船用分布式光伏并网发电应用技术研究
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完成单位:中远海运特种运输股份有限公司、武汉理工大学
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-2-774
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
郭芝鸿、胡浩帆、梁 杰、殷华兵、范伟业、张卫国、郭小峰、汤旭晶
水路运输具有运量大、成本低、环境友好等优势,随着交通强国、海洋强国等国家战略及共建“一带一路”倡议的提出,航运业迎来了前所未有的发展机遇。航运业在支撑国民经济发展的同时,其所造成的大气和水污染问题不容忽视。国际海事组织(IMO)也在《国际防止船舶造成环境污染公约》(MARPOL公约)的基础上,提出了一系列具有强制性的船舶能效规则,明确在接近2050年,实现航运净零排放。
太阳能光伏发电技术作为当前最为成熟的可再生能源转换技术,具有清洁环保等诸多优点,做到真正的绿色发电。随着绿色船舶的发展,以光伏为代表的新能源以越来越高的比例接入船舶电网是电力系统的发展趋势。但是新能源资源的随机波动性、间歇性,新能源发电并网设备的低抗扰性、弱支撑性客观存在,给船舶电力系统的稳定运行带来新的挑战。
项目聚焦船电/光伏并网稳定安全运行关键技术,通过船电/光伏交流并网电力系统建模仿真,验证高渗透率光伏发电系统船舶应用的可行性,并成功开发了具有低压穿越能力的VSG光伏并网系统控制策略、自适应电流保护方案、并网锁相控制算法的孤网运行船电-分布式光伏并网逆变装置。基于蓄电池的光伏技术在2018研究成果已在公司旗下 “中远盛世”5300PCTC汽车运输船上示范应用,并推广至“中远腾飞”轮应用。
项目结合分布式光伏并网发电系统实际运行情况,核算船用光伏发电系统的经济效益、节能减排效益、社会效益。“中远盛世”轮光伏发电并网示范系统装机容量为184.8kWp,该光伏系统发电量约为28万kWh/年,相当于节省燃油约64.4吨/年,可实现CO2减排约200吨/年。“中远腾飞”轮光伏发电并网示范系统装机容量为140.8kWp,该光伏系统发电量约为21万kWh/年,相当于节省燃油约49吨/年,可实现CO2减排约152吨/年。
该光伏系统单船改造总投入约300万元,投资回收期约4-5年。项目还可带来碳税收益和公司节能减排的社会形象提升等无形资产收益,是中国航运企业践行绿色船舶和低碳航运的靓丽名片,是“绿色环保的再生能源”在大型远洋运输船舶上的一次成功应用。从目前看,国内外许多航运公司均看好光伏作为船舶绿色辅助电源,具有良好的推广应用前景。