1．目的及意义

1.1目的及意义

电力推进代表着未来船舶技术的研究前沿，与传统的机械推进系统相比，电力推进具有更好的经济性、操纵性、安全性以及噪音低、有利于控制船舶造成的环境污染等优点^[1~2]。然而受到船舶重量和空间的要求以及最新能源存储技术的影响，与传统的柴油机推进系统相比，现阶段大多数的纯电动船舶电力推进系统不能达到高性能的速度、加速度和自控性^[3]。基于这种情况，研究混合动力电动船舶可以为船舶发展从柴油发电机组单独供电船舶过渡到纯电动船舶供电提供可行性方案^[4]。

本文将以柴油机-超级电容推进系统的选型为重点, 相比于传统电池，超级电容器拥有更高的最大工作电流、更强的功率密度、更持久的循环使用寿命，并且毒性较低，不会对环境造成较大影响 ^[5]。研究柴油机-超级电容推进系统的选型，将会提高船舶的效率和经济性，减少有害物质的排放，更加节能环保，是当今船舶发展的一种趋势。

1.2国内外研究现状分析

柴油机-超级电容混合电力推进是一种新型船舶电力推进技术，是船舶发展的新方向，能有效地缓解能源以及环境问题^[6-7]。本文涉及到的推进系统利用柴油机与超级电容组合作为动力源，具有节约燃油、降低营运成本的优点，是极具发展前景的船舶能源综合优化利用系统，也是船舶节能减排领域的研究热点^[8-9]。

在国际上，有不少科研院提出了一些相关理论和方法，并在潜艇和游艇领域有所实现。世界上第一艘燃料电池和柴一电混合动力系统的潜艇已于2003 年4月在德国基尔港开始首次试航^[10]。2010年1月，意大利和斯洛维尼亚联合研制了GREENLINE33混合动力游艇，该游艇混合了电池组、太阳能和柴油机动力^[11]。2010年意大利 Ferretti公司生产的Long Range 23混合动力游艇使用柴油发电机和电池组作为混合动力^[12]。 国内在混合动力船舶领域方面起步较晚，成功应用的例子并不多。在2010年上海世博会上亮相了中国第一艘混合动力船——“尚德国盛”号游船，该船采用太阳能和柴油机组作为混合动力，时速约 15km，节省电力和减排达30%以上^[13]。

综上可知，混合动力船舶具有较高的经济型，有利于控制船舶造成的环境污染。特别是在民用船舶中具有较好的应用价值。本文以690客位客船为研究对象，设计一套以柴油机-超级电容为动力的船舶推进系统。最后，基于 MATLAB/Simulink平台建立仿真模型，以安全性和经济性为目标进行仿真，研究动力源的选型与匹配方法，再与纯柴油机推进方式对比分析经济性。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1 研究的基本内容

本文以690客位客船为研究对象，设计柴油机-超级电容为动力的船舶推进系统，确定其选型。论文主要研究内容如下：

1. 针对客船进行不同运行模式下的负荷计算；

（2）建立混合动力系统匹配优化数学模型；