的主要能耗单元,为船舶航行提供动力需求和安全保障,是船舶最为核心的组成部分。由于电力电子技术及新能源技术的发展,船舶推进系统正由单一的柴油机推进系统逐渐向混合动力推进系统方向发展。较以往船舶推进系统选型设计时只考虑最大功率匹配而不考虑环保性要求,柴电混合动力推进系统即能满足船舶动力性需求,又能满足船舶环保性需求,更有利于船舶智能化发展的需要。船舶推进系统方案选型评估,涉及众多指标分析及多种评估方法的综合使用,计算过程复杂,用编程语言VB.NET开发针对柴电混合动力推进系统的方案评估系统能够大大提升工作效率。本文以科考船“浙渔科2”为研究对象,对比柴油机动力和电动力推进系统,重点对动力性能、经济性能、环保性能等展开研究,突出柴电混合动力推进系统作为科考船推进系统的优势。（1）本文根据船舶推进系统特点运用MATLAB/Simulink分别搭建柴油机简化模型、电机模型及四象限船桨运动模型。对柴油机驱动动力响应性能进行仿真,通...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
船舶推进系统船-机-桨能量传递图
工作原理：柴油机和电动机可以联合推进，亦可单独推进。其中发电机/电动机是一台交流异步电机，可以从电网吸收功率做电动机使用（Power Take In）为船舶航行提供动力，也可以从柴油机吸收功率做发电机使用（PowerTakeOff），将柴油机多余的功率转化为电能储存起来，提高燃油的利用率。优点：发动机和螺旋桨直接采用机械连接，能量以机械能、扭矩的形式“硬合成”，保持了较高的能量利用率，且电机功率相对串联系统比主机功率小很多，减小成本开支。缺点：柴油机与螺旋桨之间通过轴系连接，负载与原动机扭矩、转速需要进行匹配，柴油机最佳工作点受到限制。柴电混合动力并联式推进系统较串联式推进系统能够同时兼顾柴油机和电动机的优点、能够灵活多变的根据不同工况及时提供所需的动力形式，因此广泛应用于现代船舶推进装置中，主要有以下四种形式：（1）柴油机单独运行 当混合动力船舶全速航行时，具有较大的功率需求时，有利于主柴油机运行于最佳工况点，主柴油机单独驱动提供船舶航行所需的动力，图 2-3 为柴油机单独运行模式图。电动机
图 2-4 柴电混合动力推进系统电动机单独运行模式图（3）轴带发电机模式运行（PTO） 当混合动力船舶稳定运行，功率需求较小时，柴油机降功率运行，柴油机运行将偏离最佳工况点，此时运行效率降低，运行 PTO 模式能够使柴油机始终运行在最佳工况点，提高柴油机的燃油利用率，图 2-5 为 PTO 运行模式图。柴油机发电机变频器GG蓄电池配主板电图 2-5 柴电混合动力推进系统 PTO 运行模式图
【参考文献】：
期刊论文
[1]电力推进船舶EEDI计算方法研究[J]. 郑海波. 自动化应用. 2017(10)
[2]船用蒸汽动力系统使用特性指标分析与评价[J]. 陈年丰,金家善. 装备制造技术. 2015(10)
[3]冰区航行船舶推进系统设计的若干考虑[J]. 孙文林,王超,康瑞,王国亮. 船舶工程. 2015(09)
[4]中国制造业的核心能力、功能定位与发展战略——兼评《中国制造2025》[J]. 黄群慧,贺俊. 中国工业经济. 2015(06)
[5]基于Web的船舶动力装置虚拟操作训练系统[J]. 涂婉丽,徐轶群. 集美大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]混合动力电动船舶现状及前景分析[J]. 付军,甘世红. 科技视界. 2015(08)
[7]某船主推进系统建模与仿真[J]. 韩冰,王钊. 中国航海. 2013(02)
[8]舰船动力装置数字化设计研究[J]. 陈军,张涛. 舰船电子工程. 2012(12)
[9]基于Visual Basic.NET的船舶动力装置数字化设计[J]. 史斌杰,张维竞,徐筱欣,车驰东. 中国造船. 2011(03)
[10]VC++与MATLAB混合编程的起重机动态特性仿真[J]. 范勤,马宗雄. 武汉科技大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]船舶柴电混合动力推进系统关键技术研究[D]. 肖能齐.武汉理工大学 2017
[2]风翼助航船舶主动力装置特性研究[D]. 任洪莹.大连海事大学 2012
[3]基于云模型和GIS/RS的坝堤溃决风险分析及灾害损失评估研究[D]. 江迎.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]液化天然气船舶低速双燃料发动机推进系统设计方法研究[D]. 阿丹姆.大连海事大学 2016
[2]柴电混合动力定位推进系统优化控制研究[D]. 夏雨.大连海事大学 2016
[3]客滚船动力的选型研究[D]. 王统管.大连海事大学 2015
[4]内河柴油-LNG双燃料动力船舶风险分析[D]. 朱培培.江苏科技大学 2015
[5]基于VB.NET的多功能三轴试验仪测控系统的开发与实现[D]. 孙浩.大连理工大学 2014
[6]船舶油电混合动力系统建模与仿真[D]. 席龙飞.上海交通大学 2014
[7]豪华游艇动力系统设计研究[D]. 李方正.武汉理工大学 2013
[8]船舶电力推进系统设计及选型软件开发[D]. 李霞林.武汉理工大学 2013
[9]基于VB.NET的船舶轴系扭振计算软件研究及实现[D]. 张驰.武汉理工大学 2012
[10]海洋捕捞渔船动力装置节能减排技术研究[D]. 陈志明.华南理工大学 2012
本文编号：3539110
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
船舶推进系统船-机-桨能量传递图
工作原理：柴油机和电动机可以联合推进，亦可单独推进。其中发电机/电动机是一台交流异步电机，可以从电网吸收功率做电动机使用（Power Take In）为船舶航行提供动力，也可以从柴油机吸收功率做发电机使用（PowerTakeOff），将柴油机多余的功率转化为电能储存起来，提高燃油的利用率。优点：发动机和螺旋桨直接采用机械连接，能量以机械能、扭矩的形式“硬合成”，保持了较高的能量利用率，且电机功率相对串联系统比主机功率小很多，减小成本开支。缺点：柴油机与螺旋桨之间通过轴系连接，负载与原动机扭矩、转速需要进行匹配，柴油机最佳工作点受到限制。柴电混合动力并联式推进系统较串联式推进系统能够同时兼顾柴油机和电动机的优点、能够灵活多变的根据不同工况及时提供所需的动力形式，因此广泛应用于现代船舶推进装置中，主要有以下四种形式：（1）柴油机单独运行 当混合动力船舶全速航行时，具有较大的功率需求时，有利于主柴油机运行于最佳工况点，主柴油机单独驱动提供船舶航行所需的动力，图 2-3 为柴油机单独运行模式图。电动机
图 2-4 柴电混合动力推进系统电动机单独运行模式图（3）轴带发电机模式运行（PTO） 当混合动力船舶稳定运行，功率需求较小时，柴油机降功率运行，柴油机运行将偏离最佳工况点，此时运行效率降低，运行 PTO 模式能够使柴油机始终运行在最佳工况点，提高柴油机的燃油利用率，图 2-5 为 PTO 运行模式图。柴油机发电机变频器GG蓄电池配主板电图 2-5 柴电混合动力推进系统 PTO 运行模式图
【参考文献】：
期刊论文
[1]电力推进船舶EEDI计算方法研究[J]. 郑海波. 自动化应用. 2017(10)
[2]船用蒸汽动力系统使用特性指标分析与评价[J]. 陈年丰,金家善. 装备制造技术. 2015(10)
[3]冰区航行船舶推进系统设计的若干考虑[J]. 孙文林,王超,康瑞,王国亮. 船舶工程. 2015(09)
[4]中国制造业的核心能力、功能定位与发展战略——兼评《中国制造2025》[J]. 黄群慧,贺俊. 中国工业经济. 2015(06)
[5]基于Web的船舶动力装置虚拟操作训练系统[J]. 涂婉丽,徐轶群. 集美大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]混合动力电动船舶现状及前景分析[J]. 付军,甘世红. 科技视界. 2015(08)
[7]某船主推进系统建模与仿真[J]. 韩冰,王钊. 中国航海. 2013(02)
[8]舰船动力装置数字化设计研究[J]. 陈军,张涛. 舰船电子工程. 2012(12)
[9]基于Visual Basic.NET的船舶动力装置数字化设计[J]. 史斌杰,张维竞,徐筱欣,车驰东. 中国造船. 2011(03)
[10]VC++与MATLAB混合编程的起重机动态特性仿真[J]. 范勤,马宗雄. 武汉科技大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]船舶柴电混合动力推进系统关键技术研究[D]. 肖能齐.武汉理工大学 2017
[2]风翼助航船舶主动力装置特性研究[D]. 任洪莹.大连海事大学 2012
[3]基于云模型和GIS/RS的坝堤溃决风险分析及灾害损失评估研究[D]. 江迎.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]液化天然气船舶低速双燃料发动机推进系统设计方法研究[D]. 阿丹姆.大连海事大学 2016
[2]柴电混合动力定位推进系统优化控制研究[D]. 夏雨.大连海事大学 2016
[3]客滚船动力的选型研究[D]. 王统管.大连海事大学 2015
[4]内河柴油-LNG双燃料动力船舶风险分析[D]. 朱培培.江苏科技大学 2015
[5]基于VB.NET的多功能三轴试验仪测控系统的开发与实现[D]. 孙浩.大连理工大学 2014
[6]船舶油电混合动力系统建模与仿真[D]. 席龙飞.上海交通大学 2014
[7]豪华游艇动力系统设计研究[D]. 李方正.武汉理工大学 2013
[8]船舶电力推进系统设计及选型软件开发[D]. 李霞林.武汉理工大学 2013
[9]基于VB.NET的船舶轴系扭振计算软件研究及实现[D]. 张驰.武汉理工大学 2012
[10]海洋捕捞渔船动力装置节能减排技术研究[D]. 陈志明.华南理工大学 2012
本文编号：3539110
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