余热光蓄发电技术在船舶照明中的基础研究

发布时间：2017-07-05 20:11

  本文关键词：余热光蓄发电技术在船舶照明中的基础研究

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【摘要】：当今社会,传统化石能源在能源结构中所占的比例依然很重,在提高传统化石能源利用效率的同时推动清洁能源的大力发展,是节能减排的重要手段。船舶在交通运输业扮演着重要角色,目前,全球国际贸易2/3以上的运量依靠航运业,因此,提高燃油利用效率、引进清洁能源是船舶研究的重要方向。余热温差发电技术在船舶上的应用目前还处于探索阶段,光伏技术经过近几年的研究发展,技术较为成熟,但作为动力或者辅助动力能源在船舶上的研究利用较少。本文从这两个方面入手,对余热光蓄技术作为辅助动力,为船舶照明系统供能做相关基础研究。首先从船舶实际工作环境出发,根据余热温差和光伏发电的工作特性,选定目标船型。具体来说,考虑到船舶不同工况,温差发电组件布置于船舶发电柴油机排气管。光伏组件的布置从甲板面积和安全性能两方面考虑,确定目标船型为散货船。其次通过数学建模和仿真,计算排气管温度分布,在此基础上利用MATLAB计算排气管不同位置温差发电片的发电量,确定温差发电片具体布置方式。利用SIMULINK仿真不同条件下光伏组件输出特性,采用常用的PO和INC方法,对光伏组件进行最大功率点跟踪,详细研究光伏组件输出特性。最后利用PSO智能算法,以船舶照明系统为负载,依托船舶航线和实际用电需求,综合考虑系统可靠性和经济性,对温差发电组件、光伏组件、蓄电池的数目优化,在满足系统可靠性的同时,使运行成本最低。将传统灯具以LED节能灯具替代,重新计算组件个数,并从环保和经济两个角度分析替换前后的影响。
【关键词】：船舶 温差发电 太阳能发电 粒子群 LED
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.16;TM61
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景和意义9-10
• 1.2 余热发电10-12
• 1.2.1 余热温差发电研究应用现状10-12
• 1.3 太阳能研究应用现状12-14
• 1.4 清洁能源在船舶上的应用前景14-15
• 1.5 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 温差发电和光伏发电原理16-23
• 2.1 传热学基本理论16-17
• 2.1.1 热传导16-17
• 2.1.2 热对流17
• 2.1.3 热辐射17
• 2.2 温差发电的基本原理17-19
• 2.2.1 赛贝克效应17-18
• 2.2.2 帕尔贴效应18-19
• 2.2.3 汤姆逊效应19
• 2.2.4 热电转换的优值系数19
• 2.3 光伏发电19-23
• 2.3.1 光伏电池的工作原理19-20
• 2.3.2 太阳能电池最大功率点跟踪(MPPT)的原理20-23
• 第3章 余热光蓄发电技术在船舶的应用可行性分析23-31
• 3.1 船舶应用余热光蓄发电技术的优势分析23-25
• 3.1.1 余热光蓄技术在船舶行业的应用前景23-24
• 3.1.2 余热光蓄技术的环保优势24
• 3.1.3 余热光蓄技术的经济优势24-25
• 3.2 余热光蓄发电技术应用于船舶的可行性分析25-29
• 3.2.1 光伏组件布置分析25-26
• 3.2.2 负载分析26-27
• 3.2.3 可靠性分析27-29
• 3.3 所涉及的问题分析29-30
• 3.3.1 余热光蓄各部件配置优化29
• 3.3.2 海洋环境影响29-30
• 3.4 研究对象的确定30-31
• 第4章 新型船舶照明电源系统组件特性及数学建模31-52
• 4.1 余热温差发电组件建模31-33
• 4.1.1 排气管管道温度分布建模31-32
• 4.1.2 热电模块发电性能建模分析32-33
• 4.2 光伏阵列模型33-37
• 4.2.1 太阳能辐射模型34-35
• 4.2.2 光伏电池数学模型35-37
• 4.3 余热温差发电特性分析37-42
• 4.3.1 排气管温度分布37-39
• 4.3.2 排气管发电量分析39-42
• 4.4 光伏组件特性分析42-51
• 4.4.1 太阳能电池的伏安特性42-43
• 4.4.2 太阳能电池MPPT技术43-51
• 4.5 储能模块建模51-52
• 第5章 基于粒子群算法的船舶照明电源系统的优化配置52-60
• 5.1 粒子群算法的简介52-53
• 5.2 船舶照明电源系统粒子群算法的设计53-57
• 5.2.1 目标函数53-54
• 5.2.2 约束条件54-55
• 5.2.3 算法仿真结果55-57
• 5.3 船舶绿色照明负载计算分析57-59
• 5.4 经济性分析59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 6.1 工作总结60
• 6.2 未来展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 在学期间发表的学术论文65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 朱文,杨君友,崔],张同俊;纳米超晶格热电材料的研究进展[J];材料导报;2002年12期

2 欧阳羽宸;叶似锦;陈耀武;陈凯军;郑卫刚;;基于船舶柴油机排气管的温差发电装置[J];电子世界;2013年09期

3 李伟江;李玉东;腊冬;秦伟;李茂德;;低温差下半导体温差发电器，

本文编号：523437