摘  要：我国《节约能源法》使节约资源成为我国基本国策，节能减排工作已成为全社会参与的国事、大事，全球石油能源逐渐减少,燃油价格上涨,何进一步做好游艇节能,降低噪音，提高舒适性，太阳能取之不尽、用之不绝,是重要的清洁可再生能源,在日常生活中已得到广泛应用,如果将其作为游艇动力能源,将对游艇持续发展提供有利保障。

 关键词：节能 太阳能  游艇   动力系统    

一、游艇动力配置光伏太阳能可行性分析：

目前游艇主要是用燃油驱动和发电，这样就必须配置一套独立的发电系统，效率低、费用大；同时，游艇运输的发展给环境带来了水质、噪声和空气的污染（污染。如水质、噪声和空气污染）。尤其是当游艇经过市区河道的时候，对河道周边环境和居民生活的影响更不可忽视，为了减轻游艇对环境的污染和应对能源危机，一条有效的途径是寻求新的绿色能源替代传统的石油产品。随着太阳能光伏太阳能技术的发展和普及，太阳能光伏效率越来越高，费用越来越低，而游艇用电量较小，同时每个游艇都有足够面积可安放太阳能电池板的上层建筑顶面，也使光伏太阳能技术系统在游艇上的应用成为可能。该系统虽然初始投资较常规发电设备大，但因其不需要燃油，营运、维护费用较常规发电低很多，因此，总的经济效益较好。而且，该系统减轻了游艇对环境的污染和对柴油的依赖，社会效益显著，产业化前景广泛。太阳能光伏系统在船舶行业中的推广有着积极的作用，也会对我国的绿色交通做出一定贡献。当前，游艇运输的发展给环境带来了水质、噪声和空气的污染。尤其是当游艇经过市区河道的时候，对河道周边环境和居民生活的影响更不可忽视。而太阳能技术可以有效解决游艇运输过程中的污染问题。同时，随着光伏太阳能技术的发展和普及，太阳能光伏效率越来越高，费用越来越低，而游艇用电量较小，同时游艇有大约20~40可安放太阳能电池板的上层建筑顶面，并且太阳能技术在游艇上的应用几乎是空白，使得太阳能技术在船舶上的应用前景被看好。游艇对于动力操舵装置、为主机服务的各种辅机、消防泵、舱底泵等船舶正常运行所必需的设备均为电力供电时，应至少设置2台与主机独立的发电机组。这些发电机组的台数和容量，应能在任意发电机组停止工作时，仍能继续对保障船舶正常航行、船舶安全及冷藏货物所必需的设备供电。同时，最低舒适的居住条件也应得到保证，至少应包括适当的炊事、食品冷冻、机械通风、卫生和淡水设备的供电。由推进主机带动一套下列设备：舵机油泵、为主机服务的各种辅机、消防泵、舱底泵，且船舶安全所必需的用电设备如航行信号设备、通信和报警设备及照明等能由蓄电池供电时或当设置的主机轴带发电机符合规定时，可只设1台与主机独立的发电机组。

    二、太阳能光伏供电系统的基本工作原理

太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下，将太阳能电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏太阳能系统而言，还需要增加逆变器，将直流电转换成交流电。太阳能光伏供电系统的构成如图1所示

 

图1太阳能光伏供电系统的构成

（1）太阳能电池组件，太阳能电池组件按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。游艇的太阳能电池组件采用多晶硅太阳电池，目前国外多晶硅太阳电池大部分是10cm×10cm的方片。工业化生产的多晶硅太阳电池的典型特性参数如下： Isc=2950mA，Voc=584mV，填充因子FF=0．72，转换效率η=12．4％(测试条件：AM1．5，1000W／m2，25℃)。多晶硅太阳电池的其它特性与单晶硅太阳电池类似，如温度特性、太阳电池性能随入射光强的变化等多晶硅太阳电池转换效率的理论值为20%,实际产品的转换效率为12%～14%。与单晶硅太阳电池的转换效率相比虽然略低，但由于多晶硅太阳电池的原材料较丰富，制造比较容易，因此，其使用量已超过单晶硅太阳电池，占主导地位（2）蓄电池，将太阳能电池组件产生的电能存储起来，当光照不足或晚上，或者负载需求大于太阳能电池组件所发的电量时，将储存的电能释放以满足负载的能量需求，它是太阳能光伏系统的储能部件，太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池。铅酸蓄电池的优点：安全密封，在正常操作中，电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出：没有自由酸，特殊的吸液隔板将酸保持在内，电池内部没有自由酸液，因此电池可放置在任意位置；泄气系统，电池内压超出正常水平后，阀控式密封铅酸蓄电池，会放出多余气体并自动重新密封，保证电池内没有多余气体；维护简单，由于独一无二的气体复合系统使产生的气体转化成水，在使用阀控式密封铅酸蓄电池的过程中不需要加水；使用寿命长，阀控式密封铅酸蓄电池可浮充使用10-15年；质量稳定，可靠性高 。（3）控制器充放电控制器是专用电脑芯片的智能化控制器，具有短路、过载、独特的防反接保护，充满、过放自动关断、恢复等全功能保护措施，充电指示、蓄电池状态、负载及各种故障指示。控制器通过电脑芯片对蓄电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样，通过专用控制模型计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的高效、高准确率控制，并采了用高效蓄电池的充电模式，保证蓄电池工作在最佳的状态，大大延长蓄电池的使用寿命（4）逆变器，在太阳能光伏供电系统中，有交流负载，那么就要使用逆变器设备，将太阳能电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电。

   三、游艇动力装置的太阳能光伏系统的影响因素分析及对策

太阳能光伏系统的影响因素是负载阻抗、日照强度、太阳能电池组件温度、阴影。负载阻抗，太阳能电池组件输出电压的确定取决于负载工作电压和功率大小，以及蓄电池标称电压等因素。设计太阳能光伏系统并非易事；因为在设计过程中牵涉的因素很多，如太阳能辐射强度、气候、蓄电池性质、安装地点等等；而且许多因素又是随时间不断变化的。如果在设计中善于抓住主要因子，忽略一些微小因子，那么设计就变得比较轻松了。太阳能光伏系统的设计需要考虑的主要因素，太阳能发电系统在哪里使用，该地日光辐射情况，系统的负载功率多大，系统的输出电压是多少，直流还是交流，系统每天需要工作多少小时，如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天，负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大，系统需求的数量。由于光伏电池、组件的输出功率取决于太阳光照强度、太阳能光谱的分布和光伏电池的温度、阴影、晶体结构。因此光伏电池、组件的测量在标准条件下（STC）进行，测量条件被欧洲委员会定义为101号标准，其条件是：光谱辐照度为1000瓦/平米；光谱AM1.5；电池温度25摄氏度，在该条件下，太阳能光伏、电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率，其单位表示为瓦。在很多情况下，太阳能电池的光照、温度都是不断变化的，所以组件的峰值功率通常用模拟仪测定并和国际认证机构的标准化的光伏电池进行比较。温度对光伏电池、组件输出特性的影响，光伏电池、组件温度较高时，工作效率下降。随着光伏电池温度的升高，开路电压减小，在20-100摄氏度范围，大约每升高1摄氏度，光伏电池的电压减小2mV；而光电流随温度的升高略有上升，大约每升高1摄氏度电池的光电流增加千分之一。总的来说，温度每升高1摄氏度，则功率减少0.35%。这就是温度系数的基本概念，不同的光伏电池，温度系数也不一样，所以温度系数是光伏电池性能的评判标准之一。光照强度对光伏电池组建输出特性的影响，光照强度与光伏电池、组件的光电流成正比，在光强由100-1000瓦每平米范围内，光电流始终随光强的增长而线性增长；而光照强度对电压的影响很小，在温度固定的条件下，当光照强度在400-1000哇每平米范围内变化，光伏电池、组件的开路电压基本保持不变。所以，光伏电池的功率与光强也基本保持成正比。阴影对光伏电池、组件输出特性的影响，阴影对光伏电池、组件性能的影响不可低估，甚至光伏组件上的局部阴影也会引起输出功率的明显减少。所以要注意避免阴影的产生，及时清理组件表面，防止热斑效应的产生。一个单电池被完全遮挡时，太阳电池组件输出减少75%左右。虽然组件安装了二极管来减少阴影的影响，但如果低估局部阴影的影响，建成的光伏系统性能和投。

四、总结

船用光伏太阳能系统减轻了游艇对环境的污染和游艇燃油的依赖，同时减低噪音，提高舒适性，社会效益显著，产业化前景广泛，将对太阳能光伏系统在游艇行业中的推广有着积极的作用，也会对我国的绿色交通做出一定贡献。

参考文献：

1  张辉明 中国太阳能光伏电产业的现状与前景【J】新能源与新材料 2007-1

2  潘亚鸿  太阳能光伏并网发电系统市场前景分析  【J】机械工程 2008-17

3  中国船舶工业协会船艇分会2009-2010中国游艇产业发展综述报告【M】上海交通大学出版社 2010