为解决传统化石燃料如煤、石油、天然气的过度使用所带来的能源危机和环境污染问题,用太阳能、风能等新能源在一定程度上替代传统化石能源是解决该问题的重要途径,其中太阳能的应用前景最为广阔。船舶属于大耗能设备,将光伏发电技术应用于船舶上既可以分担柴油发电机组的部分发电任务,又对实现船舶节能减排具有重要意义。然而,由于船舶航行受海况、天气等不确定因素的影响,光伏发电系统的输出会有很大波动,因此,需要对融入光伏发电系统的船舶电力系统进行研究,给出影响船舶电力系统稳定运行的因素并加以分析和解决。本文以大型油轮(VLCC)为研究对象,总体采用模块化思想,对融入太阳能船舶电力系统的各组成部分进行建模和仿真分析。首先构建以柴油发电机组为主的传统船舶电力系统仿真模型,而后将光伏电力系统进一步地分为光伏电池部分、储能部分和并网逆变器三部分,并对每一部分进行仿真研究。主要研究外界环境变化下对光伏系统组件最大功率点的追踪问题、光伏发电系统融入船舶电力系统后对系统的影响,以及选择最优的储能方式来平抑光伏系统的功率波动优化电能质量。文中给出了适用于该太阳能船舶的光伏逆变器拓扑结构和控制策略,用来改善船舶上由于不平衡负载的引入所带来的输出电压不对称的影响,并仿真验证了其作用效果。最后结合工程实际,搭建了实船电力系统仿真模型,并对该VLCC的实际工程电力系统设计方案进行仿真验证。仿真结果表明,工程设计方案达到各项任务要求,为船舶电力系统的实际工程安装提供参考。