3 月22日，隨著中遠(yuǎn)集團(tuán)所屬“中遠(yuǎn)騰飛”輪太陽能光伏系統(tǒng)安裝到位和離網(wǎng)發(fā)電調(diào)試成功，宣告由中遠(yuǎn)集團(tuán)研發(fā)中心/技術(shù)中心牽頭推進(jìn)、武漢理工大學(xué)承擔(dān)研發(fā)的工信部高技術(shù)船舶科研項(xiàng)目《太陽能在大型滾裝船上的應(yīng)用技術(shù)研究》（“太陽能”項(xiàng)目）取得重大階段性成果，標(biāo)志著世界最大船舶太陽能離并網(wǎng)光伏系統(tǒng)初步建成。該項(xiàng)目具有重要的示范效應(yīng)和應(yīng)用價(jià)值。

重要意義

中國(guó)第一、世界最大船舶太陽能離并網(wǎng)一體化光伏應(yīng)用系統(tǒng)，具有重要的創(chuàng)新性和開拓性。據(jù)了解，雖然太陽能光伏系統(tǒng)在陸地上的應(yīng)用已較為廣泛和成熟，但在船舶特別是大型遠(yuǎn)洋貨輪上的應(yīng)用還處于理論研究和初步嘗試階段。在這方面處于前列的日本郵船、商船三井等企業(yè)較早提出太陽能系統(tǒng)在船舶應(yīng)用上的設(shè)計(jì)概念，但其實(shí)際應(yīng)用還處于初級(jí)階段，有的發(fā)電容量較小，有的還只是離網(wǎng)系統(tǒng)?！爸羞h(yuǎn)騰飛”輪成功安裝實(shí)施的太陽能光伏系統(tǒng)，其太陽能電池板面積達(dá)到1050平方米、太陽能發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到143.1KW，而且是離并網(wǎng)一體化應(yīng)用系統(tǒng)，為中國(guó)航運(yùn)企業(yè)在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用新能源技術(shù)拔得頭籌。

節(jié)能減排直接效益顯著，具有重要經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價(jià)值。按照項(xiàng)目申報(bào)時(shí)測(cè)算，船舶太陽能光伏系統(tǒng)成功建成并正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，理論上可使船舶油耗降低約2%（按照目前“中遠(yuǎn)騰飛”輪油耗34噸/日、每天節(jié)油0.6噸計(jì)算，油耗降低約1.8%），碳減排降低約1.5%。經(jīng)安裝實(shí)施后的初步測(cè)算，太陽能光伏系統(tǒng)加上同時(shí)安裝的LED節(jié)能燈，一年將為“中遠(yuǎn)騰飛”輪節(jié)油320余噸，折合約120余萬元。若本項(xiàng)目技術(shù)在中遠(yuǎn)集團(tuán)系統(tǒng)內(nèi)外推廣應(yīng)用，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值將會(huì)更高、更可觀。

進(jìn)一步確立中遠(yuǎn)集團(tuán)創(chuàng)新型和負(fù)責(zé)任的企業(yè)形象，具有重要的社會(huì)影響和社會(huì)價(jià)值。

可為在國(guó)內(nèi)外推廣發(fā)展綠色船舶提供切實(shí)可行的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。隨著該項(xiàng)目的成功安裝實(shí)施，中遠(yuǎn)集團(tuán)和武漢理工大學(xué)聯(lián)合項(xiàng)目組將形成具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型船舶太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用的成套技術(shù)，下一步可為在中國(guó)乃至在國(guó)際上推廣發(fā)展綠色船舶，特別是大型太陽能船舶，提供切實(shí)可行的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

項(xiàng)目背景

中遠(yuǎn)集團(tuán)早在2007年就對(duì)風(fēng)帆、太陽能技術(shù)在大型遠(yuǎn)洋船舶上的應(yīng)用進(jìn)行前瞻性研究。2012年，中遠(yuǎn)集團(tuán)研發(fā)中心/技術(shù)中心與武漢理工大學(xué)等單位聯(lián)合申報(bào)工信部“太陽能”項(xiàng)目。

“太陽能”項(xiàng)目是工信部高技術(shù)船舶專項(xiàng)，項(xiàng)目總科研經(jīng)費(fèi)達(dá)2000萬元（其中國(guó)家撥款1600萬元），屬于國(guó)家級(jí)重大科研項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在研究在海洋環(huán)境下利用太陽能混合動(dòng)力系統(tǒng)向大型汽車運(yùn)輸船提供電力，實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能減排。其典型技術(shù)特征在于采用鋰離子蓄電池儲(chǔ)能的船用型離并網(wǎng)一體式太陽能光伏系統(tǒng)，可根據(jù)航線上太陽能輻照強(qiáng)度、負(fù)載功率需求、經(jīng)濟(jì)性和安全性要求等因素，進(jìn)行四種運(yùn)行模式切換，即：光伏離網(wǎng)運(yùn)行模式；并網(wǎng)運(yùn)行模式；光伏出力不足和光伏系統(tǒng)故障時(shí)的船舶電網(wǎng)供能模式。

科研任務(wù)及挑戰(zhàn)

科研任務(wù)

“太陽能”項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容主要包含5個(gè)專題（50余項(xiàng)具體研究任務(wù)）：太陽能光電在船舶中的應(yīng)用技術(shù)研究；太陽能與傳統(tǒng)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的并網(wǎng)測(cè)控技術(shù)研究；太陽能在大型運(yùn)輸船舶上應(yīng)用方案優(yōu)化；太陽能在大型運(yùn)輸船舶上應(yīng)用節(jié)能減排驗(yàn)證評(píng)估；太陽能實(shí)船應(yīng)用綜合驗(yàn)證技術(shù)研究。

在上述技術(shù)專題研究的基礎(chǔ)上，基于保證船舶運(yùn)營(yíng)安全、光伏系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的原則，以遠(yuǎn)洋大型滾裝船為項(xiàng)目對(duì)象，完成太陽能光伏電池陣列安裝、船舶頂層甲板結(jié)構(gòu)改造、電纜布置、蓄電池儲(chǔ)能和逆變配電控制柜艙室布置等系列設(shè)計(jì)，并編制光伏系統(tǒng)在船安裝實(shí)施和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)方案。最終實(shí)現(xiàn)太陽能在大型遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶上的應(yīng)用，為中遠(yuǎn)集團(tuán)和中國(guó)海運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色航運(yùn)的目標(biāo)提供更清晰的技術(shù)方案和途徑。

面臨挑戰(zhàn)

完成世界最大的太陽能離并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容具有革新性和創(chuàng)造性

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)階段的應(yīng)用案例通常僅限于技術(shù)驗(yàn)證性質(zhì)的小型船舶，對(duì)于大型遠(yuǎn)洋船舶利用太陽能混合動(dòng)力的研究領(lǐng)域，中國(guó)尚處于空白階段。此次“中遠(yuǎn)騰飛”輪安裝的光伏系統(tǒng)是目前世界上最大的太陽能離并網(wǎng)一體化光伏應(yīng)用系統(tǒng)。

項(xiàng)目組通過多方的技術(shù)跟蹤和調(diào)查確認(rèn)，該技術(shù)涉及的基于船舶電網(wǎng)的太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)包含應(yīng)用技術(shù)研究、并網(wǎng)測(cè)控技術(shù)研究、應(yīng)用方案優(yōu)化、節(jié)能減排效能評(píng)估和綜合驗(yàn)證技術(shù)未見諸任何參考資料。此外，在涉及光伏電網(wǎng)與船舶電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行、光伏系統(tǒng)對(duì)船舶通訊系統(tǒng)的電磁兼容和干擾以及基于船舶平臺(tái)光伏系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性問題等，尚無明確的可供參考的技術(shù)指南、說明和規(guī)范。項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容很大程度上填補(bǔ)了該領(lǐng)域的技術(shù)空白，在沒有任何借鑒的情況下進(jìn)行各項(xiàng)研究工作具有相當(dāng)難度。

海洋極端環(huán)境下太陽能光伏系統(tǒng)的安全性、可靠性研究

海洋環(huán)境極端惡劣，各種復(fù)雜海況頻繁出現(xiàn)，太陽能光伏電池在基于船舶平臺(tái)的海洋環(huán)境中的工作特性和可靠性將會(huì)發(fā)生何種變化及該變化對(duì)整個(gè)光伏系統(tǒng)的影響范圍、程度如何均未有任何參閱資料，設(shè)備生產(chǎn)廠商也無法提供相應(yīng)數(shù)據(jù)。因此，項(xiàng)目需要針對(duì)大型船舶的船體結(jié)構(gòu)、浮穩(wěn)性參數(shù)和船舶電力系統(tǒng)運(yùn)行模式等特征，開展光伏系統(tǒng)技術(shù)適用性以及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研究，具有一定挑戰(zhàn)性。

此外，針對(duì)在大型船舶上安裝太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)常規(guī)船舶電力系統(tǒng)的影響問題，目前在科研機(jī)構(gòu)和工業(yè)技術(shù)行業(yè)尚無先例，也給項(xiàng)目造成一定困難。

研究成果及計(jì)劃

研究成果

按計(jì)劃，“中遠(yuǎn)騰飛”輪于3月11日在舟山中遠(yuǎn)船務(wù)進(jìn)行為期12天的年度檢修，項(xiàng)目組同期實(shí)施太陽能光伏系統(tǒng)加裝工程。在施工時(shí)間有限而工程量浩大的情況下，中遠(yuǎn)集團(tuán)研發(fā)中心/技術(shù)中心協(xié)同武漢理工大學(xué)等單位，攻克多項(xiàng)技術(shù)難題，克服改造過程中出現(xiàn)的種種困難，順利完成“中遠(yuǎn)騰飛”輪太陽能光伏系統(tǒng)的安裝。

中遠(yuǎn)集團(tuán)相關(guān)單位及武漢理工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)，舟山中遠(yuǎn)船務(wù)、中遠(yuǎn)航運(yùn)及中遠(yuǎn)關(guān)西等單位協(xié)同配合，緊抓工程施工進(jìn)度。12天時(shí)間里，項(xiàng)目組先后安裝540塊太陽能光伏板，制作并安裝蓄電池間和太陽能電氣設(shè)備控制室，完成全船將近6000米電纜鋪設(shè)和安裝工程及系統(tǒng)調(diào)試工作，完成11項(xiàng)船舶證書的重新審核。在考慮到汽車船總體較高、頂部風(fēng)阻大、振動(dòng)大的特點(diǎn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加太陽能光伏板支架支撐、不銹鋼壓板等，以確保設(shè)備安全性。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)安裝工程順利通過日本船級(jí)社的檢驗(yàn)，3月23日“中遠(yuǎn)騰飛”輪在拖輪的牽引下，以嶄新的面貌如期順利離開舟山中遠(yuǎn)船務(wù)的碼頭，開始了新的綠色航程。

項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性

通過“太陽能”綠色照明，船舶可年節(jié)約85萬元燃油費(fèi)。

在系統(tǒng)并網(wǎng)工作狀態(tài)下，白天有6小時(shí)的正照射時(shí)間，足以提供140KW的功率補(bǔ)充到船舶電網(wǎng)，同時(shí)太陽能光伏系統(tǒng)可以提供36KW的貨倉照明用電，并對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。夜間，由650KWH的蓄電池供應(yīng)貨倉12小時(shí)（按照65%安全放電深度計(jì)算）。按此計(jì)算，船舶每天可節(jié)油0.6噸、折合2306元；每年則可節(jié)油220噸、折合約85萬元。

通過更換應(yīng)用LED節(jié)能燈，船舶可年節(jié)約40萬元。

為了充分發(fā)揮項(xiàng)目節(jié)能減排效果，項(xiàng)目組決定為“中遠(yuǎn)騰飛”輪采購(gòu)1650根LED燈用于全部替換該輪現(xiàn)有的貨艙老式照明燈具。經(jīng)實(shí)船測(cè)試并估算，“中遠(yuǎn)騰飛”輪貨艙照明燈具改為節(jié)能、持久耐用的LED燈具后，消耗功率由原來的80KW降低為36KW，每天可以節(jié)省1056度電，按照柴油機(jī)發(fā)電成本計(jì)算，每度電油耗約1元，每天節(jié)省1056元，每年則相當(dāng)于節(jié)油100余噸、折合近40萬元。

科研計(jì)劃

隨著業(yè)界對(duì)太陽能光伏技術(shù)在資金、技術(shù)和政策方面的不斷投入，太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用前景值得關(guān)注。接下來，項(xiàng)目組將以目標(biāo)船“中遠(yuǎn)騰飛”輪為驗(yàn)證平臺(tái)，針對(duì)該系統(tǒng)隨實(shí)船運(yùn)營(yíng)過程中可能存在的問題進(jìn)行綜合驗(yàn)證評(píng)估，并提出完整的驗(yàn)證評(píng)估方案，完成海洋環(huán)境下的船用光伏系統(tǒng)可靠性評(píng)估技術(shù)、太陽能光伏與船舶電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)船運(yùn)行可靠性綜合驗(yàn)證技術(shù)等關(guān)鍵性技術(shù)的研究工作。

總的來看，3月22日“中遠(yuǎn)騰飛”輪成功將太陽光能轉(zhuǎn)變成電能，通過逆變器將全船12層甲板新改裝的LED燈同時(shí)點(diǎn)亮，就此宣告中國(guó)第一艘太陽能動(dòng)力船落戶中遠(yuǎn)集團(tuán)。雖然“中遠(yuǎn)騰飛”輪對(duì)于全面實(shí)現(xiàn)船舶利用太陽能助航僅僅邁出第一步，但這一項(xiàng)目的成功實(shí)施，對(duì)中遠(yuǎn)集團(tuán)、中國(guó)海運(yùn)業(yè)乃至國(guó)際海運(yùn)業(yè)將太陽能清潔能源應(yīng)用到大型遠(yuǎn)洋船舶運(yùn)輸領(lǐng)域都具有重要的先行和示范意義！