摘 要

随着世界科技的日益进步与经济的蓬勃发展，各国对船舶行业节能减排的重视程度也变得越来越高，对于环保要求标准也日益提高。传统供岸电系统所暴露出的诸多问题成为了技术革新的突破口，传统供岸电系统所面对的变频问题、供电端与受电端线制匹配的问题、岸电端和船舶受电端的连接，占用空间，安全性等问题以及前期投资与后期养护的问题在无线供电这一技术面前将得到很好的解决，

本文也将基于无线供电技术，以38客沿海高速船靠港停泊时的用电需求为标准,设计了一款市电模块与新能源模块（新能源模块由蓄电池模块和太阳能模块组成）混合供电的分布式无线供岸电系统系统。本文中将对系统中蓄电池模块及太阳能模块的配置进行选型与分析，并完成无线供电系统电能传输方式、补偿电路、线圈的选择与相应分析。在完成整体设计后，将相较于传统市电供岸电系统分析其经济性及环保性，以此验证系统设计的价值。

关键词：无线供电技术 磁耦合谐振 市电 磷酸铁锂电池 光伏太阳能电池

Abstract

With the continuous progress of science and technology and the gradual development of economy, the concept of energy conservation and emission reduction has become more and more important for all countries in the world in the shipping industry, and the standards for environmental protection have been constantly raised.Traditional for shore power system has exposed many problems has become a breakthrough for the development of technological innovation, the traditional problems faced by frequency conversion for shore power system, power supply and the matching problem of wire of electric system, shore power end and ship by the connection problem, security problem, the problem of space and investment maintenance problems in the wireless power supply before the technology will get very good solve,

Based on the wireless power supply technology, this paper designs a distributed wireless shore power supply system with hybrid power supply between the municipal power module and the new energy module (the new energy module is composed of battery module and solar module) based on the electricity demand of the 38 passenger coastal high-speed ship when it docked at the port.In this paper, the configuration of battery module and solar module in the system will be selected and analyzed, and the power transmission mode, compensation circuit and coil of the wireless power supply system will be selected and analyzed accordingly. After completing the overall design, in order to verify the design value of the system, the system will be compared with the traditional shore-power supply system from the perspective of economy and environmental protection, and the corresponding analysis will be carried out.

Key words: Wireless power supply technology; Magnetic coupled resonance; Electric supply; Lithium iron phosphate battery; Photovoltaic solar cell.

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 无线供电技术 2

1.3 分布式船舶无线供岸电技术 2

1.3.1 船舶无线充电技术研究现状 2

1.3.2 分布式供电系统 3

1.4 本文研究内容 4

第2章 船舶电力负荷与岸电供电模式分析 6

2.1 船舶电力负荷分析 6

2.2 船舶岸电供电模式分析 7

2.2.1 蓄电池供电 7

2.2.2 太阳能供电 8

2.2.3 市电供电 9

第3章 船舶无线供电系统设计 10

3.1 分布式无线供岸电系统构架设计 10

3.2 无线供电装置设计 11

3.2.1 补偿电路及系统配置 11

3.2.2 线圈及系统设计 12

第4章 分布式供岸电系统经济性分析 15

第5章 总结与展望 16

5.1 主要成果与结论 16

5.2 展望 16

参考文献 17

致谢 18

1. 绪论

研究背景与意义

近年来，航运业贸易在世界贸易中占据的比例越来越大，各个国家对船舶行业节能减排的重视程度越来越高，对于环保要求标准也日益提高。船舶靠港时柴辅机供电所暴露的诸多问题都不被环境要求所允许。船舶辅机在工作时燃烧的是柴油，这使得其在工作期间会产生大量对环境有污染的氧化物（尤其是硫氧化物）^[1]、颗粒物和有机化合物等，对港口及周边的空气和水域环境有较为明显的污染。此外，每天靠港停泊的的船舶数量较多，而且柴油机与辅机在工作时会发出很强的噪声，这会影响船员、港口工作人员周边居民的正常生活和工作^[2]。同时燃油发电还有着发电效率相对较低、当产生多余电能时会被浪费无法进行储存、维修船舶的成本过高等问题也都需要解决。船舶岸电技术的出现一定程度上解决了传统船舶靠港时供电所带来环境污染的问题。

船舶岸电技术是指当船舶靠港停泊时不再使用船上的燃油辅机，而是改使用岸端电网为船舶提供电能的技术^[3]。因为岸电技术具有节能减排，环境友好等方面的特点与优势，因此，船舶岸电收到了大力支持与推广^[4]。但其在设施和技术上仍然存在一定的障碍，也存在一些明显的缺点^[5]。