1.1课题研究目的及意义

船舶作为物流工具具有运量大和成本低等优点，海运是国际贸易中最重要的运输方式，80%以上的国际货物通过海运完成。航运业的快速发展给贸易运输带来便利的同时，也给区域空气质量改善带来巨大压力。环保部监测结果显示，2017年我国船舶排放二氧化硫、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物分别为85.3万吨、7.9万吨、134.6万吨、13.1万吨，其中氮氧化物和颗粒物分别占非道路移动源排放的25.6%和28.4%。为促进绿色航运的发展，2018年12月20日，国家交通运输部网站公布《船舶大气污染物排放控制区实施方案》。该方案表明，沿海和内河地区通过设立船舶大气污染物排放控制区，降低船舶硫氧化物、氮氧化物、颗粒物等大气污染物的排放，持续改善沿海和内河港口城市空气质量。

内河电动船因为污染排放小而具有广阔的发展前途，而储能技术则是内河电动船舶的核心要素，其关系到电动船舶的稳定和高效运行，没有储能技术的迅速发展，就没有电动船舶。DC-DC变换器是混合储能系统的核心，当储能系统运行于放电状态时，蓄电池组侧为低压，经直流变换器升压给母线传递能量；当系统运行于充电状态时，母线侧电压为高压，经直流变换器降压给蓄电池充电。以往采用两套单向DC-DC变换器独立工作，二者交替运行进行充放电。这样不仅会使成本增加，而且系统的稳定性和安全性也大大降低。双向DC-DC变换器能够代替两套单向DC-DC变换器工作，实现系统的能量双向流动，并具有动态响应性能高，成本低廉、体积小重量轻等优点，是典型的“一机两用”的设备。因此，研究双向DC-DC变换器的设计具有重要意义。

在混合储能系统中，锂电池的输出电压恒定使超级电容的电压也几乎恒定，超级电容中的能量只有一小部分被释放出来，采用双向DC-DC变换器可获得理想的输出电压特性以及对各储能设备功率出力的可控性；另一方面，船舶电力系统负荷工况复杂，频繁的充放电易导致储能元件严重衰退而影响其寿命，双向DC-DC变换器可以调节电网高峰、高效用电以保证电能质量，还可以加入有源滤波的功能，延长储能元件的使用寿命。

1.2国内外研究现状

国际上，日本东京海洋大学2011年4月研发的“雷鸟1号”电力推进游览船采用世界上最先进的极速充电锂电池，该技术首次应用在船舶领域，该船充电至80%电量仅需30分钟。西门子公司在2014年推出了电池动力的直流电推实船，该船采用了直流组网形式，动力电池组与内燃机组以混合动力模式向推进器提供动力。混合储能技术在内河船舶运输领域方兴未艾，我国的储能技术相比于其它发达国家起步稍晚些，但近几年得到了我国政府的大力支持，我国的船用储能产业取得了一些成果。2017年11月12日，世界首艘2000吨级内河散货纯电动船“河豚”号在广州南沙区龙穴岛下水试航，该船是世界上第一艘全部采用锂