基于超级电容的船用光伏并网系统功率控制

汤旭晶， 刘雄航， 孙玉伟， 邱爰超， 袁成清,b,c

(武汉理工大学 a.能源与动力工程学院； b.国家水运安全工程技术研究中心；c.交通运输部船舶动力工程技术交通行业重点实验室， 武汉 430063)

为应对能源危机和排放所带来的环境污染[1]，各航运国家不断探索新能源技术在船舶领域中的应用，光伏发电以其独特的能源优势和环保优势被认为是最具有潜力的绿色船舶技术之一。当前，应用于各型船舶和水上设施平台的光伏系统容量不断增大，系统集成方案也逐步由离网型向并网型发展。[2-3]随着光伏渗透率的逐步提高，光伏发电间歇性、不确定性和突变性等特点对船舶电力系统的稳定性造成的不利影响也在加剧。[4]因此，引入储能装置平抑光伏并网系统输出功率波动是保障光伏并网系统船舶平台工程化应用的技术途径。目前，常规的解决方案是在船用光伏并网系统中配置磷酸铁锂电池储能装置。锂电池能量密度较大，但其循环寿命和充放电效率低，当光伏发电功率突变时，不能较好地吸收功率高频分量。[5]超级电容作为一种新型储能元件，通过极化电解质溶液储存电能，其储能过程不发生化学反应。[6]储能元件性能指标比较见表1。对比表1所列磷酸铁锂电池和超级电容性能指标[7]可看出：

1)超级电容充放电速度快，功率密度大，电能利用效率高。

2)超级电容循环寿命长，使用过程安全可靠，维护成本低。

3)超级电容的工作温度为-40～75 ℃，适用于船舶舱室或机舱环境。……