本书是系统论述船用光伏发电系统应用技术的学术专著。全书共分为7章，从理论和实践两个方面详细分析船用光伏发电系统的发展历程、组成结构、并网控制、低压穿越和电能质量提升；并根据设计规范和技术要求，给出实际船用光伏发电系统的设计案例和仿真结果；详尽介绍船用光伏发电系统效益评估方法；为读者全面了解和掌握船用光伏发电系统的国内外进展、关键技术和研究设计方法提供学习和借鉴资料。
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第1章 绪论 1
1.1 水路运输面临的节能减排压力 3
1.2 船舶节能减排的技术路径 4
参考文献 5
第2章 船用光伏发电系统原理及集成技术 7
2.1 船舶电力系统简介 9
2.1.1 船舶电力系统组成、特点及基本参数 9
2.1.2 船舶电力系统类型 10
2.1.3 船舶电力系统设计规范和标准 12
2.2 船用光伏发电系统的组成 12
2.2.1 太阳能光伏电池 12
2.2.2 光伏控制器 16
2.2.3 光伏逆变器 17
2.2.4 状态监测装置 19
2.3 光伏发电系统在船舶平台应用适应性 23
2.3.1 船用太阳能电池板优化布置 23
2.3.2 光伏阵列对船舶稳性的影响 25
2.3.3 船舶振动的影响 27
2.3.4 电磁兼容的影响 30
2.3.5 海水盐雾的影响 36
2.4 光伏-船电集成应用模式 41
2.4.1 光伏并网型集成应用模式 41
2.4.2 光伏-储能装置离网型集成应用模式 42
2.4.3 光储柴直流组网型集成应用模式 43
参考文献 44
第3章 船用光伏DC/DC变换器及直流组网 47
3.1 典型DC/DC变换器 49
3.1.1 Buck变换器 50
3.1.2 Boost变换器 54
3.1.3 Buck-Boost变换器 57
3.2 单向DC/DC控制技术：MPPT控制策略 60
3.2.1 扰动观测法 62
3.2.2 电导增量法 64
3.2.3 应对遮挡多峰现象的智能MPPT算法 67
3.3 双向DC/DC控制技术：光伏储能充放电控制 69
3.3.1 双向DC/DC变换器的工作原理 69
3.3.2 双向DC/DC 变换器的数学模型 72
3.3.3 光伏储能双向DC/DC变换器的PI控制方法 78
3.4 光储直流组网协调控制策略与分析 79
3.4.1 光储直流组网协调控制策略 79
3.4.2 控制策略分析：负载连续变动 82
3.4.3 控制策略分析：光伏单元的退出与投入 83
3.5 光储直流组网案例 85
3.5.1 电力系统拓扑结构 85
3.5.2 光伏发电系统 87
3.5.3 锂电池储能系统 89
3.5.4 能量管理系统 93
参考文献 95
第4章 计及光伏功率平抑的DC/AC控制 97
4.1 基于恒功率控制的船用光伏并网控制策略 99
4.1.1 PWM逆变器数学模型 99
4.1.2 功率-电流双环解耦控制 101
4.1.3 PWM信号产生原理与实现 103
4.2 基于虚拟同步发电机的船用光伏并网控制策略 106
4.2.1 虚拟惯量控制 106
4.2.2 基于功-频有差特性的下垂控制 107
4.2.3 船舶VSG控制策略及控制流程设计 109
4.3 系统建模及仿真分析 110
4.3.1 VSG并网逆变器模型搭建 110
4.3.2 船舶柴油同步发电机组模型 112
4.3.3 PQ 控制和VSG 控制仿真结果对比 116
参考文献 123
5.1 电力系统暂态功角、电压与频率稳定性 127
第5章 船舶光伏并网电力系统暂态稳定性分析 125
5.1.1 电力系统暂态功角稳定性 127
5.1.2 电力系统暂态电压稳定性 130
5.1.3 电力系统暂态频率稳定性 132
5.2 PQ控制策略下不同渗透率差异的系统暂态稳定性分析 134
5.2.1 渗透率选取原则 134
5.2.2 三相短路故障影响仿真 135
5.2.3 突变负荷扰动影响仿真 137
5.3 PQ控制策略下不同并网节点差异的系统暂态稳定性分析 139
5.3.1 并网节点选取原则 139
5.3.2 三相短路故障影响仿真 139
5.3.3 突变负荷扰动影响仿真 141
5.4 VSG与PQ控制策略下的系统暂态稳定性差异对比分析 142
5.4.1 三相短路故障影响仿真 142
5.4.2 突变负荷扰动影响仿真 144
5.5 VSG控制策略对船舶电力系统频率和惯量特性的影响 146
5.5.1 虚拟惯量对暂态频率变化的影响 146
5.5.2 虚拟惯量对功率波动的支撑机制 147
参考文献 148
第6章 船舶光伏电力系统故障分析及低压穿越技术 149
6.1 低电压故障的特征提取 151
6.1.1 电压跌落类型及特征分析 151
6.1.2 基于锁相控制的电参量瞬时分解 154
6.1.3 改进的无锁相瞬时对称分量法 155
6.2 船舶电网短路故障自适应识别控制 159
6.2.1 并网点电压幅频和相频特性函数 160
6.2.2 船舶电网短路故障识别方法 161
6.2.3 船舶电网短路故障模式切换控制 165
6.3 无储能系统下增强低压穿越能力的控制策略 168
6.3.1 自适应逆变器控制策略构建 168
6.3.2 故障模式识别及模式切换控制仿真验证 171
6.3.3 低压穿越控制仿真验证175 参考文献 179
第7章 船用光伏发电系统的评估及未来发展趋势 181
7.1 经济环保性评估 183
7.1.1 光伏年发电量的估算 184
7.1.2 经济效益评估 186
7.1.3 环保效益评估 189
7.1.4 多指标评价方法 190
7.2 全船营运能效评价 192
7.2.1 能效评价体系 192
7.2.2 融入光伏发电系统对船舶阻力的影响 193
7.2.3 目标船舶营运能效模型构建 200
7.2.4 不同光伏容量对船舶营运能效的影响 205
7.3 未来发展趋势 208
参考文献 210
附录 代表性实船应用照片 212
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