清洁能源船舶技术

清洁能源在船舶领域的应用研究课题：课题研究背景及意义1论文基本框架及内容2论文的要点3总结与致谢4课题研究背景及意义背景资源短缺环境污染石油储备量25年煤的储备量169年天然气储备量57年全球变暖雾霾问题（PM2.5)船舶柴油机排放标准可再生可持续清洁课题研究背景及意义意义节能减排成本技术动力安全分析研究各种清洁能源在船舶上应用的可行性及适用性论文基本框架及内容主要工作内容：本文主要围绕清洁能源在船舶领域的应用研究这个大课题，通过文献查阅等方式，掌握清洁能源的种类、储量及开发潜能，阐述清洁能源研究、开发及转化情况，研究清洁能源在船舶行业的主要应用技术，全文共分为6章。论文基本框架及内容本文的具体构架：第1章阐述了本课题提出的背景、目的和意义，介绍了清洁能源的定义、分类，以及几种清洁能源在船舶领域应用的国内外现状。第2章介绍了太阳能的特点以及利用技术，并对光伏发电系统及其在船舶领域的应用具体阐述。第3章对海洋能及其具体分类进行了叙述，如海洋能又包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能，对它们目前的开发技术进行简要介绍，并探讨其在船舶领域应用的适用性和可行性。第4章对LNG、LNG动力船目前的发展现状、技术问题以及发展前景进行叙述，对其在航运业发展发挥的作用进行展望。第5章对其他清洁能源诸如风能、电能等在船舶推进上的应用进行简要的介绍，探讨它们在船舶领域应用所需的技术以及发展方向。第6章通过对各种清洁能源的相互比较进行总结，从不同方面得出船舶领域应用可能性最大的几种清洁能源，并为其在未来的发展指明方向。论文的要点（1）清洁能源：准确定义：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。具体含义：①清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；②清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；③清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。清洁能源具有非连续性、低依赖性和低能源密度的特点。一般含义：清洁能源是指在生产和使用过程中不产生有害物质排放的能源，包括可再生的、消耗后可得到恢复的能源，或非再生的、排放污染少的能源及经洁净技术处理过的化石能源。论文的要点清洁能源可再生能源排放污染少的非可再生能源经洁净处理的化石能源风能太阳能海洋能水能地热能生物质能核能天然气洁净煤论文的要点（2）太阳能光伏发电系统：组成：太阳能电池组件板；充、放电控制器、逆变器以及测试仪表和计算机监控等电力电子设备；蓄电池或其他蓄能和辅助发电设备。基本工作原理：利用太阳光的强烈照射，由太阳能电池组件吸收，并产生电能，通过负载控制器和充放电控制装置，在满足负载需求的情况下直接给负载供电；此外，整个系统还需要安装的设备就是容量比较巨大的蓄电池组，它被用在日照不足或者夜间情况下。对于船舶而言，还需要安装有逆变器，方便将直流电转换成交流电，供船舶交流负载使用。根据用户和负载的需求，太阳能光伏发电系统一般可分为独立供电的光伏发电系统、并网光伏发电系统以及混合型光伏发电系统三种。根据查阅相关文献，船舶上采用离网光伏发电系统，即光伏系统产生的电不与船舶原有电网进行并网更好。论文的要点2007年，瑞士的全太阳能动力船“太阳21号”，是世界上第一艘完全以太阳能为动力横跨大西洋的船只。论文的要点（3）海洋能在船舶上的应用技术：利用海洋能的主要发展方向是将海浪、海流等短周期波所具有的动能和势能转换为电能。在船舶上进行海洋能的利用受到多方面条件的制约：其一，海水能量密度不高造成机械能转换为电能的设备过于庞大；其二，船舶在运营中是一个移动平台，在其自身运动过程中同时利用海洋能，将对其自身造成不可避免的负面影响，如船舶流阻增大和动力性降低等问题。故而直接在航运船舶上应用海洋能不是首推的研究方向。但是根据波浪能和水流能的特点，波浪能发电可应用于航标或者小型灯船，海流能可在趸(dun)船(指固定停泊於岸旁，无动力装置的船），和航标船上得到应用。目前所尝试的有英国的“水下风车”，以及美国的驳船式海流发电站等，基本上都是利用的海流能的固定式船舶，而大范围的推广目前还难以实现。论文的要点（4）LNG（液化天然气）：LNG动力船舶的优势：①清洁，控制同样的输出功率，使用天然气作为动力燃料相对于石油等化石燃料排放出的二氧化碳仅为后者的71.67%，排放的氮氧化物量也比石油减少了80%，排放硫氧化物的量也减少一倍，和石油燃料相比小颗粒排放量减少了94%。②经济，国内LNG价格基本与重油相当，远低于柴油的价格，而且LNG热值高。③储量丰富，在其他化石燃料日益枯竭的局势下，天然气的潜在储量还非常丰富，如果包括部分非常规的能源，如页岩气、甲烷冰等，换算成使用量，可以供人类使用250年。然而，由于LNG作为船舶燃料也面临储存和基础设施的问题，所以目前多在内河、沿海及近洋船舶推广。论文的要点（5）风帆助航：1980年，来自日本的第一艘现代风帆助航船“新爱德丸”，风帆船2007年，来自德国的全球第一艘用风筝拉动的货轮“白鲸天帆号”，天帆（风筝帆）船论文的要点（6）基于岸基能源的运河船舶系统：是由武汉理工大学严新平教授团队所指导的创新兴趣小组设计的一种基于岸基能源的运河船舶系统。该系统是利用接触网对运行中的船舶提供电力，以此取代传统的柴油机动力系统，是一种类似于电车的清洁无污染的运河船舶动力推进技术。该系统在节能减排方面具有着重要意义。论文的要点然而这种技术在欧美并不陌生，在工业革命以前，在火车还没有出现之时，运河船舶系统（Trolleycanalboats）就已经出现，并作为主要的内陆运输方式。总结与致谢本文从清洁能源入手，落脚点在船舶领域的应用，在清洁能源中选出太阳能、海洋能、LNG等具有典型代表意义的几种能源，分别从它们的特点、技术利用、在船舶上的应用这三个点进行展开，分析了它们的应用可行度以及未来前景。最后总结出：LNG集清洁能源与传统能源的优势于一身，兼具清洁环保、可持续、经济性好等优点，LNG动力船发展前景最好；另外太阳能、风能等作为辅助动力或者为船舶提供电力等，也都很有发展前途。相信在未来的航运业发展过程中，我们能重视清洁能源，提高这些清洁能源的应用经济性，降低成本，提高转换效率，提高市场投放，将来的航运业，清洁能源一定会在其中占据一方重要的地位，节能减排才能真正实现，绿色船舶才能行驶在蔚蓝的海洋之上。总结与致谢在此我要特别感谢我的毕业设计指导老师商蕾老师，本论文是在商老师的悉心指导下，经过反复讨论和修改，才得以完成的。同时，我要感谢在座的各位评阅老师，感谢大家能为我评阅论文。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和同学进行批评和指正！