带有蓄电池的综合能源充电型长途全电动船制造技术

一种带有蓄电池的综合能源充电型长途全电动船，包括船体、控制台，艉部的电动推进装置，蓄电池组安装在船体的底部，控制台通过电缆分别与蓄电池和电动推进装置相连，蓄电池通过控制台与充电机连接，太阳能板和风力发电机安装在船体的顶部，分别通过控制台与蓄电池连接；热力发电机组或燃料电池与带整流器的配电板连接，配电板与控制台以及蓄电池组相连接。本装置可利用燃油燃气、风光能、岸电多种综合能源，采用充电方式形成以蓄电池为中心的船舶电站，取代机械推进、实现全电力推进，可满足长途运输的需要，具有舒适度高、操作简单精确、管理方便、维护工作量小、环保节能、高续航力、高可靠性和性能价格比，空间布局优化、反应快机动灵活的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动船，特别是一种带有蓄电池、采用高能燃料和多种清洁能源相 结合的充电型长途全电动船。
技术介绍
目前船舶使用的能源单一，除少量采用核动力以外，大多数都采用石油燃料。传统 内燃机船舶占据统治地位。内燃机船舶存在烟尘噪声臭味和油水污染，船舶难以象在陆 地上一样大幅度回收烟气和冷却水中的热能导致能量效率低，尽管效率较低(小于 30%),但由于燃油比能量高，所以目前除核动力以外，燃油船舶仍然具有最高的续航 力。使用高碳燃料难免低效污染，原动机以机械方式直接进行船舶推进，属于粗放或粗 糙的工作方式，以低效的内燃机方式获得高续航力的代价过大。采用单一蓄电池、或者与风光能配套的复合能量源的全电动船舶，虽然具有良好的 环保效果，但是具有充电麻烦、储电困难，必须依靠岸电、太阳能风能等辅助能源，但 太阳能、风能等不能稳提供，在无风和雨天难以保证工作的持续性。而最重要的问题在 于目前蓄电池低能和风光能装置的低效率，导致船舶航速和续航力较低，极大地影响了 电动船舶的实际应用领域、而难以与传统柴油机船舶竞争，目前鲜见应用于开放水域， 更难以应用于船舶长途运输。燃料电池是直接或间接地使用燃料氧化自由能、将低碳能源转变成电能的化学电 池，高效无污染，然而、其民用商业化程度和技术成熟度不够，目前价格昂贵，例如熔 融碳酸盐燃料电池的成本高达约2500欧元/kw。民用船舶不敢问津，但燃料电池却具有 良好的前景，因为低碳能源是发展方向。在推进方面，目前船舶以原动机直接式的推进、即机械推进为主。机械推进属于粗 放或粗糙的工作方式，推进性能差、难以精确控制、无级调速，导致效率低。而电力推 进属于精确或精细控制，具有多方面优势，在现代热力发电机技术、电机控制技术和电 力电子技术、微处理技术的支持下，能量效率可高于机械式直接推进。然而目前国内电 力推进船舶的应用不广泛，蓄电池电动船舶更是少见。以上船舶能源和工作机械都难以满足当前船舶对于环保节能和大续航力的双重指 标的要求。从技术上看，问题在于原动机采用高能能源，却采用落后的机械推进方式； 电力推进虽然先进，但采用低能能源配套。从经济上看，价格是重要的制约因素。从方案上看，没有能够将多种能源和能量效率较高的电力推进技术结合起来，形成优势互补。
技术实现思路
为了弥补以上技术的不足，本专利技术提出一种带有蓄电池、并采用多种高能燃料和清 洁能源、兼顾环保和续航力的蓄电池全电动船，即一种以岸电快速充电以及多种清洁能 源和热力发电机组相结合的供电方案，以带有蓄电池的全电力方式推进相结合的综合能 源长途蓄电池全电动船。本专利技术的目的是这样实现的 一种带有蓄电池的综合能源充电型长途全电动船，包 括船体，船体的驾驶室内设有控制台，艉部设有电动推进装置，蓄电池组安装在船体的 底部，控制台通过电缆分别与蓄电池和电动推进装置相连，蓄电池通过控制台与充电机 连接，太阳能板和风力发电机安装在船体的顶部，分别通过控制台与蓄电池连接；热力 发电机组或燃料电池与带整流器的配电板连接，配电板与控制台以及蓄电池组相连接。电动推进装置采用以SPWM或PWM方式控制交流电动机或永磁电动机。控制台 采用无级调速或有档调速装置。热力发电机组采用涡轮机组或多台并联的柴油发电机 组。蓄电池组中的蓄电池采用阀控密封免维护蓄电池，蓄电池组和超级电容器并联共同 组成储能器。控制台上设置有风力发电机和太阳能板充电控制装置以及引用交流岸电通 过充电机对于蓄电池进行快速充电的控制装置。本专利技术提供的带有蓄电池的综合能源充电型长途全电动船，具有以下特点一、 广泛利用综合能源，尤其是清洁能源，有利于提高船舶性能和缓解节能减排的 压力。目前能源紧张、污染严重，燃油宝贵，以低效污染的方式利用燃油代价沉重。广 辟能源、节能减排是时代的要求。江河海洋风光能丰富，大有潜力，船舶是流动的建筑， 不单是运输的工具，也是开发新能源、搜集水域能量的工具，船舶具有大量的安放风光 能量搜集装置的地方和空间。二、 釆用多种能源有利于提高船舶电站的性能。多种能源相结合，可方便地以充电 的方式与蓄电池联系，并可采用并联方式形成复合电源、系统简单控制方便，电源之间 可相互补充、有利于减轻各自的压力、且保证了能源充足、提高了电源可靠性和使用寿 命，更加有利于进行电力推进，电力推进的关键不在于是否采用电动机推进，而在于电 能如何供应，多种电源的采用可提高电源和推进质量，解决了电能保障的关键问题。以清洁能源与高能燃油互补，有利于适应当前的实际应用的需求，兼有蓄电池电动 船舶和传统内燃机船舶的优势、在一定程度上兼顾了环保节能和续航力的双重指标。在 有岸电地方，可充分利用清洁能源，可在一定时间和一定程度上降低烟尘噪声臭味和油水污染、改善船舶工作环境。以快速充电的方式利用岸电，可适应工作快节奏、且有利于促进能源结构的调整优 化。大型船舶类似于陆地上的小型发电站，应该在关闭之列，而当船舶能够大量利用岸 电时，则相当于关闭低效电站。同时，大量采用清洁能源、利用低碳能源，可减小高碳 能源的比例、有利于能源结构调整，节约宝贵的石油资源。将机械推进的原动机的主机运行模式改变为电力推进的辅机模式工作，省去了原动 机的频繁变向变速的操作，而以恒定速度工作，有利于提高稳定性和降低加速动能消耗。 发电机配备可采用多台小型发电机并联方式以节能运行模式进行供电，形成以蓄电池为 中心的多种电源供电的模式，有利于减轻发电机的负担、提高供电质量和可靠性、以及运行效率；原动机因为没有轴系的要求所以可安放于船舶边角，有利于降低噪声和空间 布局。三、采用蓄电池和超级电容器可大大改进供电质量和推进性能，并与多种能源相结 合形成优良的船舶电站。在能量供应上，多种能源可提供充足能量、并具有选择性和可 靠性，而因为蓄电池具有储能作用、所以相当于增加一个供电电源、也增加了利用风光 能的机会。风光电气提供清洁廉价能源、油和气可成为主要的储能器，与单一蓄电池电 动船舶不同，对于长途航行而言、蓄电池不是主要储能器，而是在供电中处于中心地位， 相当于蓄水池、或电站功率稳定器、而有利于稳定电参数，并在使发电机得以休息的前 提下加快响应速度。蓄电池可解决传统机械推进和发电机电力推进的能量供应与使用的 同时性问题，因此可采用闲时充电、忙时用的工作模式均化负载、有利于发电机的工作 条件改善、提高稳定性和可靠性。蓄电池的作为储能工具，为利用岸电提供了可能，又 在很大程度上减小空载和怠速状态消耗，并且与超级电容器结合可轻易回收系统动能， 由于蓄电池和电动机的效率较高、以及具有多种节能降耗措施，所以整体效率高。蓄电 池与岸电风光油气能结合，可以极大提高船舶性能指标和节能水平，例如风光能可减少 辅机工作时间、风光油气因素都可以增加续航力、蓄电池和风光能都具有节能效果，总 体上将有利于提高蓄电池电动船舶适应市场的竞争力、有利于普及推广。蓄电池和超级电容器安装于船舶底部，有利于降低重心、提高稳定性，还可以取代 船舶无效压载，不会增加船舶的自重。四、与传统柴油机船舶的全机械式推进、以及传统常规潜艇和电动汽车的原动机的 机械推进与电力推进两结合的方式不同，以全电力推进的方式完全取代了机械式推进， 以精确控制的电力推进方式取代了粗放的机械推进方式，可获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有蓄电池的综合能源充电型长途全电动船，包括船体（１），船体（１）的驾驶室内设有控制台（２），艉部设有电动推进装置（４），其特征在于：蓄电池组（３）安装在船体（１）的底部，控制台（２）通过电缆分别与蓄电池（３）和电动推进装置（４）相连，蓄电池（３）通过控制台（２）与充电机（５）连接，太阳能板（６）和风力发电机（７）安装在船体（１）的顶部，分别通过控制台（２）与蓄电池（３）连接；热力发电机组（８）或燃料电池（１０）与带整流器的配电板（９）连接，配电板（９）与控制台（２）以及蓄电池组（３）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庞志森，张青发，庞明，
申请(专利权)人：宜昌发中船务有限公司，庞志森，张青发，庞明，张大中，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]