大型远洋船舶光伏电站经济性
第42卷第5期2013年10月船海工程
SHIP＆OCEANENGINEEＲINGVol．42No．5Oct．2013
DOI：10．3963/j．issn．1671-7953．2013．05．024
大型远洋船舶光伏电站经济性分析
石易立，张崇晖，张
晖
(南通航运职业技术学院机电系，江苏南通226010)
摘
要：提出一种在大型远洋船舶上建设船用光伏电站的设计方案，结合其在船体布置上的特点分析该
光伏电站与船舶电力负荷之间的匹配关系，比较与传统船用柴油发电机之间的成本，认为该光伏电站完全能满足大型远洋船舶的电力需求并具有一定经济优势。
关键词：远洋船舶；光伏电站；电力负荷；发电成本中图分类号：U665
文献标志码：A
7953（2013）05-0091-03文章编号：1671-
船舶电站主要靠燃烧重油发电，发电成本较高。将光伏电站大规模应用于远洋船舶并使之取代燃油电站作为船舶主电源已成为一个发展趋
［1-2］
。比较这两种电站在经济性上的优劣具有势
现实意义。对安装太阳能光伏设备的船舶混合电力系统进行经济性评价，需要在综合计算评估太阳能辐射强度、光伏系统投资成本和燃油价格的基础上，对适用性和耐久性（使用寿命）做出科学合理的分析，以期合理规避潜在的投资风险。
6．9%的照明需求，并未将光伏电站作为主要电源。
本文提出一种新的光伏电站设计方案。在大
型远洋船舶（如散货船）的两侧伸出太阳能翼板，翼板上布置太阳能电池，见图2。这样既能吸收太阳光发电，又不影响正常船舶甲板的使用。船体与光伏平台的连接结构可以参考单臂起重船“蓝鲸”号的直升机平台的结构方案，见图3
。
1大型远洋船舶光伏电站设计
大型远洋船舶主要有油船、集装箱船、散货船
和滚装船，还有一些特种船舶。在主要船型中，只有大型油船和滚装船有开阔的甲板，适宜安放太阳能电池板，见图1
。
图2
图1
“御夫座领袖号”太阳能滚装船
远洋船舶太阳能翼板布置示意
但是图1所示的“御夫座领袖号”上的太阳能系统装机容量不大，只有40kW，仅能提供
收稿日期：2013－02－27修回日期：2013－03－08
第一作者简介：石易立（1983－），男，硕士，讲师研究方向：太阳能发电技术与应用E-mail：shiyl@ntsc．edu．cn
图3
光伏平台及连接部分结构示意
91
第5期船海工程第42卷
采用以上结构可能产生一些可靠性的问题。比如，太阳能翼板是否会触碰到码头从而影响船舶的靠岸；码头上的各种起重机械是否会触碰到太阳能翼板；装卸时的掉落物是否会对太阳能组件产生损伤等。针对第一个问题，一般码头的高
而太阳能翼板又在甲板之上，真度低于甲板高度，
正触碰码头的是支撑太阳能翼板的钢结构部分，只要对这部分结构加装橡胶缓冲层即可实现正常靠岸。第二个问题，可以将码头延伸或是将这些机械布局作相应调整避免太阳能翼板触碰到这些机械。第三个问题，解决的办法是在装卸时对太阳能翼板做一定的保护，比如在特定部位铺一层防护外衣等方法防止装卸时的掉落物对太阳能翼
装卸完毕后再去掉那层外衣。板的损伤，
料油，尽管在启动和机动操作中也使用船用柴油，
但是使用量与所消耗重油相比可忽略不计。以180号燃料油为例，最新价格约为5200元/t。180号燃料油约可发电4200kW·h/t，则燃油发电成本约为1．23元/（kW·h）。
光伏系统中光伏组件价格在2011年出现了大幅度下降，并在低位徘徊。目前约为6元/W。逆变器、蓄电池及其它电气部分成本为5元/W，支架钢结构等成本约为9元/W，合计成本约为20/W。按某型76000t级船的电站设计，总装机容量为1296kW，总成本为20×1296000=2592万元。设计寿命为20a，该电站寿命期内总发电量为1296×5×360×20=4665．6万kW·h，见表2。
表2
装机容量/kW
1296支架等钢结构成本/万元1166．4
光伏电站成本核算
蓄电池等电气逆变器、
部分成本/万元
648寿命期总发电量/（万kW·h）
4666．5
光伏组件成本/万元777．6总成本/万元
2592
2光伏电站与船舶电力负荷的匹配
以76000t级散货船为例，分析安装新型光伏电站之后的电力系统匹配关系。
该级散货船载重76000t。船长225m，宽32．26m，型深19．7m，设计吃水14．25m。两侧各装一幅太阳能翼板，估算其翼板长为200m，宽
2
20m，总面积为2×200×20=8000m，当前最新
2
则总装机容技术太阳能组件效率约为162W/m，
量约为1296kW。该型散货船的电力负荷计算
［3］
见表1，同时使用系数为0．4。
表1间断负荷合计持续性负荷最大总负荷
某76000t级散货船电力负荷简表
航行中
74．0185．1377．5451．5
进出港112．9282．3756．88693
装卸货98．4246．1327．0425．7
kW抛锚83．4208．6177．0260．4
可算出光伏发电成本约为0．55元/kW·h，比燃油发电具有较大的经济优势。随着石油价格这种优势还的步步高升和光伏成本的节节下降，
将进一步扩大。
4结论
新提出的光伏电站的设计方案具有结构上的创新性和使用上的匹配性，同时在经济性上也具有一定的优势。希望此方案可为太阳能光伏发电在远洋船舶上的大规模应用提供借鉴。
参考文献［1］李
进．太阳能在船舶动力装置中的应用与前景
假设某航线船舶航行中每天峰值日照时数为
5h，则一天总发电量为1296×5=6480kW·h，航行中持续耗电量为377．5×24=9060kW·h，该光伏电站能提供该船72%的电力供应；而在抛锚时光伏电站能提供全船的电力供应。为了保险，可以考虑将光伏电站作为主电源的同时，将柴油发电机组作为辅助电源以备不时之需。如果在
［4］
［J］．船海工程，2010，39（4）：70-72．
［2］严新平．新能源在船舶上的应用进展及展望［J］．船
2010，39（6）：111-115．海工程，
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J］．船海工程，2010，39（6）：船舶应用的经济性分析［124-128．
大型油船的甲板安装太阳能电池以外再安装太阳能翼板就可提供全船航行时的电力供应。可见，该光伏电站的设计在电力负荷匹配上是可行的。
3
92
光伏发电与燃油发电的成本比较
大多数船用柴油发电机使用180和380号燃
(下转第95页)
——伍伟豪，提高205000DWT散货船舾装先行率的方法与措施—张
表3
205KBC的舾装先行率
搭载后
（一般舾装）
9．86
综合先行率90．14
%
新
搭载前（先行）内业15．72
组立39．53
定盘34．89
（T．S．W．B．T．内满脚手架，完成，故不计算脚手架工时）算上中间环节，每个烧损点所耗费的工本次上甲板暴露区划栏杆可先时约25min左右，
行至定盘和组立的共计122m（单舷），以1．3m支柱间距计算，仅压载水舱内部就有122×2/1．3≈188个烧损点，此外，还有SLOPEDWAY、小型平台，共计约120个烧损点，由此看来可节约工时128h/船。
注：本表为所掌舾装品各场所所占百分比
从表3可见，本次舾装先行优化在205KBC的应用，提高了舾装先行率，在某种程度上达到并超过了国际同行业先进水平，效益分析如下。
1）节省龙门吊的使用。据了解，龙门吊的运行至少需要司机一人、挂钩相关人员2人、指挥1人、舾装件负责人1人，共计5人/次（不包含设备仅计算人工成本）。若所涉及的舾装使用费用，
件大型物件按两件/次计算（如4m以上平台斜梯等），小型物件则按所在区划所有舾装件一体搬运计算，龙门吊的使用情况见表4。
表4
栏杆（定盘非甲板
BASE分段）
8
龙门吊的使用次数小型平台、电缆箱、油围板等
18
大型
平台14
次大型斜梯2
3结论
通过提高舾装先行率，可以大大降低定盘和坞内的施工量，减少龙门吊及其它大型设备的使用量，进而缩短整个生产周期，降低船厂的生产成本，顺应船舶行业高效率短周期造船的大潮流。此外，通过提高舾装品先行率可改善施工环境，减少补涂及相关施工量从而满足PSPC等相关施工标准的目标要求，降低现场施工难度。
由于外在条件的局限性，本文仅对205KBC生技舾装船居钣金所掌的舾装品进行了研讨，实际效果显著。深入的研究，可以从205KBC所有舾装品的舾装先行率着手，各专业在全船范围内进行整体优化，然后以类似的方式推广到VLOC、VLCC、PCC、TEU、LNG等其它船型。
通过分析，可节省约42次使用龙门吊，以每
次耗费1h计算，可节约工时42h/船。2）减少补涂等相关工事。经了解，每一个烧
补涂须进行2次并分2d损点打磨需10～20min，
OntheMethodstoImprovetheＲatioofOutfittingPre-installation
WUWei-hao，ZHANGXin
（NantongCOSCOKHIShipEngineeringCompanyLimited，NantongJiangsu226005，China）
Abstract：Aimingatimprovingtheratioofoutfittingpre-installationfortheconstructionofthe205000DWTbulkcarrier，throughanalyzingthefactorsaffectingtheratioofoutfittingpre-installation，theoptimizeschemewassetforthtodecreasethecy-cleofboatyard，reducethetimeofbigcraneusing，decreasethedangergradeofworkingconditionandreducetheworkloadofre-pairingpaint．ThepracticaluseshowedthattheschemecansatisfythePSPCcriterion．
Keywords：theratioofoutfittingpre-installation；205000DWTbulkcarrier；productiontechnology
(上接第92页)
DesignandAnalysisofPhotovoltaicPowerStation
inMerchantMarineVessels
SHIYi-li，ZHANGChong-hui，ZHANGHui
（Dept．ofMachineryandElectric，NantongShippingCollege，NantongJiangsu226010，China）
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