[发明专利]基于复合能源并网发电的千瓦级船舶能源系统实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及船舶能源系统实验平台，尤其涉及一种基于复合能源并网发电的千瓦级船舶能源系统实验平台。 

背景技术

 当前，船舶节能减排问题已经引起国际社会的高度重视，各航运大国在给予政策扶持的同时，更投入了大量的人力、物力和财力以有效地实现节能减排这一根本性目标。具有显著优势的海洋可再生能源或清洁能源应用技术已逐渐获得船舶行业的普遍重视，以新能源船舶为方向的相关实船试验性研究应用也早已拉开帷幕。

国外在研究新型船舶的概念设计阶段已经充分考虑到综合利用多种可再生能源发电技术的潜在技术需求，以太阳能、风能、海洋能、生物质能和氢能等为代表的新能源技术也有实船应用的案例，如“Solar Sailor”号双体游船、“Hornblower Hybrid” 双体客船、“E/S Orcelle”号汽车渡船、“Soliloquy Super-Green”号游艇、“Black Magic”号太阳能混合动力油船等。所述这些应用复合能源并网发电技术的实船案例在技术方案或实现形式上有所差异，但是其大多采用通过转换装置将新能源（风能、太阳能）转换电能后供给船舶电力设备的模式。

另一方面，目前所有在船舶平台上应用复合能源技术的案例均属于探索性研究，即仅从工程技术角度在原有船舶电力系统基础上进行按需改造，而不是从整体设计和全系统运行管理的角度将多种清洁能源融入船舶能量系统之中。从技术应用的普遍性和通用性角度出发，需要在发展新型船舶的过程中针对采用多种复合能源技术的船舶能源系统设计、运行、监控和管理等方面进行有针对性的实验研究。

在系统平台设计和缩小比例实验研究过程中有以下几个方面需要注意：

（1）针对船舶电网而言，其对于陆上大电网是为一个独立的电力体系，船用电气设备的可靠性等级要求也高于陆用设备；

（2）随着船舶大型化和自动化趋势的日趋显著，依靠电力驱动和控制的大功率船用设备比例不断提高，船舶电力系统在设备配置、电网结构、运行模式、控制策略和状态监测等方面均有较大变化，针对船舶电力系统在可靠性、安全性、经济性和可监测性等方面也提出了新的更高要求；

（3）大多数清洁能源具有显著的间歇性和不稳定性问题，目前新能源发电技术在转换效率、输出稳定性和电能质量等方面与传统发电机组相比尚有一定差距，但是其在系统容量和运行效率方面所具有的提升潜力是不容忽视的。因此，在面向未来综合能源船舶的新设计概念中，并非将此类清洁能源作为一种次要的或者辅助的能源形式，而是作为可完全替代的、仅存在设计容量差别的电力能源。进一步，需着重研究合理的能量利用模式和并网运行控制策略以提高能源（电力）模块总的系统容量、功率密度和整个系统的能源利用效率；

   （4）多种新能源技术在船舶上综合利用涉及到的分布式能源管理、电能质量（包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升等）控制、船舶电网可靠性和船舶全寿命周期资产最优化管理等问题。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中仅从工程技术角度在原有船舶电力系统基础上进行按需改造，而不是从整体设计和全系统运行管理的角度将多种清洁能源融入船舶能量系统之中的缺陷，提供一种可从整体设计和全系统运行管理的角度将多种清洁能源融入船舶能量系统之中的基于复合能源并网发电技术的kW级船舶能源系统实验平台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于复合能源并网发电技术的kW级船舶能源系统实验平台，包括主配电板，以及均与所述主配电板连接的复合能源并网发电装置、左旋配电板和右旋配电板；该实验平台还包括智能化综合管理系统，对整个系统实验平台的复合能源运行过程进行优化配置及安全控制；

其中所述复合能源并网发电装置包括均与所述智能化综合管理系统连接的双燃料发电机组、LNG燃气轮机发电机组、光伏并网发电装置、风力并网发电装置、燃料电池并网发电装置、岸电箱、馈能发电机组、模拟风帆辅助推进装置和电力推进装置。

本发明所述的实验平台中，双燃料发电机组、LNG燃气轮机发电机组、光伏并网发电装置、风力并网发电装置、燃料电池并网发电装置、岸电箱、馈能发电机组均通过三相电缆与主配电板连接，输出的三相电压为AC 400V，频率为50Hz；或者输出的三相电压为AC 440V，频率为60Hz。