一种船舶综合电力推进系统及使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶综合电力推进系统，包括电源管理系统、柴油发电机组，储能装置、岸电箱、浮动式水力发电装置、分布式发电装置、推进电机和螺旋桨，柴油发电机组依次经整流器和供电功率表与公共直流母线电连接，储能装置通过双向DC/DC变换器与公共直流母线电连接，岸电箱、浮动式水力发电装置和分布式发电装置分别通过整流器四、整流器五和整流器六与公共直流母线电连接，公共直流母线经负载功率表与逆变/变频器一、逆变/变频器二、逆变/变频器三和逆变/变频器四电连接，逆变/变频器一、逆变/变频器二、逆变/变频器三和逆变/变频器四分别与右推进电机、左推进电机、辅助设备和日常用电设备电连接。本发明专利技术能源利用率高，节能减排效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于船舶动力系统
，特别是涉及一种船舶综合电力推进系统及使用方法。
技术介绍
现有船舶推进系统方式有如下三种：一、传统机械推进方式，其由柴油发动机通过齿轮箱连接螺旋桨，以此来推动船舶航行，在柴油发动机主动力的功率选择上，均是按照船舶动力在可能遇到的最大工况的情况下来确定，具有较大的富余功率。在实际的运行中，遇到类似情况的概率很低，加之目前船舶普遍采取了以降低航速为主的节能降耗措施，导致在大多数情况下，船舶实际运行中的功率往往只占到设计功率的40-60％，柴油发动机主动力长期处于低负荷运行状态，柴油发动机的热效率比额定负荷状态下要低10-30％左右，油耗不经济。同时，对于长期处于变负荷运行的船舶，柴油发动机的工况亦长期处于变动之中，进一步降低了热效率，造成能效不经济、排放不环保。二、传统电力推进方式，在西方发达国家，有20-30％左右的新造船舶(主要是海轮)采用电力推进方式的技术方案，即通过柴油发电机给船舶电网供电，再提供给推进电动机带动螺旋桨运行。在该电力推进方式中，一主柴油发电机的供电回路对应连接右推进电动机，另一主柴油发电机的供电回路对应连接左推进电动机，两个供电回路之间通过线路连接，起到应急旁通的作用。与传统机械推进方式相比，该推进方式的柴油发电机与螺旋桨之间采用了电力柔性连接，推进电动机与螺旋桨的匹配优于柴油发电机与螺旋桨的匹配，但螺旋桨负荷的波动仍然会直接反应到柴油发电机负荷的波动，同时柴油发电机的组合不够灵活，没有充分挖掘船舶的节能潜力。三、纯电动推进方式，即由储能单元直接向推进电动机供电来带动螺旋浆运行，以实现船舶航行。如专利号CN200820155772.2公开的一种用于船舶电力推进系统的供电系统，用于给船舶电力推进系统供电，该船舶电力推进系统包括一控制系统、分别与该控制系统相连的推进系统、驾驶操作控制系统、充电系统以及供电系统。其中储能单元通过岸电箱或者光伏发电、风能发电等分布式电源系统补充电能。在纯电动推进方式中，螺旋桨推进电动机完全依靠储能单元中动力电池的储能来提供能源，要求动力电池的容量大，一般需要满足船舶满负荷运行几个小时至十几个小时，大大提高了船舶的造价，船舶的主要成本为电池成本。动力电池电源的补充主要依靠岸电箱，而光伏发电和风能发电只能作为很小的补充，这就要求船舶经常需要靠泊充电，充电时间长，不适合长距离航行，同时存在投资成本大、充电时间长、对充电配套要求高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种船舶综合电力推进系统及使用方法，本专利技术采用柴油发电机组、储能装置、岸电箱、浮动式水力发电装置、分布式发电装置相结合的推进方式，针对船舶运行的实际环境条件和客观规律进行了方案优选和优化，在柴油发电机组数目和组合方案以及储能装置容量上进行了创新，同时采用浮动式水力发电装置作为船舶主要补电来源，充分选择柴油发电机能源转换效率高的功率段进行工作，通过对波动负荷的削峰填谷来提升柴油发电机工作的平稳性，大大提高了能源使用效率，保障了船舶航行、停泊、移港和离港期间的良好的节能减排效果，船舶运行舒适性好，减少了本专利技术推进系统的投入成本。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种船舶综合电力推进系统，包括电源管理系统、柴油发电机组，储能装置、岸电箱、浮动式水力发电装置、分布式发电装置、公共直流母线、推进电机和螺旋浆，所述推进电机包括右推进电机和左推进电机，所述螺旋浆包括右螺旋桨和左螺旋桨，所述柴油发电机组依次经整流器和供电功率表与公共直流母线电连接，所述储能装置通过双向DC/DC变换器与所述公共直流母线电连接，所述岸电箱、浮动式水力发电装置和分布式发电装置分别通过整流器四、整流器五和整流器六与所述公共直流母线电连接，所述公共直流母线经负载功率表与逆变/变频器一、逆变/变频器二、逆变/变频器三和逆变/变频器四电连接，所述逆变/变频器一、逆变/变频器二、逆变/变频器三和逆变/变频器四分别与所述右推进电机、左推进电机、辅助设备和日常用电设备电连接，所述右推进电机与所述右螺旋桨相连接，所述左推进电机与所述左螺旋桨相连接；所述公共直流母线上连接有电压表。所述供电功率表、负载功率表和电压表均与所述电源管理系统相连接，所述电源管理系统分别与所述柴油发电机组、储能装置、岸电箱、浮动式水力发电装置和分布式发电装置相连接。进一步地，所述柴油发电机组由两容量相同的主柴油发电机组和所述主柴油发电机组一半容量的辅助柴油发电机组组成，两所述主柴油发电机组的容量之和满足船舶满负荷运行时全船用电需求为准；所述整流器包括整流器一、整流器二和整流器三，两所述主柴油发电机组分别通过整流器一和整流器二与所述供电功率表电连接，所述辅助柴油发电机组通过整流器三与所述供电功率表电连接。进一步地，两所述主柴油发电机组和辅助柴油发电机组分别通过整流器一、整流器二和整流器三整流后，将两所述主柴油发电机组和辅助柴油发电机组均采用的380V三相交流电源转换成540V直流电源后输入所述公共直流母线；所述岸电箱经整流器四整流后，将交流电源转化成540V直流电源后输入公共直流母线；所述浮动式水力发电装置和分布式发电装置分别经整流器五和整流器六整流后均将交流电源转化成540V直流电源后输入公共直流母线。进一步地，所述储能装置由超级电容和充电锂离子电池构成。进一步地，所述储能装置的容量为船舶满负荷运行1小时的电量作为所述储能装置的容量。进一步地，所述公共直流母线经所述逆变/变频器一和逆变/变频器二后均将540V直流电源转化成380V且频率为0-50赫兹之间调节的三相交流电源后分别为右推进电机和左推进电机供电。进一步地，所述公共直流母线经逆变/变频器三将540V直流电源转化成380V且频率为50赫兹的交流电源后为辅助设备供电。进一步地，所述公共直流母线经逆变/变频器四将540V直流电源转化成220V单相交流电源后为日常用电设备供电。进一步地，所述分布式发电装置包括光伏发电装置和风能发电装置。进一步地，所述电源管理系统与船舶驾驶台相连接。本专利技术还提供了一种所述船舶综合电力推进系统的使用方法：通过定期测量各台柴油发电机组在船舶处于不同负荷状态下所用油耗与发电量的关系，得出每台柴油发电机组不同功率段的能源转换效率，并标定每台柴油发电机组中的最佳工作区间；同时在船舶实际运行过程中，在线测量各台柴油发电机组在船舶处于不同负荷状态下所用油耗与发电量的关系进行分析，以修正每台柴油发电机组的能源转换效率和最佳工作区间，同时将修正后得到的每台柴油发电机组中的能源转换效率和最佳工作区间存储至船舶的电源管理系统；船舶实际运行中，电源管理系统根据全船舶电网负荷的大小以及柴油发电机组的最佳工作区间进行综合分析，以柴油发电机组的能源转换效率最高为原则决定投入柴油发电机组的数目和组合情况；其中船舶处于不同运行状态下的工作过程如下：①锚泊状态：船舶抛锚完成后，驾驶台下达完车指令发送给电源管理系统，电源管理系统接到完车指令后，根据公共直流母线电压表反馈的电压判断储能装置的电量情况，并通过柴油发电机组给储能装置进行补电，直至储能装置电量充满，停用柴油发电机组，同时电源管理系统启用储能装置、浮动水力发电装置和分布式发电装置共同给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶综合电力推进系统，其特征在于：包括电源管理系统、柴油发电机组，储能装置、岸电箱、浮动式水力发电装置、分布式发电装置、推进电机和螺旋浆，所述推进电机包括右推进电机和左推进电机，所述螺旋浆包括右螺旋桨和左螺旋桨，所述柴油发电机组依次经整流器和供电功率表与公共直流母线电连接，所述储能装置通过双向DC/DC变换器与所述公共直流母线电连接，所述岸电箱、浮动式水力发电装置和分布式发电装置分别通过整流器四、整流器五和整流器六与所述公共直流母线电连接，所述公共直流母线经负载功率表与逆变/变频器一、逆变/变频器二、逆变/变频器三和逆变/变频器四电连接，所述逆变/变频器一、逆变/变频器二、逆变/变频器三和逆变/变频器四分别与所述右推进电机、左推进电机、辅助设备和日常用电设备电连接，所述右推进电机与所述右螺旋桨相连接，所述左推进电机与所述左螺旋桨相连接；所述公共直流母线上连接有电压表；所述供电功率表、负载功率表和电压表均与所述电源管理系统相连接，所述电源管理系统分别与所述柴油发电机组、储能装置、岸电箱、浮动式水力发电装置和分布式发电装置相连接。

【技术特征摘要】
1.一种船舶综合电力推进系统，其特征在于：包括电源管理系统、柴油发电机组，储能装置、岸电箱、浮动式水力发电装置、分布式发电装置、推进电机和螺旋浆，所述推进电机包括右推进电机和左推进电机，所述螺旋浆包括右螺旋桨和左螺旋桨，所述柴油发电机组依次经整流器和供电功率表与公共直流母线电连接，所述储能装置通过双向DC/DC变换器与所述公共直流母线电连接，所述岸电箱、浮动式水力发电装置和分布式发电装置分别通过整流器四、整流器五和整流器六与所述公共直流母线电连接，所述公共直流母线经负载功率表与逆变/变频器一、逆变/变频器二、逆变/变频器三和逆变/变频器四电连接，所述逆变/变频器一、逆变/变频器二、逆变/变频器三和逆变/变频器四分别与所述右推进电机、左推进电机、辅助设备和日常用电设备电连接，所述右推进电机与所述右螺旋桨相连接，所述左推进电机与所述左螺旋桨相连接；所述公共直流母线上连接有电压表；所述供电功率表、负载功率表和电压表均与所述电源管理系统相连接，所述电源管理系统分别与所述柴油发电机组、储能装置、岸电箱、浮动式水力发电装置和分布式发电装置相连接。2.根据权利要求1所述的一种船舶综合电力推进系统，其特征在于，所述柴油发电机组由两容量相同的主柴油发电机组和所述主柴油发电机组一半容量的辅助柴油发电机组组成，两所述主柴油发电机组的容量之和满足船舶满负荷运行时全船用电需求，所述整流器包括整流器一、整流器二和整流器三，两所述主柴油发电机组分别通过整流器一和整流器二与所述供电功率表电连接，所述辅助柴油发电机组通过整流器三与所述供电功率表电连接。3.根据权利要求2所述的一种船舶综合电力推进系统，其特征在于，两所述主柴油发电机组和辅助柴油发电机组分别通过整流器一、整流器二和整流器三整流后，将两所述主柴油发电机组和辅助柴油发电机组均采用的380V三相交流电源转换成540V直流电源后输入所述公共直流母线；所述岸电箱经整流器四整流后，将交流电源转化成540V直流电源后输入公共直流母线；所述浮动式水力发电装置和分布式发电装置分别经整流器五和整流器六整流后均将交流电源转化成540直流电源后输入公共直流母线。4.根据权利要求1所述的一种船舶综合电力推进系统，其特征在于，所述储能装置由超级电容和充电锂离子电池构成。5.根据权利要求1所述的一种船舶综合电力推进系统，其特征在于，所述储能装置的容量为船舶满负荷运行1小时的电量作为所述储能装置的容量。6.根据权利要求1所述的一种船舶综合电力推进系统，其特征在于，所述公共直流母线经所述逆变/变频器一和逆变/变频器二后均将540V直流电源转化成380V且频率为0-50赫兹之间调节的三相交流电源后分别为右推进电机和左推进电机供电。7.根据权利要求1所述的一种船舶综合电力推进系统，其特征在于，所述公共直流母线经逆变/变频器三将540V直流电源转化成380V且频率为50赫兹的交流电源后为辅助设备供电。8.根据权利要求1所述的一种船舶综合电力推进系统，其特征在于，所述公共直流母线经逆变/变频器四将540V直流电源转化成220V单相交流电源后为日常用电设备供电。9.根据权利要求1所述的一种船舶综合电力推进系统，其特征在于，所述分布式发电装置包括光伏发电装置和风能发电装置，所述电源管理系统与船舶驾驶台相连接。10.一种如权利要求1-9任一项所述船舶综合电力推进系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李张智，
申请(专利权)人：长沙绿航节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43