一种散货船的混合电站系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种散货船的混合电站系统及控制方法，其包括轴带发电机、若干蓄电池组、交流配电组件、直流配电组件；所述轴带发电机设置在主机中间轴上，并由主机带动；所述轴带发电机通过整流器与直流配电组件的输入端电连接；所述若干蓄电池组与直流配电组件的输入端电连接；所述交流配电组件与船上用电负载连接；所述直流配电组件的输出端通过逆变器与所述交流配电组件并网供电。本发明专利技术提供的方案配置轴带发电机与蓄电池组，并引入直流配电控制方案，实现航行期间不需启动独立发电机，直接由轴带发电机进行供电，锂电池组用作补充以稳定电网供电，使得主推进柴油机始终处于经济燃油区间内，减少排放，从而实现节能减排目标。从而实现节能减排目标。从而实现节能减排目标。

【技术实现步骤摘要】
一种散货船的混合电站系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及船舶电站系统，具体涉及散货船混合电站配置及控制方法。

技术介绍

[0002]参见图1，为了满足船舶航行需要，常规同类型散货船电站的电源装置一般由3台主柴油发电机(150)组成。根据不同的工况使用不同台数的主柴油发电机满足船舶操舵、生活、锚泊、装卸货时的电力需求。
[0003]如此配置的散货船在运行时，所有工况下主机均正常开启工作仅用于提供船东推进动力，航行工况需要额外开启1台主柴油发电机，进出港工况视情况需开启2
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3台主柴油发电机，停泊工况需开启1台主柴油发电机。如此配置的现有散货船电站方案在实际应用过程主要存在如下的问题：
[0004](1)现有散货船电站中的主柴油发电机一般采用柴油，而主机燃烧重油，从经济性来说不如主机带动的轴带发电机；
[0005](2)现有散货船电站中主柴油发电机与船舶主机的负荷经常会面临剧烈变化，而造成无法长期工作在燃油经济区间，发出单位功率的油耗增加，经济性不行，排放也偏高；
[0006](3)船舶进入排放控制区，现有散货船电站的配置无法满足法规要求；
[0007](4)现有散货船电站方案，在停泊工况下，主柴油发电机负荷率偏低，单位功率油耗增大，经济性不够。
[0008]可见，随着国际海事组织(IMO)对船舶排放要求的逐步提高，传统的动力装置配备已经不能满足日益提高的节能减排需求。
[0009]因此，提供一种能够不降低主机功率，但是能够有效降低船舶营运能耗，减少二氧化碳排放量的散货船动力配置技术方案。

技术实现思路

[0010]针对现有散货船动力方案存在能耗以及二氧化碳排放量高的问题，本专利技术的第一目的在于提供一种散货船的混合电站系统，本专利技术的第二目的在于提供一种散货船的混合电站系统的控制方法；本专利技术所形成的方案能够在不降低主机功率的条件下，降低船舶营运能耗，减少二氧化碳排放量。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术提供的散货船的混合电站系统，包括轴带发电机、若干蓄电池组、交流配电组件、直流配电组件；所述轴带发电机设置在主机中间轴上，并由主机带动；所述轴带发电机通过整流器与直流配电组件的输入端电连接；所述若干蓄电池组与直流配电组件的输入端电连接；所述交流配电组件与船上用电负载连接；所述直流配电组件的输出端通过逆变器与所述交流配电组件并网供电。
[0012]进一步的，所述轴带发电机采用抱轴式电机。
[0013]进一步的，所述蓄电池组为集装箱蓄电池组，所述集装箱蓄电池组通过双向DC模块连接到直流配电组件，能够通过双向DC模块进行充放电。
[0014]进一步的，所述交流配电组件内集成有功率管理系统，所述直流配电组件内集成有蓄电池管理系统，所述功率管理系统与蓄电池管理系统之间相互连接配合构成电站能量管理系统。
[0015]进一步的，所述电站能量管理系统通过实时读取主机转速数据，当主机转速低于设定值时，自行启动蓄电池组放电。
[0016]进一步的，所述电站能量管理系统能够调节轴带发电机的发电功率，使得主机始终运行在经济油耗区间。
[0017]进一步的，所述电站能量管理系统能够在轴带发电机发电量不足时，控制锂电池组放电补充所需电量；在轴带发电机发电量过量时，将多余电量充入锂电池组存储。
[0018]进一步的，所述混合电站系统中还包括若干的独立发电机组，所述若干独立发电机组与交流配电组件进行连接。
[0019]为了达到上述目的，本专利技术提供的散货船的混合电站控制方法，在服务航速的航行工况下仅开启轴带发电机；
[0020]在主机降速运行时，轴带发电机发电量不足时，控制蓄电池组放电进行补充；在轴带发电机发电量过量时，将多余电量充入蓄电池组存储。
[0021]进一步的，所述控制方法将轴带发电机输出的交流电进行整流转换为直流电，并接入直流配电组件中；同时在直流配电组件中接入若干蓄电池组进行并网；将直流配电组件中的直流电通过逆变转换为交流电接入交流配电组件中，进行并网，供给全船用电负载使用。
[0022]进一步的，所述控制方法还通过调节轴带发电机的发电功率，使得主机始终运行在经济油耗区间。
[0023]本专利技术提供的方案配置轴带发电机与蓄电池组，并引入直流配电控制方案，实现航行期间不需启动独立发电机，从而实现节能减排目标。
[0024]再者，本专利技术提供的方案相对于现有技术，具有如下优点：
[0025](1)节能减排效果明显；
[0026](2)在不影响船舶航速及续航力的前提下，燃料成本显著降低；
[0027](3)使用箱式蓄电池组并联到船舶电力系统，有效减少振动源，降低噪声。
附图说明
[0028]以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。
[0029]图1为常规散货船动力、电源装置示例图；
[0030]图2为本专利技术中散货船混合电站及配电系统配置示例图；
[0031]图3为本专利技术中混合电站系统的电气原理图；
[0032]图4为本专利技术实例中轴带发电机的启动流程图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。
[0034]针对现有散货船动力装置采用主机与主柴油发电机组相组合的配置方案，存在营
运能耗与二氧化碳排放量高的问题，本专利技术方案创新地采用轴带发电机组合蓄电池组件的方式来实现为船舶航行提供电力；在此基础上，进一步配置直流配电组件与交流配电组件，由此来形成电站能量管理系统，进行智能化配电控制，从而实现在不影响航行性能，不降低主机功率的条件下，有效降低船舶营运能耗，减少二氧化碳排放量。
[0035]据此，本实例中针对73800DWT散货船给出适配的混合电站系统方案，实现针对73800DWT散货船进行智能化配电控制，从而实现在不影响航行性能，不降低主机功率的条件下，有效降低船舶营运能耗，减少二氧化碳排放量。
[0036]参见图2与图3，其所示为本实例给出的73800DWT散货船给出适配的混合电站系统100主要由轴带发电机120、若干集装箱式锂电池组130、若干独立的独立发电机组150、交流配电板160、直流配电板170相互配合构成。
[0037]其中，轴带发电机120设置在主机110的中间轴111(即尾轴)上，并由主机110带动。
[0038]直流配电板170作为相应的直流配电组件，通过相应的整流器171与轴带发电机120的输出进行电连接；与此同时，若干集装箱式锂电池组130分别直接与直流配电板170的输入端电连接。直流配电板170还通过逆变器172与交流配电板160连接并网供电。
[0039]交流配电板160作为相应的交流配电组件，其输入还与若干的独立的独立发电机组150进行连接；该交流配电板160的输出与船上用电负载连接。
[0040]由此构成的混合电站系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种散货船的混合电站系统，其特征在于，包括轴带发电机、若干蓄电池组、交流配电组件、直流配电组件；所述轴带发电机设置在主机中间轴上，并由主机带动；所述轴带发电机通过整流器与直流配电组件的输入端电连接；所述若干蓄电池组与直流配电组件的输入端电连接；所述交流配电组件与船上用电负载连接；所述直流配电组件的输出端通过逆变器与所述交流配电组件并网供电。2.根据权利要求1所述的混合电站系统，其特征在于，所述轴带发电机采用抱轴式电机。3.根据权利要求1所述的混合电站系统，其特征在于，所述蓄电池组为集装箱蓄电池组，所述集装箱蓄电池组通过双向DC模块连接到直流配电组件，能够通过双向DC模块进行充放电。4.根据权利要求1所述的混合电站系统，其特征在于，所述交流配电组件内集成有功率管理系统，所述直流配电组件内集成有蓄电池管理系统，所述功率管理系统与蓄电池管理系统之间相互连接配合构成电站能量管理系统。5.根据权利要求4所述的混合电站系统，其特征在于，所述电站能量管理系统通过实时读...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炎平，钱强，
申请(专利权)人：福建国航远洋运输集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：