[发明专利]一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法

摘要

本发明属于港口船舶岸电技术领域，具体涉及一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法。通过智能控制的双向储能逆变系统和多绕组变压器构建技术，实现了多功能储能移动式船舶岸电系统；克服了建设船舶岸电系统受到码头设施与电力现状、码头生产规划与管理、船舶作业等因素的不利影响，通过储能逆变技术实现了高压50Hz/10KV(或6KV)电力及高压60Hz/6.6KV电力或低压60Hz/0.45KV电力及50Hz/0.4KV电力的双向多用途船舶供电蓄电；满足港口码头中众多的不同类型船舶停靠供电，提供不同用电规格的电力，提供可移动、可调峰、经济灵活的电力供应，便于应用到设备接线范围以外的船舶实施供电用电，可为等待在锚地的众多船舶提供清洁、经济的电力。

主权项

1.一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法，主要包括：主控系统模块(1)、电流源控制器(2)、电压源控制器(3)、60Hz频率控制器(4)、50Hz频率控制器(5)、双向逆变器模块(6)、多绕组变压器(7)、系统总线(8)、通信电路模块(9)、直流母线排(10)、监控通信链路(11)、电源电路模块(12)、人工操控面板(13)、远程通信网络(14)、数据中心及移动终端(15)、第m组储能蓄电池组串模块(sm)、第n组储能蓄电池组串模块(sn)、第m组储能蓄电池组管理系统BMS模块(bm)、第n组储能蓄电池组管理系统BMS模块(bn)、60Hz/0.45KV电力线电控开关(k1)、50Hz/0.4KV电力线电控开关(k2)、60Hz/6.6KV电力线电控开关(k3)、50Hz/10KV(或6KV)电力线电控开关(k4)、第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)、第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)、60Hz/0.45KV电力监测传感器(T1)、50Hz/0.4KV电力监测传感器(T2)、60Hz/6.6KV电力监测传感器(T3)、50Hz/10KV(或6KV)电力监测传感器(T4)、60Hz/0.45KV电力输入输出连接器(C1)、50Hz/0.4KV电力输入输出连接器(C2)、60Hz/6.6KV电力输入输出连接器(C3)、50Hz/10KV(或6KV)电力输入输出连接器(C4)，其中：第m组储能蓄电池组串模块(sm)通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的60Hz/0.45KV电力线电控开关(k1)与60Hz/0.45KV电力输入输出连接器(C1)相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块(sm)的60Hz/0.45KV电力电能交换电力路径；第m组储能蓄电池组串模块(sm)通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的50Hz/0.4KV电力线电控开关(k2)与50Hz/0.4KV电力输入输出连接器(C2)相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块(sm)的50Hz/0.4KV电力电能交换电力路径；第m组储能蓄电池组串模块(sm)通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的60Hz/6.6KV电力线电控开关(k3)与60Hz/6.6KV电力输入输出连接器(C3)相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块(sm)的60Hz/6.6KV电力电能交换电力路径；第m组储能蓄电池组串模块(sm)通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的50Hz/10KV(或6KV)电力线电控开关(k4)与50Hz/10KV(或6KV)电力输入输出连接器(C4)相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块(sm)的50Hz/10KV(或6KV)电力电能交换电力路径；第n组储能蓄电池组串模块(sn)通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的60Hz/0.45KV电力线电控开关(k1)与60Hz/0.45KV电力输入输出连接器(C1)相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块(sn)的60Hz/0.45KV电力电能交换电力路径；第n组储能蓄电池组串模块(sn)通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的50Hz/0.4KV电力线电控开关(k2)与50Hz/0.4KV电力输入输出连接器(C2)相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块(sn)的50Hz/0.4KV电力电能交换电力路径；第n组储能蓄电池组串模块(sn)通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的60Hz/6.6KV电力线电控开关(k3)与60Hz/6.6KV电力输入输出连接器(C3)相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块(sn)的60Hz/6.6KV电力电能交换电力路径；第n组储能蓄电池组串模块(sn)通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的50Hz/10KV(或6KV)电力线电控开关(k4)与50Hz/10KV(或6KV)电力输入输出连接器(C4)相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块(sn)的50Hz/10KV(或6KV)电力电能交换电力路径；主控系统模块(1)通过系统总线(8)分别连接电流源控制器(2)、电压源控制器(3)、60Hz频率控制器(4)、50Hz频率控制器(5)、双向逆变器模块(6)，构成双向逆变频率与运行调节控制链路；主控系统模块(1)通过通信电路模块(9)连接监控通信链路(11)，并由监控通信链路(11)分别连接第m组储能蓄电池组管理系统BMS模块(bm)、第n组储能蓄电池组管理系统BMS模块(bn)、60Hz/0.45KV电力线电控开关(k1)、50Hz/0.4KV电力线电控开关(k2)、60Hz/6.6KV电力线电控开关(k3)、50Hz/10KV(或6KV)电力线电控开关(k4)、第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)、第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)、60Hz/0.45KV电力监测传感器(T1)、50Hz/0.4KV电力监测传感器(T2)、60Hz/6.6KV电力监测传感器(T3)、50Hz/10KV(或6KV)电力监测传感器(T4)，构成船舶岸电系统实时监测及控制链路；主控系统模块(1)通过通信电路模块(9)连接监控通信链路(11)，并由监控通信链路(11)连接人工操控面板(13)，构成船舶岸电系统人工操控的通信链路；主控系统模块(1)连接通信电路模块(9)，并由通信电路模块(9)通过远程通信网络(14)连接数据中心及移动终端(15)，构成数据中心及移动终端(15)与船舶岸电系统交互信息的通信链路；电源电路模块(12)连接主控系统模块(1)，构成系统电源供电电力路径；第m组储能蓄电池组管理系统BMS模块(bm)连接第m组储能蓄电池组串模块(sm)，同时顺次经监控通信链路(11)及通信电路模块(9)连接主控系统模块(1)，构成第m组储能蓄电池组管理系统BMS模块(bm)与主控系统模块(1)交互信息以及储能蓄电池监测与均衡的控制链路；第n组储能蓄电池组管理系统BMS模块(bn)连接第m组储能蓄电池组串模块(sn)，同时顺次经监控通信链路(11)及通信电路模块(9)连接主控系统模块(1)，构成第n组储能蓄电池组管理系统BMS模块(bn)与主控系统模块(1)交互信息以及储能蓄电池监测与均衡的控制链路；一种多功能储能移动式船舶岸电系统的主要控制方法为：1)系统上电自检，异常时报警及进入异常处理流程；2)正常时连通数据中心及移动终端(15)，接受人工和数据中心及移动终端(15)设置和选择参数及运行模式；3)如果设置和选择参数及运行模式不符合要求时，系统提示进行重新设置与选择；否则，进入选择的运行模式，即：储能蓄电池充电模式：主控系统模块(1)控制C3或C4闭合，检测分析储能蓄电池组管理系统BMS模块监测数据是否正常，异常时报警及进入异常处理流程；正常时根据C3或C4闭合的状态选择相应的60Hz频率控制器(4)或50Hz频率控制器(5)，主控系统模块(1)调用电流源控制器(2)控制双向逆变器模块(6)按设定的相应充电策略为储能蓄电池充电，并且BMS模块实时监测蓄电池的荷电状态，没有达到充满设定标志时，反复进行BMS模块实时监测蓄电池的荷电状态并充电，直至充满则停止充电；主控系统模块(1)计算分析储能蓄电池组管理系统BMS模块监测数据，生成充放电计划并发送提示信息；储能蓄电池放电模式：主控系统模块(1)控制C1或C2闭合，检测分析储能蓄电池组管理系统BMS模块监测数据是否正常，异常时报警及进入异常处理流程；正常时根据C1或C2闭合的状态选择相应的60Hz频率控制器(4)或50Hz频率控制器(5)，主控系统模块(1)调用电压源控制器(3)控制双向逆变器模块(6)按设定的相应充电策略控制储能蓄电池担当供电电源，并且BMS模块实时监测蓄电池的荷电状态，没有达到电量放完的设定标志时，持续进行BMS模块实时监测蓄电池的荷电状态并保持放电供电，直至达到电量放完的设定标志则停止充电；主控系统模块(1)计算分析储能蓄电池组管理系统BMS模块监测数据，生成充放电计划并发送提示信息；4)返回第2)步，等待进入下一次充放电的任务流程。