为了迎合航运业的能源转型，本文探索了太阳能光伏发电系统在船舶上的应用，搭建了太阳能+电池组的船舶电力网系统，包括一个光伏（PV）发电系统、电池储能、双向Buck-boost变换器、电力电子变换器以及交直流负载。在阐述了基于太阳能光伏技术船舶电力系统的结构与工作原理的基础上，进行了太阳能+电池组的船舶电力网系统的仿真验证。仿真结果显示，太阳辐射能量经过光伏阵列首先被转换成电能，然后由电力电子变换器变换后供给船上电气设备使用，多余的电能经过转换后以化学能的形式储存在储能电池中。同时储能电池与直流母线有效地对接，在日照不足时，储存在电池中的能量能够转换为电能供船上电气设备使用。
In order to cater to the energy transformation of the shipping industry, this paper explores the application of solar photovoltaic power generation system on ships, and builds a ship power network system with solar + battery pack, including a photovoltaic (PV) power generation system, a battery storage, a bidirectional Buck-boost converter, power electronic converters, and AC/DC loads. The simulation results show that the solar radiation energy can first convert into electric energy through the photovoltaic array, then the power electronic converter can change it directly to the electrical equipment, and the excess electric energy can be stored in the energy storage device in the form of chemical energy after passing through the charging controller. At the same time, the energy storage battery is effectively connected with the DC bus, thus the energy stored in the battery can be converted into electricity for the electrical equipment on the ship whenever the sunshine is insufficient.
2025,47(10): 82-86 收稿日期：2024-8-7
DOI：10.3404/j.issn.1672-7649.2025.10.014
分类号：U665.6
基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（62001169）
作者简介：王磊（1987-），女，博士，副研究员，研究方向为电力电子能量变换、船舶电气工程
参考文献：
[1] 张宁, 汤芳, 代红才. “十四五”能源电力发展重大问题展望[J]. 能源, 2020(1): 27-31.
[2] 郭晓毅. 航运业有望实现IMO2050减排目标[J]. 中国远洋海运, 2020(9): 67+9.
[3] 水上重器: 全球6大太阳能船[J]. 新能源经贸观察, 2017, 6: 83–84.
[4] 孙忠玉, 陈顺怀, 陆潮立. 太阳能在小型旅游船舶上的应用研究[J]. 船海工程, 2010, 39(6): 132-134+137.
[5] 陈立剑, 徐建勇. 太阳能光伏电力推进在船舶上的应用研究[J]. 船海工程, 2013, 42(2): 160-164.
[6] KYOUNG-JUN LEE, DONGSUL SHIN, DONG-WOOK YOO, et al. Hybrid photovoltaic/diesel green ship operating in standalone and grid-connected mode e Experimental investigation[J]. Energy, 2013(49): 475-483.
[7] 贾卫华, 莫小勇, 郭家富. DC/DC变换器在船舶微电网储能系统的应用[J]. 舰船科学技术, 2020, 42(20): 70-72.
[8] 李同兰, 杨鹏腾, 李同升, 等. 太阳能光伏技术在船舶上的应用研究[J]. 中国设备工程, 2020(14): 177-179.
[9] 刘金书. 双体客渡船使用太阳能+电池组作为辅助动力源的优势与实施方案研究[J]. 装备应用与研究, 2017, 24: 37-38.
[10] 赵庚申, 王庆章, 许盛之. 最大功率点跟踪原理及实现方法的研究[J]. 太阳能学报, 2006: 86–89.
[11] 侯宝华. 基于粒子群算法的船用光伏发电系统最大功率跟踪[J]. 舰船科学技术, 2021, 43(8): 79–81.
