1.1 课题研究目的及意义

航运贸易经济在全球经济中具有突出的战略意义，船舶作为航运贸易的主要物流运输及交通作业工具，具有载运量大、单位里程能耗少和成本低等优势，全球70%以上的贸易运输通过海洋运输。然而，船舶营运过程中排放的大量污染物会造成水体及空气污染，严重危害人类健康和陆地环境。据国际海事组织（IMO）的统计数据：全球航运产生的碳排放占比全球排放总量的2.7%，氮氧化物排放占比15%，硫氧化物排放占比13%。这促使国际国内海事法规日益严苛，倡导发展和应用绿色船舶技术是航运业大势所趋。

国家“十三五规划”中，明确提出到2020年单位GDP碳排放要比2005年下降40~45%的任务指标，国内生产总值能耗要比2015年下降15%，能源消费总量控制在50亿吨标准煤以内。同时，为降低船舶硫氧化物、氮氧化物、颗粒物和挥发性有机物等大气污染物排放，持续改善沿海港口城市空气质量。交通运输部于2018年12月10日公布了“船舶大气污染物排放控制区实施方案”（交海发〔2018〕168号）如图1所示，对排放控制区地理范围、污染物控制范围、排放控制标准、实施时间、要求等方面进行了调整，使得各级政府部门及相关海事企业面对巨大减排压力。

图1 沿海排放控制区范围示意图

在国务院印发的《中国制造2025》中，将高技术船舶和海洋工程装备作为十大重点发展领域之一加快推进，并明确将绿色化作为高技术船舶领域下一步发展重点。将绿色船舶和绿色航运作为水路运输技术的发展方向，不断探索应用诸如风能、太阳能、核能、生物质能和燃料电池等新能源技术，以开发新型节能环保的绿色船舶，其中以太阳能的应用最具有革新性和代表性。太阳能在发电过程清洁环保，没有机械磨损、噪声及污染物排放等问题，可做到真正的绿色发电。尤其当以船舶作为光伏发电系统的载体时，具备特殊优势。其感光面积大，可利用空间足，能布置更多的光伏组件，实现规模化的光伏发电。同时，太阳能装备与其自重相比较小，通过合理的设计和布置，不会影响其外形及稳性，对船舶的安全行驶无影响。

在船舶上应用并网型光伏发电系统，是在不改变常规船舶电力系统既有架构的基础上，集成整套光伏系统设备并能够始终高效利用光伏电能。如实现光伏并网，可降低常规柴油同步发电机组的设计功率，同时在营运中最大程度地利用光伏电能，实现船舶在寿命周期内燃油消耗量和污染物排放量的显著下降。同时，并网光伏发电系统相较于离网系统，无储能设备、能源利用率更高，对航运公司来说投资回收期也相对较短。

1.2 国内外研究现状