王乐，徐梦婷，贺振洋

新能源船型研发——以南湖42客位太阳能船为例＊

王乐，徐梦婷，贺振洋

（嘉兴南洋职业技术学院 船建分院，浙江 嘉兴 314031）

21世纪，世界能源需求量仍将继续增长，新能源的利用在船舶行业应用越来越广泛。太阳能可以用来聚热取暖，光伏发电，为船上设施提供相对独立的能量来源，在降低船舶发电机或主机能耗的同时保证船舶的正常航行；在船舶上太阳能主要通过布置在船舶上的太阳能电池板等装置进行能量收集，随后转换成光伏电能直接应用于电气设备或储存起来。针对新能源船型研发，以嘉兴南湖景区42客位旅游船型为例进行总体设计。通过对南湖水域清洁能源动力船型的技术研究、经济、安全、环保、实用等方面进行可行性分析，以点带面加快推进清洁能源技术的产业化。

清洁能源；太阳能；南湖；船舶

从全球发展趋势看，随着全球能源需求不断扩大，石油、煤炭、天然气、水力、核能将各自发挥优势。同时，可再生能源由于其无污染将日益受到重视。今后国家将更加重视开发新能源和可再生能源，并努力降低能耗和利用替代能源。太阳能可用来聚热取暖和光伏发电，为船上设施提供相对独立的能量来源，在降低船舶发电机或主机能耗的同时保证船舶的正常航行；在船舶上，太阳能主要通过布置在船舶上的太阳能电池板等装置收集能量，随后转换成光伏电能直接应用于电气设备或储存起来。因此，太阳能等清洁能源动力船型的推行是未来发展的必然趋势。

1 国内外发展状况

澳大利亚、德国、瑞士和日本太阳能船舶的研究较多，也有成功的应用经验。2000年，澳大利亚建成了利用太阳能、风能、燃料电池、油混合的能源双体渡船。该船的8片可调控的翼覆盖着太阳能发电装置，并可用作风帆，船长约21 m，可搭载100人。澳大利亚还设计了采用太阳能、风能、燃油混合动力能源的大型水船，为各大城市供水。2006年，美国与澳大利亚合作设计了太阳能风翼大型三体游船，该船可搭载600名乘客。

2006-10-16，瑞士全太阳能动力船“太阳21号”从瑞士巴塞尔起航前往纽约，开始首次跨越大西洋的旅程，于2007-05-08到达纽约，它是世界上第一艘完全靠太阳能行驶并横跨大西洋的船只，通过实船航行证实了太阳能船远洋航行的可能性。

中国船舶科学研究中心、中国船舶及海洋工程设计研究院以及上学等科研院所、高校也在开展或关注太阳能等可再生能源动力船船的研究，并建造了一些太阳能动力小艇。综合国内外太阳能动力船舶的研究发展现状和化石燃料的有限性，太阳能动力船舶具有十分诱人的发展前景。太阳能动力船舶目前虽多用作小型船艇，但这种可再生能源动力船舶也可以大型化，在交通工具中船体构型与岸上建筑物较为接近，如果采用三体、四体五体与双体船船型则船体平台可提供宽敞的空间布置太阳能动力装置、系统。此外，太阳能动力船舶还可以采用风能、海流能、波浪能等可再生能源，最终实现大型化、全天候零排放的目标。

2 太阳能动力船舶船体平台的研究

太阳能动力船舶船体平台的研究实际上是对太阳能电池板布置优化的研究，即分析太阳能电池板（光伏阵列）如何在船上布置、在何种船上布置具有比较好的效果。这项研究属于船体总体设计技术，包括适用的船型方案论证设计、船舶类型分析论证及其水动力性能研究分析、太阳能动力系统的布置问题等。对设计要求巡航速度不低于10 km/h，续航力不低于8 h，节约能源40%以上的南湖42客位观光双体新能源船进行研究。

2.1 船体主要要素设计

船型主尺度如表1所示。

2.2 太阳能光伏系统设计

船舶光伏系统设计如图1所示。

2.3 船型总布置设计

船舶总布置设计如图2所示。

表1 船型主尺度

序号项目参数序号项目参数 1总长LOA/m13.808设计吃水d/m0.80 2垂线间长LPP/m13.009排水量Δ/t≈27.35 3最大宽度BMAX/m5.1010乘员/船员42/1 4双体船总宽B/m5.0011设计航速/（km/h）10 5片体型宽b/m1.8012肋距/m0.50 6片体间距k/m1.4013续航力/h10 7型深D/m1.3014航区内河B级

图1 船舶光伏系统设计框图

图2 船舶总布置设计图

3 结束语

太阳能动力船舶船体平台的研究实际上是对太阳能电池板布置优化研究，即分析太阳能电池板（光伏阵列）如何在船上布置、在何种船上布置具有比较好的效果。船舶与汽车、飞机相比，由于船舶尺度大，因此具有更大的受光面积；同时，由于船舶行驶速度相对较低，便于在船舶上安装各种太阳能利用装置；装设的太阳能利用装置对船舶的自重、外形与稳定性等不会产生很大的影响。

［1］王绩宏，俞国春.关于推进绿色造船技术的建设与思考［J］.技术与市场，2018（12）：177.

［2］蔡薇.绿色造船技术［M］.武汉：武汉理工大学出版社，2013.

［3］刘建峰，卢军国，邵丹.绿色船舶与绿色造船技术创新发展［C］//第十六届中国科协年会——分8绿色造船与安全航运论坛，2014.

［4］管荣辉.绿色造船在船舶行业清洁生产中的应用［J］.污染防治技术，2013（12）：26-29.

U674.92

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.009

2095－6835（2019）14－0024－02

王乐（1990—），男，研究方向为船舶水动力性能分析、新能源船型研发。

嘉兴南洋职业技术学院“三个一百”工程一般科研项目（编号：p30018ky003）

〔编辑：严丽琴〕