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第1章 概论1

1.1清洁能源的基本概念1

1.2清洁能源的技术现状1

1.2.1风能利用技术现状1

1.2.2太阳能利用技术现状4

1.2.3核能利用技术现状6

1.2.4燃料电池利用技术现状8

1.3清洁能源的需求10

1.3.1世界能源形势分析10

1.3.2经济发展中的能源环境问题11

1.3.3航运业所面临的挑战12

第2章 清洁能源的基本知识15

2.1风能15

2.1.1概述15

2.1.2风能的特点20

2.2太阳能20

2.2.1概述20

2.2.2太阳能的特点24

2.3核能24

2.3.1概述24

2.3.2核能的特点31

2.4燃料电池33

2.4.1概述33

2.4.2燃料电池的特点44

第3章 船舶能量系统46

3.1船舶能量需求46

3.2船舶能量系统的构成46

3.2.1船舶动力系统47

3.2.2船舶电力系统52

3.2.3船舶蒸汽系统53

3.3船舶能量系统的考核指标53

3.3.1气候变化相关法规53

3.3.2船舶减排标准的研究现状54

3.3.3新造船舶CO2指数55

3.3.4营运船舶CO2指数59

3.3.5船舶CO2排放影响因素62

3.4存在的问题及减排措施63

3.4.1国际海运温室气体排放的特征63

3.4.2存在的问题63

3.4.3减少船舶CO2排放的措施64

第4章 风能及船舶应用66

4.1概述66

4.1.1国外发展现状66

4.1.2国内发展现状67

4.2风能的分布特点69

4.2.1地球表面上风的分布状况69

4.2.2大洋上风的分布状况74

4.3风帆助航系统76

4.3.1风帆的类型76

4.3.2风帆的选择81

4.3.3风帆助航船舶的营运模式83

4.3.4风帆助航控制系统83

4.3.5安全性与可靠性86

4.4典型的风帆及其应用92

4.4.1帆翼92

4.4.2天帆100

4.4.3抽气式涡轮帆104

第5章 太阳能及船舶应用110

5.1概述110

5.1.1国外发展现状110

5.1.2国内发展现状113

5.2太阳能分布规律及特点115

5.2.1太阳光谱115

5.2.2地球运转轨道117

5.2.3大气对太阳光的影响118

5.2.4太阳轨迹曲线120

5.2.5地球表面太阳辐射能分布122

5.2.6典型航线上的太阳能资源124

5.3太阳能光伏技术127

5.3.1太阳能光伏发电技术127

5.3.2光伏发电系统的组成130

5.3.3太阳能光伏系统的分类134

5.4太阳能应用的关键技术135

5.4.1最大功率点跟踪控制136

5.4.2蓄电池充放电控制139

5.4.3并网逆变技术139

5.4.4光伏系统的孤岛问题144

5.4.5谐波污染问题146

5.5船舶太阳能光伏系统146

5.5.1不同船型的适用性146

5.5.2设计流程150

5.5.3安全性与可靠性152

第6章 核能及船舶应用157

6.1概述157

6.2核能在船舶上的应用特点157

6.3核能应用系统158

6.3.1核反应压水堆158

6.3.2船舶核动力装置的组成160

6.3.3核能应用系统可靠性及安全性173

6.4船舶核动力装置的应用形式179

6.4.1核动力客货船179

6.4.2核动力破冰船179

第7章 燃料电池及船舶应用182

7.1概述182

7.2燃料电池在船舶上的应用特点182

7.3燃料电池应用系统183

7.3.1磷酸型燃料电池发电系统185

7.3.2熔融碳酸盐燃料电池发电系统187

7.3.3固体氧化燃料电池发电系统193

7.3.4质子交换膜燃料电池发电系统196

7.4燃料电池在船舶上应用的具体形式199

7.4.1燃料电池在潜艇上的应用202

7.4.2燃料电池在水面舰船上的应用205

7.4.3燃料电池在游艇上的应用207

7.4.4燃料电池在商船上的应用209

第8章 船舶清洁能源综合利用211

8.1风能与太阳能的综合利用211

8.1.1Soliloquy Super - Green游艇211

8.1.2 Black Magic油船211

8.1.3 Hornblower Hybrid轮渡客船212

8.1.4 Plastiki游艇213

8.1.5 NYK Super Eco-ship超级环保船214

8.2风能与LNG的综合利用215

8.2.1 LNG概况215

8.2.2 Eoseas邮船215

8.2.3 Flettner旋筒式LNG燃料邮船216

8.3风能、太阳能、波浪能和燃料电池的综合利用216

8.4其他利用形式217

8.4.1新型风帆船217

8.4.2 LNG和燃料电池集装箱船217

第9章 船舶能效提升与控制219

9.1船舶动力能效提升方法219

9.1.1通航环境对船舶航行的影响219

9.1.2基于通航环境的船舶动力能效提升方法220

9.1.3船舶动力能效数据采集系统设计与实现221

9.2能量管理与控制方法223

9.2.1能量管理系统的构成223

9.2.2能量管理控制策略228

附录 常用名词术语235

1.风能专业术语235

2.太阳能专业术语237

3.核能专业术语238

4.燃料电池专业术语240

5.能量管理系统专业术语242

参考文献243