随着全球能源危机和环境污染的不断加剧,绿色环保是船舶未来的发展方向,如今新能源技术在不断地发展,在船舶工业上的应用引起了人们的高度重视。新能源的应用,丰富了船舶电站中电源的种类,并使其多模式化。根据船舶具体情况,合理地规划各种能源的组成和比例,能够提高能源利用率和船舶电站的节能效益及可靠性。发展船舶新能源技术的过程中,可借鉴陆上新能源技术,但必须充分考虑海洋环境因素和船舶因素,注意陆海新能源的技术差异,绝不能把陆上技术简单移植。微电网技术能够较好地实现新能源安全、高效地并网,不仅提高了新能源利用率及其电能质量,还能够根据不同的用电需求进行有效的运行控制和能量管理,参照陆上微电网,构建具有船舶电力系统特点的微电网,使新能源发电装置高效、安全地融入船舶电站。船舶电网电能质量对船舶设备的正常工作、船舶航行的安全以及船舶的节能造成影响,优质的电能才能保障船舶电力系统的安全、高效、经济地运行。本文对船舶电站和船舶电网两个环节进行了以下研究工作:首先以“船舶多模式电站”为研究对象,对各类分布式电源及关键元件进行了研究,其中包括光伏发电系统、混合储能系统、船舶轴带发电系统、船舶柴油发电系统、船舶动静态负荷,并通过仿真验证了各个模型的搭建的合理性。然后,针对具有船舶特质的电力系统因新能源融入造成的,脆性源增加和系统惯量减少所导致系统容易失稳抗干扰能力差、多种分布式电源之间功率的协调分配等问题进行了研究,提出了在船舶多模式电站中可采用一种基于虚拟同步发电机原理的并网逆变器控制策略,因其具有类似同步发电机输出阻抗大、转动惯量大、功率按下垂特性分配的特点,适用于船舶电力系统这类自主电力系统。通过仿真验证了这种控制策略在船舶新能源技术中的可行性。随后,考虑到船舶电网中电能质量问题一方面会降低设备的使用效率和可靠性,影响敏感性负荷的性能,大大减少其使用寿命,降低船舶运行的安全裕度,严重地还会威胁到船舶的安全性;另一方面会使得船舶运行的经济性下降,较低的功率因数会增加系统线损,谐波不仅会产生损耗,若谐波超出一定范围,将采取降低航速或者船舶电站降低容量来确保船舶安全运行,这会使船舶总能耗增加,不利于节能。本文还分析了船舶电网电能质量的三个重要影响因素:分布式电源造成的谐波、电压和频率的波动;船舶工况及负荷的影响;电网故障对暂态电能质量的影响。最后,基于改进型ip-iq法的谐波无功检测的思想,提出了一种多功能并网逆变器控制策略,能够充分利用逆变器的剩余容量,在完成并网的同时,还能够提供无功补偿、谐波抑制等多目标控制的一体化装置,对船舶电网电能质量进行分散式补偿和控制,不仅大幅降低了船舶的投资成本和系统体积,提高了逆变器的利用效益,还节省了宝贵的船舶空间,因此非常适合船舶新能源发电系统。仿真结果验证了所提出理论的正确性和有效性。