摘 要

当今的船舶行业的前景和主要研究方向是发展清洁能源发电机与柴油机共同工作为船舶提供推进动力，由于清洁能源本身所具有的低功率密度，间歇性以及不稳定的特点，当清洁能源应用到船舶上时为了提高船舶动力系统的稳定性以及电能的质量，太阳能、风能电池与柴油机所组成的混合动力系统是具有可行性的一个方案。

在进行设计工作的过程中考虑将燃料电池与柴油机混合动力系统应用于船舶上，此方案将部分代替柴油机的作用，实现由新能源发电与传统柴油机为船舶提供动力。为了研究多清洁能源复合供电系统的船舶电力推进设计的可行性，要进行燃料电池与柴油机的集成供电的研究，进而通过对船舶典型工况的仿真实验得到船舶的运行控制策略。

当代的科学研究中，设计与研发工作运用的最普遍的技术是建模与仿真。尤其在船舶制造业，建模与仿真可以大大的节约生产成本与劳动成本，提供高效的技术支持。本文也将采用此技术，对多清洁能源复合供电系统的船舶的电力推进进行建模与仿真。文章将船舶电力复合供电系统作为设计对象，分析系统工作过程中的各种工况，采用的仿真软件为MATLAB，对系统进行数学模型建立与分析，最终对船舶的控制策略进行制定。

关键词：清洁能源；电力系统；建模与仿真；船舶控制策略

Abstract

The direction of today's shipbuilding industry's prospects and the main research work is the development of clean energy generator and diesel machine to provide propulsion for the ship, due to the low power density of clean energy is intermittent, and unstable characteristics, when applied to the ship on clean energy in order to improve the power system stability and power quality solar energy, wind energy, hybrid power system composed of batteries and diesel engine is a feasible scheme.

In the process of design work will be considered in the solar cell and wind diesel hybrid system used on ships, this program will partially replace the diesel engine, to achieve powered by new energy power generation and the traditional diesel engine for ship. In order to study many clean energy composite power supply system of marine electric propulsion system design feasibility. For solar power, wind power, integrated power supply of fuel cell and diesel engine, and then through the operation of the ship control strategy simulation experiment of typical ship conditions.

In modern scientific research, design and development of the use of the most common technology is modeling and simulation. Especially in ship manufacturing, modeling and simulation can save the production cost and labor cost greatly, provides efficient technical support. This paper will adopt this technology to ship more clean energy composite power supply system. The modeling and simulation of electric propulsion ship power. The composite power supply system as the design object, analysis of various conditions in the process of the work, for the use of Matlab simulation software, the system establishment and analysis of the mathematical model.

Key Words: clean energy；electric power system；modeling and simulation；ship control strategy

目 录

第1章 绪论 1

1.1目的背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3课题内容及目标 2

1.4应用软件介绍 3

第2章 系统分析与建模 4

2.1建模与仿真 4

2.2系统分析方法 5

2.3论文主要内容 5

第3章 船舶储能系统优化 7

3.1储能系统 7

3.1.1储能系统工作原理 7

3.2储能系统选型 8

3.3储能系统优化方法 9

3.4本章小节 11

第4章 船舶电力推进系统建模与仿真 12

4.1船舶电力系统综合建模 12

4.1.1发电机设备模型 12

4.1.2原动机设备模型 13

4.1.3相复励交流励磁系统模型 14

4.2系统仿真及分析 14

第5章 总结与展望 19

5.1全文总结 19

5.2前景展望 19

参考文献 20

致 谢 21

第1章 绪论

1.1目的背景及意义

船舶电力推进系统是电动机带动螺旋桨为船舶提供动力的动力系统，从发明到今天经历了一百多年的发展和完善。系统组成为：原动机、输电配电系统、发电机、电动机和螺旋桨以及对应的检测与控制系统。随着经济的发展与科技的进步，能源问题成为世界性的重点。电力推进系统的船舶相比于其他传统能源系统的船舶有其许多自己的优点，例如消耗的燃油量减少，降低对环境的污染和破坏，船舶的操控性能提升，占用更小的船舱体积以缩小船舶的尺寸等，所以，清洁能源复合供电的船舶是当今船舶研究的重要课题。进入新世纪后，世界上出现了更多船舶电力系统设计的部门和企业，将此系统应用到了越来越多的各种用途的船舶上，可以说研究清洁能源复合供电系统的船舶电力推进形式是世界发展的趋势，用最低的消费来满足需求。

下面是与传统机械推进方式相比下的，运用电力推进船舶的主要优点：