养殖工船光伏发电系统的设计方法与流程

本发明属于养殖工船用设备，尤其涉及一种养殖工船光伏发电系统的设计方法。

背景技术：

1、船舶在航行过程中能接受到较强的太阳光辐射，而太阳能作为一种可再生的清洁能源在很多领域都得到了广泛应用，在国家节能减排的号召下，在船舶的露天甲板或者顶甲板上安装分布光伏发电板的技术已经开始研究，目前船舶太阳能光伏发电处于初步探索阶段，并且在一些小型的内河船舶上已经有所应用。但是，当前船舶太阳能光伏发电技术存在以下问题：(1)内河船舶露天布置光伏太阳能板的面积较小，导致发电量较小，无法有效验证与船舶电站的匹配性。(2)海上盐分、湿度的强腐蚀性影响光伏组件的性能，尤其盐雾强腐蚀性造成电化学反应，自由电子析出，危害光伏组件性能。(3)在一定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳能太阳电池组件所产生的能量，无法有效避免。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种养殖工船光伏发电系统的设计方法，有效解决养殖工船光伏发电系统设计不可靠的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种养殖工船光伏发电系统的设计方法，所述养殖工船光伏发电系统包括光伏组件、光伏汇流箱、光伏控制器、双向变流装置和储能系统，所述光伏控制器和双向变流装置安装于直流配电柜内。

3、所述光伏组件包括太阳能光伏板，所述太阳能光伏板通过支架平铺安装于船舶主甲板的前部的平整位置且没有遮挡或阴影的区域，所述支架采用外表面涂有防腐涂料层的热镀锌层的碳钢制成。

4、所述储能系统为集装箱式，所述储能系统包括磷酸铁锂电池，所述磷酸铁锂电池的内部设置二极管，所述双向变流装置具有并网发电、离网逆变功能。

5、所述养殖工船光伏发电系统设计为并网运行模式，通过直流配电柜中的能量管理系统与船舶主配电板的电力管理系统进行通讯实现电能安全入网及以下供电逻辑：首先，当船舶电网正常运行时：当磷酸铁锂电池电量≥80％，则由太阳能光伏板经光伏控制器发电，通过直流配电柜及隔离变压器并入船舶电网，与船舶电网共同为负载供电；当磷酸铁锂电池电量≤20％时，养殖工船光伏发电系统退网，双向变流装置停止工作，太阳能光伏板经光伏控制器向磷酸铁锂电池充电，充电至80％后，双向变流装置重新启动，并通过直流配电柜及隔离变压器并入船舶电网，与船舶电网共同为负载供电；当无光照资源时，养殖工船光伏发电系统退网，双向变流装置停止工作，待光照恢复后，养殖工船光伏发电系统通过直流配电柜及隔离变压器并入船舶电网，与船舶电网共同为负载供电。

6、其次，当船舶电网故障时：养殖工船光伏发电系统切换为离网模式，太阳能光伏板和磷酸铁锂电池通过直流配电柜及隔离变压器为船舶负载供电，即使此时无光照资源，双向变流装置也不停止工作，磷酸铁锂电池将持续放电直到达到系统设定阀值。

7、进一步地，所述储能系统还包括逆控单元、监控单元、热管理及温控系统、可燃气体探测及应急排风系统、视频监控系统、照明系统和消防系统，所述双向变流装置包括功率模块、滤波器、控制器和检测单元。

8、进一步地，所述养殖工船光伏发电系统在生产设计过程中需要设置维护通道和冲洗装置，要保持太阳能光伏板的采光面的清洁，定期对太阳能光伏板的表面进行清扫和擦拭，遇有大雨、冰雹或大雪后，需要对太阳能光伏板的表面进行检查并清理异物。

9、进一步地，所述太阳能光伏板与支架螺栓连接，所述支架通过h型钢梁与船舶主甲板进行底部满焊，待冷却后铲除多余焊剂及焊渣后涂刷防腐涂料，所述支架的强度要求满足在承受太阳能光伏板的重量的同时，也能承受刮风和积雪的外力作用；安装完成后的养殖工船光伏发电系统不能影响驾驶室视野、声光信号、吊机操作、甲板机械和直升机平台的运营和生产。

10、进一步地，综合考虑光伏组件在船舶的安装位置以及垂向加速度、横摇和纵倾因素，进行局部震动分析，比对光伏组件本身的震动要求，以及光伏组件成为激励源对环境乃至全船的影响是否满足规范要求进行核实。

11、进一步地，光伏控制器采用全数字化智能跟踪算法。

12、与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：(1)本发明具有节能环保、可靠性高和使用寿命长等特点，有利于利用太阳能这一清洁能源为船舶的照明、通讯、报警等系统进行供电。本发明通过并网型设计以及储能系统的设置，在船舶电网正常运行或故障时均能投入工作。

13、(2)本发明通过对养殖工船光伏发电系统的安装设置、性能设置及系统连接设置，提高了养殖工船光伏发电系统的兼容性、可靠性和防腐性能，有效解决当前的养殖工船光伏发电系统发电量小、防腐性能差及热斑效应对储能系统造成损害等问题。

技术特征：

1.一种养殖工船光伏发电系统的设计方法，其特征在于，所述养殖工船光伏发电系统包括光伏组件、光伏汇流箱、光伏控制器、双向变流装置和储能系统，所述光伏控制器和双向变流装置安装于直流配电柜内；

2.根据权利要求1所述的养殖工船光伏发电系统的设计方法，其特征在于，所述储能系统还包括逆控单元、监控单元、热管理及温控系统、可燃气体探测及应急排风系统、视频监控系统、照明系统和消防系统，所述双向变流装置包括功率模块、滤波器、控制器和检测单元。

3.根据权利要求2所述的养殖工船光伏发电系统的设计方法，其特征在于，所述养殖工船光伏发电系统在生产设计过程中需要设置维护通道和冲洗装置，要保持太阳能光伏板的采光面的清洁，定期对太阳能光伏板的表面进行清扫和擦拭，遇有大雨、冰雹或大雪后，需要对太阳能光伏板的表面进行检查并清理异物。

4.根据权利要求3所述的养殖工船光伏发电系统的设计方法，其特征在于，所述太阳能光伏板与支架螺栓连接，所述支架通过h型钢梁与船舶主甲板进行底部满焊，待冷却后铲除多余焊剂及焊渣后涂刷防腐涂料，所述支架的强度要求满足在承受太阳能光伏板的重量的同时，也能承受刮风和积雪的外力作用；安装完成后的养殖工船光伏发电系统不能影响驾驶室视野、声光信号、吊机操作、甲板机械和直升机平台的运营和生产。

5.根据权利要求4所述的养殖工船光伏发电系统的设计方法，其特征在于，综合考虑光伏组件在船舶的安装位置以及垂向加速度、横摇和纵倾因素，进行局部震动分析，比对光伏组件本身的震动要求，以及光伏组件成为激励源对环境乃至全船的影响是否满足规范要求进行核实。

6.根据权利要求5所述的养殖工船光伏发电系统的设计方法，其特征在于，光伏控制器采用全数字化智能跟踪算法。

技术总结
本发明属于养殖工船用设备技术领域，具体公开一种养殖工船光伏发电系统的设计方法。用于解决养殖工船光伏发电系统设计不可靠的问题。所述养殖工船光伏发电系统包括光伏组件、光伏汇流箱、光伏控制器、双向变流装置和储能系统，光伏组件包括太阳能光伏板，太阳能光伏板通过支架平铺安装于船舶主甲板的前部，支架采用外表面涂有防腐涂料层的热镀锌层的碳钢制成。储能系统包括磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池的内部设置二极管。双向变流装置具有并网发电、离网逆变功能。养殖工船光伏发电系统设计为并网运行模式。本发明具有节能环保、可靠性高和使用寿命长等特点，有利于利用太阳能为船舶供电，并且在船舶电网正常运行或故障时均能投入工作。

技术研发人员：杨栋轩,张杨,李小强
受保护的技术使用者：中国船舶集团青岛北海造船有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26