船舶主机余热的热电发电系统建模与仿真

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1、33卷第02期计算机仿真2016年2月文章编号：1006—9348(2016)02-0185一05船舶主机余热的热电发电系统建模与仿真徐晟，王锡淮，陈晨，肖建梅(上海海事大学，上海201306)摘要：船舶主机余热的热电发电系统是一种新型的船舶主机余热发电系统，为了证实热电发电系统用于船舶余热发电的可行性，需要了解系统工作时热电转换的动态过程以及系统对船舶不同工况的适应能力。利用热电转换相关理论，对船舶主机余热的热电发电系统的热电转换过程进行了分析，建立了系统的动态数学模型。并且在系统中增加辅助升压部分，减小了参数波动，提高了

2、系统的稳定性。利用SIMULINK工具对系统进行了仿真，对仿真结果分析表明，上述热电发电系统在船舶不同工况下是稳定可靠的。从而表明利用热电发电技术进行船舶主机余热发电是可行的。关键词：热电发电；船舶电力系统；余热；储能中图分类号：N945．13文献标识码：BModelingandSimulationofShipThermoelectricGenerationSysteminWasteHeatEnergyXUSheng，WANGxi—huai，CHENChen，ⅪAOJian—mei(ShanghaiMaritimeUnive

3、rsity，Shanghai201306，China)ABSTRACT：Thethermoelectricgenerationsystemofmainen百newasteheatisanimportantauxiliarysysteminthefieldofwasteheatpowergeneration．Inordertoconfirmthefeasibilityofthethermoelectricgenerationsystemforshipwasteheatpowergeneration，thedynamicproc

4、essofthermoelectricconversionshouldbeanalyzedandtheadaptabili-tyshouldbetestedwithdifferentconditionsofthissystem．AdynamicmathematicmodelWasestablishedbyanalyzingthethermoelectricconversionprocessusingthermoelectricconversiontheory．AndtheparametersfluctuationWascon

5、-sideredbyaddingtheauxiliaryboostconverterpart．TheanalysisofthesimulationresultonSIMULINKshowsthatthesystemisstableandfeasibleindifferentworkconditionsforwasteheatpowergeneration．KEYWORDS：Thermoelectricgeneration(TEG)；Shippowersystem；Wasteheat；Energystoragel引言随着能源危

6、机的13益加剧及热电发电技术的快速发展，船舶推进技术发生了巨大的变化，通过柴油机主机余热的回收等辅助发电方式来降低船舶燃油消耗已经成为混合动力船舶推进的重要发展方向。在大型船舶上，传统的柴油机主机余热回收利用方式主要包括余热锅炉、蒸汽轮机、动力涡轮、有机工质发电系统等，燃油余热利用率约为55％D,21。由于海洋环境的复杂多变以及船舶自身工作的需求，传统的余热发电系统无法长时间保持在最佳工作状态稳定运行，导致船舶运行时的余热利用率远低于设计指标。另一方面，庞基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175321)；上海海事大学科

7、研基金项目(20130428)收稿日期：2015—04—20修回日期：2015—05—29大的余热发电设备载荷很大，占用了大量的空间，增加了柴油机的燃油消耗。为此，寻找一种高效稳定的新型船舶主机余热发电系统将是解决余热利用率低下问题的关键。为了解决这一问题，本文创新性地将热电发电技术引入船舶柴油机的辅助发电系统。热电发电系统(TEG)设备自身能耗低、空间占比小、载重较轻，可以减少因为设备载重的增加而带来的额外燃油消耗。热电发电系统还具有热电转换过程可控、转换效率较高等特点，用该系统来代替传统余热发电系统不仅能在一定程度上提高

8、余热利用率，还能保证系统在船舶不同工况下运行在稳定可控状态。近年来，国外几大热电发电设备供应商(例如Hi—z公司和GM公司)在热电发电的应用领域上不断拓展，已从传统的化工、煤炭等转向汽车、高铁、船舶等领域。高效率的热电转换及能量回收设备的问世使得将热电发电设备应用于船舶主机余热发电成为可能