船舶多类型能源管理系统以及能源管理方法技术方案

本发明专利技术提供一种船舶多类型能源管理系统以及能源管理方法，船舶多类型能源管理系统包括：监控及能源管理总模块、柴油发电系统、风力发电系统、光伏发电系统、波浪能发电系统、蓄电池储能系统、岸电系统、直流母线排以及若干路输电系统。优点为：本发明专利技术提供的船舶多类型能源管理系统填补了多类型绿色能源发电整合入船舶热能发电系统的技术空白，满足节能减排，应对全球气候变暖，可控制温室气体排放，保护大气环境，促进低碳经济的可持续发展。

【技术实现步骤摘要】
船舶多类型能源管理系统以及能源管理方法
本专利技术属于船舶节能减排及绿色能源开发利用
，具体涉及一种船舶多类型能源管理系统以及能源管理方法。
技术介绍
随着全球气候不断变暖，有效控制温室气体排放，保护大气环境已引起全球的普遍关注。为促进低碳经济的发展，节能减排已成为国际社会的共同责任、高度关注的重点领域之一和基本国策。船舶运输是石油消费的重点行业，也是温室效应气体(GHG)和大气污染排放的重要来源之一。国际海事组织(IMO)相关报告显示，全球船舶排放的二氧化碳总量在2007年为10亿吨，占全球二氧化碳排放总量的3.3％。由于全球海上贸易量增加，如果控制措施不及时到位，预计在2050年将增长近5倍，占比可能会增至18％。因此，IMO、欧盟等采取了一系列控制船舶碳排放的措施。当前因世界经济增长缓慢、航运业运量过剩矛盾的双重影响，航运业面临着前所未有的持续低迷。燃料成本高、日渐走低的投资回报率、船舶运力过剩、港口和航线日渐严格的环保法规，IMO能效指数限制等等，都对船舶营运带来了诸多挑战，因此，船舶节能减排及绿色能源开发利用是缓解能源环境压力的必然选择之一。目前的船舶节能减排措施分为技术措施和营运措施等。其中，技术措施包括改进船舶设计、提高发动机效率、供应岸电、利用替代燃料等。营运措施包括减小船体粗糙度、加强日常管理维护、采用经济航速等。例如，船公司普遍采用船岸一体化燃油消耗监控平台，将船舶每日能耗、船存油量、每日航行距离、距目的港距离、船舶吃水、海况、装载量等相关参数定时报告公司，公司在确保班期的情况下合理降低航速、减少船舶锚泊待航时间，合理安排加油港口，依靠管理实现节能减排的目标。然而，由于目前船舶能源以柴油发电为主，因此，虽然采用了上述的诸多技术措施和营运措施，仍然具有船舶能效低的问题，无法达到节能减排的目标。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种船舶多类型能源管理系统以及能源管理方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种船舶多类型能源管理系统，包括：监控及能源管理总模块、柴油发电系统、风力发电系统、光伏发电系统、波浪能发电系统、蓄电池储能系统、岸电系统、直流母线排以及若干路输电系统；所述监控及能源管理总模块分别与所述柴油发电系统、所述风力发电系统、所述光伏发电系统、所述波浪能发电系统、所述蓄电池储能系统以及所述岸电系统连接；所述柴油发电系统、所述风力发电系统、所述光伏发电系统、所述波浪能发电系统、所述蓄电池储能系统以及所述岸电系统均并联到所述直流母线排的一端；所述直流母线排的另一端与各路用于向负载输电的输电系统连接。优选的，所述柴油发电系统的配置数量为两套，每套柴油发电系统均包括柴油发电机组、独立的可控AC/DC整流器、独立的空气断路器以及柴油发电控制器；所述柴油发电机组和所述可控AC/DC整流器串联后，通过所述空气断路器连接到所述直流母线排；另外，所述柴油发电控制器与所述柴油发电机组连接；另外，所述柴油发电控制器和所述可控AC/DC整流器均连接到所述监控及能源管理总模块；其中，所述柴油发电机组包括串联的船舶柴油机和永磁发电机。优选的，所述风力发电系统包括风力发电机组、独立的可控AC/DC整流器、独立的空气断路器以及风力发电控制器；所述风力发电机组和所述可控AC/DC整流器串联后，通过所述空气断路器连接到所述直流母线排；另外，所述风力发电控制器与所述风力发电机组连接；另外，所述风力发电控制器和所述可控AC/DC整流器均连接到所述监控及能源管理总模块；其中，所述风力发电机组包括串联的风力涡轮机和永磁发电机。优选的，所述波浪能发电系统包括波浪能发电机组、独立的可控AC/DC整流器、独立的空气断路器以及波浪能发电控制器；所述波浪能发电机组和所述可控AC/DC整流器串联后，通过所述空气断路器连接到所述直流母线排；另外，所述波浪能发电控制器与所述波浪能发电机组连接；另外，所述波浪能发电控制器和所述可控AC/DC整流器均连接到所述监控及能源管理总模块；其中，所述波浪能发电机组包括串联的波浪能转换机构和永磁发电机。优选的，所述光伏发电系统包括光伏发电组件、可控DC/DC斩波器、独立的空气断路器以及光伏发电控制器；所述光伏发电组件和所述可控DC/DC斩波器串联后，通过所述空气断路器连接到所述直流母线排；另外，所述光伏发电控制器和所述光伏发电组件连接；另外，所述光伏发电控制器和所述可控DC/DC斩波器均连接到所述监控及能源管理总模块。优选的，所述蓄电池储能系统包括蓄电池组、双向可控DC/DC斩波器、独立的空气断路器以及储能控制器；所述蓄电池组依次经过所述双向可控DC/DC斩波器和所述空气断路器后连接到所述直流母线排；另外，所述储能控制器与所述蓄电池连接；所述储能控制器和所述双向可控DC/DC斩波器均连接到所述监控及能源管理总模块。优选的，所述岸电系统包括岸电、三相可调变压器、独立的Y形侧可控AC/DC整流器、独立的△形侧可控AC/DC整流器、独立的Y形侧空气断路器、独立的△形侧空气断路器以及岸电控制器；所述三相可调变压器为Y-Y-△型变压器，其原边为Y形，用于与岸电连接；其副边包括Y形三相绕组和△形三相绕组，所述Y形三相绕组依次通过所述Y形侧可控AC/DC整流器和所述Y形侧空气断路器后，连接到所述直流母线排；所述△形三相绕组依次通过所述△形侧可控AC/DC整流器和所述△形侧空气断路器后，连接到所述直流母线排；另外，所述岸电控制器与所述岸电连接；所述岸电控制器、所述Y形侧可控AC/DC整流器和所述△形侧可控AC/DC整流器均连接到所述监控及能源管理总模块。优选的，所述输电系统包括7路输电子系统；第1路输电子系统包括：第1空气断路器和第1可控DC/AC逆变器；所述第1可控DC/AC逆变器的DC侧经过所述第1空气断路器后连接到所述直流母线排；所述第1可控DC/AC逆变器的AC侧用于与第1主推电机连接；第2路输电子系统包括：第2空气断路器和第2可控DC/AC逆变器；所述第2可控DC/AC逆变器的DC侧经过所述第2空气断路器后连接到所述直流母线排；所述第2可控DC/AC逆变器的AC侧用于与第2主推电机连接；第3路输电子系统包括：第3空气断路器和第3可控DC/AC逆变器；所述第3可控DC/AC逆变器的DC侧经过所述第3空气断路器后连接到所述直流母线排；所述第3可控DC/AC逆变器的AC侧用于与艉推电机连接；第4路输电子系统包括：第4空气断路器和第4可控DC/AC逆变器；所述第4可控DC/AC逆变器的DC侧经过所述第4空气断路器后连接到所述直流母线排；所述第4可控DC/AC逆变器的AC侧用于与艏推电机连接；第5路输电子系统包括：第1交流母线排和若干个可控DC/AC逆变器；每个所述可控DC/AC逆变器的DC侧均经过独立的空气断路器后连接到所述直流母线排，每个所述可控DC/AC逆变器的AC侧均经过独立的空气断路器后连接到所述第1交流母线排的一端，所述第1交流母线排的另一端用于直接与各个辅助电机类负载连接，用于向各个辅助电机类负载供电；第6路输电子系统包括：第2交流母线排和若干个可控DC/AC逆变器；每个所述可控DC/AC逆变器的DC侧均经过独立的空气断路器后连接到所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶多类型能源管理系统，其特征在于，包括：监控及能源管理总模块、柴油发电系统、风力发电系统、光伏发电系统、波浪能发电系统、蓄电池储能系统、岸电系统、直流母线排以及若干路输电系统；所述监控及能源管理总模块分别与所述柴油发电系统、所述风力发电系统、所述光伏发电系统、所述波浪能发电系统、所述蓄电池储能系统以及所述岸电系统连接；所述柴油发电系统、所述风力发电系统、所述光伏发电系统、所述波浪能发电系统、所述蓄电池储能系统以及所述岸电系统均并联到所述直流母线排的一端；所述直流母线排的另一端与各路用于向负载输电的输电系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种船舶多类型能源管理系统，其特征在于，包括：监控及能源管理总模块、柴油发电系统、风力发电系统、光伏发电系统、波浪能发电系统、蓄电池储能系统、岸电系统、直流母线排以及若干路输电系统；所述监控及能源管理总模块分别与所述柴油发电系统、所述风力发电系统、所述光伏发电系统、所述波浪能发电系统、所述蓄电池储能系统以及所述岸电系统连接；所述柴油发电系统、所述风力发电系统、所述光伏发电系统、所述波浪能发电系统、所述蓄电池储能系统以及所述岸电系统均并联到所述直流母线排的一端；所述直流母线排的另一端与各路用于向负载输电的输电系统连接。2.根据权利要求1所述的船舶多类型能源管理系统，其特征在于，所述柴油发电系统的配置数量为两套，每套柴油发电系统均包括柴油发电机组、独立的可控AC/DC整流器、独立的空气断路器以及柴油发电控制器；所述柴油发电机组和所述可控AC/DC整流器串联后，通过所述空气断路器连接到所述直流母线排；另外，所述柴油发电控制器与所述柴油发电机组连接；另外，所述柴油发电控制器和所述可控AC/DC整流器均连接到所述监控及能源管理总模块；其中，所述柴油发电机组包括串联的船舶柴油机和永磁发电机。3.根据权利要求1所述的船舶多类型能源管理系统，其特征在于，所述风力发电系统包括风力发电机组、独立的可控AC/DC整流器、独立的空气断路器以及风力发电控制器；所述风力发电机组和所述可控AC/DC整流器串联后，通过所述空气断路器连接到所述直流母线排；另外，所述风力发电控制器与所述风力发电机组连接；另外，所述风力发电控制器和所述可控AC/DC整流器均连接到所述监控及能源管理总模块；其中，所述风力发电机组包括串联的风力涡轮机和永磁发电机。4.根据权利要求1所述的船舶多类型能源管理系统，其特征在于，所述波浪能发电系统包括波浪能发电机组、独立的可控AC/DC整流器、独立的空气断路器以及波浪能发电控制器；所述波浪能发电机组和所述可控AC/DC整流器串联后，通过所述空气断路器连接到所述直流母线排；另外，所述波浪能发电控制器与所述波浪能发电机组连接；另外，所述波浪能发电控制器和所述可控AC/DC整流器均连接到所述监控及能源管理总模块；其中，所述波浪能发电机组包括串联的波浪能转换机构和永磁发电机。5.根据权利要求1所述的船舶多类型能源管理系统，其特征在于，所述光伏发电系统包括光伏发电组件、可控DC/DC斩波器、独立的空气断路器以及光伏发电控制器；所述光伏发电组件和所述可控DC/DC斩波器串联后，通过所述空气断路器连接到所述直流母线排；另外，所述光伏发电控制器和所述光伏发电组件连接；另外，所述光伏发电控制器和所述可控DC/DC斩波器均连接到所述监控及能源管理总模块。6.根据权利要求1所述的船舶多类型能源管理系统，其特征在于，所述蓄电池储能系统包括蓄电池组、双向可控DC/DC斩波器、独立的空气断路器以及储能控制器；所述蓄电池组依次经过所述双向可控DC/DC斩波器和所述空气断路器后连接到所述直流母线排；另外，所述储能控制器与所述蓄电池连接；所述储能控制器和所述双向可控DC/DC斩波器均连接到所述监控及能源管理总模块。7.根据权利要求1所述的船舶多类型能源管理系统，其特征在于，所述岸电系统包括岸电、三相可调变压器、独立的Y形侧可控AC/DC整流器、独立的△形侧可控AC/DC整流器、独立的Y形侧空气断路器、独立的△形侧空气断路器以及岸电控制器；所述三相可调变压器为Y-Y-△型变压器，其原边为Y形，用于与岸电连接；其副边包括Y形三相绕组和△形三相绕组，所述Y形三相绕组依次通过所述Y形侧可控AC/DC整流器和所述Y形侧空气断路器后，连接到所述直流母线排；所述△形三相绕组依次通过所述△形侧可控AC/DC整流器和所述△形侧空气断路器后，连接到所述直流母线排；另外，所述岸电控制器与所述岸电连接；所述岸电控制器、所述Y形侧可控AC/DC整流器和所述△形侧可控AC/DC整流器均连接到所述监控及能源管理总模块。8.根据权利要求1所述的船舶多类型能源管理系统，其特征在于，所述输电系统包括7路输电子系统；第1路输电子系统包括：第1空气断路器和第1可控DC/AC逆变器；所述第1可控DC/AC逆变器的DC侧经过所述第1空气断路器后连接到所述直流母线排；所述第1可控DC/AC逆变器的AC侧用于与第1主推电机连接；第2路输电子系统包括：第2空气断路器和第2可控DC/AC逆变器；所述第2可控DC/AC逆变器的DC侧经过所述第2空气断路器后连接到所述直流母线排；所述第2可控DC/AC逆变器的AC侧用于与第2主推电机连接；第3路输电子系统包括：第3空气断路器和第3可控DC/AC逆变器；所述第3可控DC/AC逆变器的DC侧经过所述第3空气断路器后连接到所述直流母线排；所述第3可控DC/AC逆变器的AC侧用于与艉推电机连接；第4路输电子系统包括：第4空气断路器和第4可控DC/AC逆变器；所述第4可控DC/AC逆变器的DC侧经过所述第4空气断路器后连接到所述直流母线排；所述第4可控DC/AC逆变器的AC侧用于与艏推电机连接；第5路输电子系统包括：第1交流母线排和若干个可控DC/AC逆变器；每个所述可控DC/AC逆变器的DC侧均经过独立的空气断路器后连接到所述直流母线排，每个所述可控DC/AC逆变器的AC侧均经过独立的空气断路器后连接到所述第1交流母线排的一端，所述第1交流母线排的另一端用于直接与各个辅助电机类负载连接，用于向各个辅助电机类负载供电；第6路输电子系统包括：第2交流母线排和若干个可控DC/AC逆变器；每个所述可控DC/AC逆变器的DC侧均经过独立的空气断路器后连接到所述直流母线排，每个所述可控DC/AC逆变器的AC侧均经过独立的空气断路器后连接到所述第2交流母线排的一端，所述第2交流母线排的另一端用于直接与各个照明类负载连接，用于向各个照明类负载供电；第7路输电子系统包括：独立的可控DC/AC逆变器、独立的空气断路器、变压器TR和有源滤波器APF；所述可控DC/AC逆变器的DC侧经过独立的空气断路器后连接到所述直流母线排，所述可控DC/AC逆变器的AC侧依次经过所述变压器TR和所述有源滤波器APF后，连接到监控及能源管理总模块，用于向所述监控及能源管理总模块供电；另外，所述监控及能源管理总模块还分别与所述第1可控DC/AC逆变器、所述第2可控DC/AC逆变器、所述第3可控DC/AC逆变器、所述第4可控DC/AC逆变器、所述第5路输电子系统中的各个可控DC/AC逆变器、第6路输电子系统中的各个可控DC/AC逆变器、第7路输电子系统中的可控DC/AC逆变器连接。9.一种船舶多类型能源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，船舶多类型能源管理系统包括监控及能源管理总模块，监控及能源管理总模块与柴油发电控制器、风力发电控制器、波浪能发电控制器、光伏发电控制器、储能控制器、岸电控制器、各个可控DC/AC逆变器、各个可控DC/DC斩波器、各个可控AC/DC整流器均通过通讯线连接；所述船舶多类型能源管理系统包括监控及能源管理总模块、以及6个管理子模块，分别为柴油发电系统管理子模块、风力发电系统管理子模块、光伏发电系统管理子模块、波浪能发电系统管理子模块、蓄电池储能系统管理子模块和岸电系统管理子模块；所述能源管理总模块分别与各个管理子模块连接；步骤2，所述监控及能源管理总模块根据船舶工作状态配置有三种工作模式，分别为：船舶抛锚工作模式、船舶航行工作模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂臣，臧绪运，
申请(专利权)人：上海冠图电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31