一种船舶供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶供电系统，能够大幅减小船舶油耗，提高能源利用率，达到节能减排的目的，并且保持了船舶供电系统的灵活性。其技术方案为：系统包括：船舶供电电池，储存电能为船舶供电；供电电池监控模块，连接船舶供电电池，对船舶供电电池的充放电过程进行监测和控制；逆变单元，连接船舶供电电池和负载，将电池的直流电转换为负载工作所用的交流电；电池充电组件，连接船舶供电电池，为船舶供电电池进行充电。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶供电系统
本专利技术涉及一种船舶供电技术，尤其涉及使用清洁能源对船舶进行供电的系统。
技术介绍
作为船舶电力推进系统最主要的原动机，柴油机所显现的问题日趋突出:一是航运燃料燃烧时产生的大量浓缩氮和硫，成了环境污染的主要因素；二是高转速、大功率柴油机产生的振动和噪声所带来的问题越来越引起人们的重视，“零噪声”是人们对生活、工作环境提出的更高要求，尤其是乘客和船员；三是日益突出的全球能源问题要求人们必须在短时间内开发出新的能源及动力装置。而且在城市河流上运行着的各种河流保洁船，清淤船，垃圾船、打桩等多种工程船均由柴油机驱动，排放措施较为落后，同样存在着诸多问题。燃料消耗量高，废气排放量大，成本高，污染重。所以，寻找新能源作为化石燃料的替代品是当务之急。除动力能源问题以外，使用柴油机组的电力推进船舶还一直面临着一个技术难题：频繁的负载扰动对推进系统的影响。这些负载波动对船舶电网和电站有着巨大的冲击，使得船舶稳定性下降，以至于电站中内燃机燃油得不到充分燃烧，对环境效益和经济效益造成双重损害。因此，传统的船舶通常使用柴油机驱动，其存在能耗高、噪声大、废气污染大，严重影响当地环境以及负载频繁扰动对船舶电力推进系统影响较大的问题。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种船舶供电系统，能够大幅减小船舶油耗，提高能源利用率，达到节能减排的目的，并且保持了船舶供电系统的灵活性。本专利技术的技术方案为：本专利技术揭示了一种船舶供电系统，包括：船舶供电电池，储存电能为船舶供电；供电电池监控模块，连接船舶供电电池，对船舶供电电池的充放电过程进行监测和控制；逆变单元，连接船舶供电电池和负载，将电池的直流电转换为负载工作所用的交流电；电池充电组件，连接船舶供电电池，为船舶供电电池进行充电。根据本专利技术的船舶供电系统的一实施例，船舶供电电池是锂电池组或锌溴液流电池。根据本专利技术的船舶供电系统的一实施例，电池充电组件是船舶岸电接口，利用岸电对船舶供电电池进行充电。根据本专利技术的船舶供电系统的一实施例，电池充电组件还包括过渡充电接头，通过船与船之间的过渡充电接头的连接，利用一个船舶岸电接口对多条船进行充电。根据本专利技术的船舶供电系统的一实施例，电池充电组件包括：燃料电池，通过DC/DC转换器对船舶供电电池进行在线充电；燃料电池监控模块，连接燃料电池，对燃料电池向船舶供电电池的放电过程进行监测和控制。根据本专利技术的船舶供电系统的一实施例，电池充电组件包括：发电机组，对船舶供电电池进行充电。根据本专利技术的船舶供电系统的一实施例，系统还包括：超级电容，连接船舶供电电池，辅助船舶供电电池进行短时大功率动态响应；超级电容监控模块，连接超级电容，对超级电容中的参数进行监测和控制。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术将锂电池作为船舶电力推进的主动力，由于锂电池具有洁净、高效、无污染、低噪声、模块结构、安装自由度高、维修保养方便易于发展自动化及连续工作等优点，因此这一技术手段既可以降低船舶燃料费用又可以减少局部排放，同时还能大大降低船舶运营成本。此外，本专利技术还使用了储能单元，在电力系统遇到扰动时，储能单元可以在瞬时吸收或释放能量，平复扰动给系统带来的影响，改善系统性能。随着大容量能量存储技术的发展，储能元件价格下降，使得储能元件大规模应用于电力推进船舶成为可能。本专利技术将超级电容器作为储能元件，由于超级电容器有着较高的功率密度，单位时间内可以输出较多的能量，是一般电池的数十倍，有着良好的动态性能和超高的使用寿命。本专利技术将锂电池与超级电容器结合起来使用，使得混合储能系统具有良好的动态特性和稳态特性。总的来说，通过采用本专利技术的技术方案，船舶可以完全摆脱柴油机组，既可以降低船舶燃料费用又可以减少污染物排放，并能够大大降低船舶运营成本，而且使用方便，续航能力强，其经济效益和社会效益十分明显。本专利技术的船舶供电系统可大幅减小船舶油耗，提高能源利用率，达到节能减排的目的，并且保持了船舶供电系统的灵活性。附图说明图1示出了本专利技术的船舶供电系统的实施例的原理。具体实施方式在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。图1示出了本专利技术的船舶供电系统的实施例的原理。请参见图1，组成船舶供电系统的最基本的模块包括：船舶供电电池1、逆变单元3、电池充电组件、以及能量管理系统。能量管理系统包括：供电电池监控模块2、燃料电池监控模块7、超级电容监控模块10。各模块之间的信号连接关系如图1所示。船舶供电电池1的功能是储存电能为船舶供电，可以是锂电池，也可以是锌溴液流电池。锂电池和锌溴液流电池具有较高的功率密度和能量密度，有良好的稳态性能。锂电池容量大小可选，用户可以根据实际用电需求选择合适容量的锂电池组即可。锂电池是指嵌入化合物正负极材料的可充放电的高能量电池，正极材料一般使用插锂化合物，比如LiMn2O4、LiNiO2、LiCoO2等，负极材料通常采用人造石墨、天然石墨、焦炭系列材料。可以根据实际工作用量选择合适容量的锂电池，是最简单、最直接也最方便的蓄能供电驱动方案。对于锌溴液流电池，是高效的电化学储能设备，又被称为氧化还原液流储能电池，锌溴液流电池理论开路电压1.82V，总效率为75％，理论能量密度430Wh/kg，电池可以100％深度放电几千次，与锂电池电池相比，具有较高的能量密度和功率密度以及优越的循环充放电性能，性能优越，所以也可作为锂电池的备选方案。供电电池监控模块2连接船舶供电电池1，对船舶供电电池1的充放电过程进行监测和控制。逆变单元3连接船舶供电电池1和负载(如图中的转舵、推进器、其他设备电源)，将电池的直流电转换为负载工作所用的电流。电池充电组件连接船舶供电电池1，用于为船舶供电电池进行充电。电池充电组件可以有多种实施形式。电池充电组件的第一种形式是船舶岸电接口，当锂电池电量用完后，再重新回到岸边采用船舶岸电接口(AMP，AlternativeMarinePowered)进行岸电充电。AMP是非传统船舶电源或者船-岸电转接系统，其作用是：当船舶停靠码头作业时，通过AMP系统将岸上电源连接至船舶电网，改用岸电而非传统的船舶柴油发电机供电，以达到减少废气排放，净化环境的目标。本专利技术虽已经彻底摆脱柴油机的使用，但LNG发电机组仍属热机，与岸电相比，就会凸显出发电机组效率低、噪声大、发电成本高。因此，当船舶靠岸后，以市电电网供电代替船舶LNG发电机组，可以节能、减排、降噪。是十分高效的办法。较佳的，还可以包括过渡充电接头，如果码头停靠船舶较多，驳船并排停放，船只停靠地点离岸较远的还可以采用就近船舶之间过渡连接进行充电。就像一根导线一样，相互连接，一个岸电接头便可以为所有船舶充电，使得船舶充电更加灵活方便。电池充电组件的第二种形式是利用发电机组5对船舶供电电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶供电系统，其特征在于，包括：船舶供电电池，储存电能为船舶供电；供电电池监控模块，连接船舶供电电池，对船舶供电电池的充放电过程进行监测和控制；逆变单元，连接船舶供电电池和负载，将电池的直流电转换为负载工作所用的交流电；电池充电组件，连接船舶供电电池，为船舶供电电池进行充电。

【技术特征摘要】
1.一种船舶供电系统，其特征在于，包括：船舶供电电池，储存电能为船舶供电；供电电池监控模块，连接船舶供电电池，对船舶供电电池的充放电过程进行监测和控制；逆变单元，连接船舶供电电池和负载，将电池的直流电转换为负载工作所用的交流电；电池充电组件，连接船舶供电电池，为船舶供电电池进行充电。2.根据权利要求1所述的船舶供电系统，其特征在于，船舶供电电池是锂电池组或锌溴液流电池。3.根据权利要求1所述的船舶供电系统，其特征在于，电池充电组件是船舶岸电接口，利用岸电对船舶供电电池进行充电。4.根据权利要求3所述的船舶供电系统，其特征在于，电池充电组件还包括过渡充电接头，通过船与...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡东伟，张宝会，程向阳，汤俊杰，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31