1.1目的及意义

20世纪50年代以后，由于石油危机的爆发，对世界经济造成巨大影响，国际舆论开始关注起世界“能源危机”问题^[1]。全球石化资源逐渐减少，燃油价格上涨，船舶运输成本增加，如何降低船舶运输成本，降低船舶能耗的问题已经越来越被紧迫，同时随着气体排放问题日益严重，如何降低排放也已经引起国际海事组织IMO的高度重视。为了推进绿色航运发展和船舶的节能减排，世界各航运大国开始在太阳能、风能、核能、生物质能和燃料电池等新能源技术方面寻求突破点^[2]，其中太阳能船舶（或称“应用太阳能光伏技术的船舶”）以在船舶电力系统中集成零排放、零污染的太阳能光伏系统为基本技术，在降低常规柴油机同步发电机组设计功率的同时，通过在营运过程中最大程度利用光伏电能，为船舶提供辅助或主要能源的一种节能减排绿色船舶^[3]。

随着太阳能船舶的逐渐发展，接入船舶电网的太阳能光伏系统总功率占船舶电站总功率的比例逐步提高，其应用模式也逐渐由离网型辅助电源向并网型主电源发展。作为一种基于电力电子变化技术的零惯性逆变电源，光伏并网发电由于其一次能源的波动性而成为电网中具有随机波动特性的电源节点。同时，光伏发电的输出功率的波动性及逆变器产生的谐波会对系统安全性和稳定性造成影响，光伏并网逆变电源在与常规柴油同步发电机组并联运行时，将对船舶电网的短路故障特性、继电整定保护及配置产生显著的影响作用，而为了达到船舶电力系统继电保护的基本要求，即选择性、速动性、灵敏性、可靠性^[4],力求正确、及时、有选择的切除短路故障装置以减少对系统的影响和设备的破坏，以往的船舶电网继电保护经验显然不足应付光伏并网之后的情况。为了提高太阳能船舶电力系统的安全性、稳定性和经济性，保证船舶发电机供电质量和用电设备的运行质量，必须在规划阶段进行充分而相识的分析计算，以便确定有利于系统运行的规划方案。

1.2国内外太阳能船舶发展现状和发展趋势

目前，陆地上已经建有很多大规模的光伏发电站并投入使用，光伏发电技术也趋于成熟，但将其应用于船舶上起步较晚，尤其是作为大型远洋运输船舶的辅助动力源方面，国内外应用实例屈指可数^[5]。

进入本世纪，光伏发电技术得到高速发展，其中美国、日本和欧洲处于领先地位。太阳能光伏系统在船舶领域的应用则是在20世纪末，随着它的节能、环保等众多优点不断显现，已然成为船舶领域未来发展的趋势。