[发明专利]船舶能效提升控制系统和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶领域，尤其涉及船舶能效提升控制系统和控制方法。

背景技术

2011年7月15日签订的国际海洋公约（MARPOL公约）对国际航运通过了旨在减少全球温室气体排放的强制性规定。从此，节约能耗成为船舶设计和应用的一个重要指标。现有技术中的船舶通过使用新能源以及节能装置，以达到节能的目的。例如，双燃料LNG运输船使用双燃料（液化天然气（LNG）/柴油）发动机提供动力，可以降低化石燃料的使用量，减少温室气体的排放。然而，这样的船舶动力系统的能效水平不仅与船舶设备条件和装载情况有关，而且容易受到通航环境的影响。因此，使用双燃料发动机的运输船也会因为环境的改变造成航行方向阻力增加，从而增加燃油的消耗。其他的现有技术包括利用洋流进行航路优化，以降低环境因素的影响。然而，通航环境包括风向、流速、水深等各种水文气象要素，洋流仅仅是这些环境因素的一部分。此外，每一种环境因素都复杂多变。因此，事先设定的航道对降低船舶的耗能的效果并不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种船舶能效提升控制系统和控制方法，以消除或降低环境因素对航船能耗的影响，避免预先设定航道的不确定性，从而达到节约能源的目的。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供了一种船舶能效控制系统，所述船舶控制系统包括：

船舶电网，为船舶提供电能；

双燃料发动机，用于燃烧第一燃料和第二燃料，并给所述船舶的螺旋桨提供动力，其中，所述双燃料发动机的转速由所述第一燃料和所述第二燃料供给量和两者之间的比例决定；以及

与所述双燃料发动机相连的主机遥控器，用于控制提供给所述双燃料发动机的所述第一燃料和第二燃料，

其特征在于，所述船舶控制系统还包括：

多个传感器，用于检测所述船舶所处的环境变量，并用于产生表示所述环境变量的检测信号，其中，所述多个传感器包括水流速度计、风速风向仪、油耗仪和转速扭矩仪，分别用于测量水流速度、风向和风速、油耗量以及所述双燃料发动机的转速和扭矩；

与所述多个传感器和所述主机遥控器相连的能效控制器，用于根据所述检测信号计算所述双燃料发动机在所述环境变量下的最小能耗值，并产生表示与所述最小能耗值相关的转速的第一控制信号，其中，所述主机遥控器根据所述第一控制信号调节所述第一燃料和所述第二燃料的供给量和两者之间的比例，从而使得所述双燃料发动机运行于所述最小能耗值对应的所述转速；

无刷双反馈轴带发电机，用于给所述船舶电网提供电能；

至少一个备用双燃料发电机，燃烧所述第一燃料和所述第二燃料，以产生电能供给所述船舶电网，其中，能效控制器监测所述船舶电网，以测量船舶的电能需求量，此外，所述能效控制器比较所述无刷双反馈轴带发电机的发电量和所述电能需求量，并根据所述比较的结果产生第二控制信号给所述备用双燃料发电机，以调节所述备用双燃料发电机供给所述船舶电网的电能;以及

与所述船舶电网相连的多个负载，其中，所述能效控制器根据所述比较的结果产生第三控制信号控制接入所述船舶电网的所述负载。

并且，所述船舶能效控制系统还可以包括：

与所述船舶电网相连的滤波器，用于滤除电网的谐波；

电压电流互感器，用于监测所述船舶的实时运行参数，所述运行参数包括有功功率、无功功率、视在功率和总谐波畸变率，

其中，所述能效控制器根据所述实时运行参数产生第四控制信号控制所述滤波器滤除所述电网的谐波。

本发明还提供了一种控制船舶能效的方法。所述方法包括以下步骤：

检测所述船舶所处的环境变量并产生表示所述环境变量的检测信号，其中，所述环境变量包括水流速度、风向和风速、油耗量以及双燃料发动机的转速和扭矩，此外，所述双燃料发动机燃烧第一燃料和第二燃料，并给船舶的螺旋桨提供动力，其中，所述双燃料发动机的转速由所述第一燃料和所述第二燃料供给量和两者之间的比例决定；

根据所述检测信号计算所述双燃料发动机在所述环境变量下所需的动力对应的燃料供给量和最小能耗值，并产生表示所述燃料供给量和最小能耗值的第一控制信号；

根据所述第一控制信号调节所述第一燃料和所述第二燃料的供给量和两者之间的比例，从而使得所述双燃料发动机运行于所述最小能耗值对应的所述转速；

监测所述船舶电网，以测量船舶的电能需求量；