[发明专利]一种气电混合动力船舶能量管理系统和方法

说明书

本发明实施例公开了一种气电混合动力船舶能量管理系统和方法。通过该系统可实现：通过设置岸电供电装置、锂电池供电装置、燃气发电机供电装置，并通过控制第一分合闸开关、第二分合闸开关和第三分合闸开关在船舶不同工况下的合闸或者分闸状态，实现岸电供电装置和/或锂电池供电装置和/或燃气发电机供电装置在船舶在停泊作业工况、停泊工况、航行工况以及航行作业工况下的能量需求，由于合理配合，可以在确保船舶能量供给的同时提高能量利用率，且只有在船舶航行工况下锂电池出现第一类状况和第二类状况，以及在船舶航行作业工况下才起动燃气发电机供电装置供电，可以在确保船舶能量供给的同时有效减少碳排放。

技术领域

本发明实施例涉及船舶控制技术领域，尤其涉及一种气电混合动力船舶能量管理系统和方法。

背景技术

目前混动船舶电力推进系统基本采用柴发机组发电，交流主网配电，配合锂电池发电供电。但是由于锂电池容量有限，价格昂贵，以及锂电池的使用寿命等限制条件，目前内河船舶只有观光旅游船采用纯电模式，无法大规模采用锂电池作为主电源给船舶供电。另外，以柴发机组作为主供电电源的船舶，其发电效率低，且长期处于低负荷工况，能源利用率比较低，消耗率比较高，并且碳排放居高不下，尤其在一些内河景点里已被明确禁止使用。因此，现有的船舶动力系统，急需设计一种能量利用率高且满足低碳排放要求的能量管理系统。

发明内容

本发明提供一种气电混合动力船舶能量管理系统和方法，以满足气电混动船舶的能量供给，并实现高效的能量利用，有效减少碳排放。

第一方面，本发明实施例提供了一种气电混合动力船舶能量管理系统，该气电混合动力船舶能量管理系统包括：岸电供电装置、锂电池供电装置、燃气发电机供电装置、第一分合闸开关、第二分合闸开关、第三分合闸开关、主电网和综合监控装置；其中，所述岸电供电装置通过所述第一分合闸开关与所述主电网连接，用于为船舶供电；所述锂电池供电装置通过所述第二分合闸开关与所述主电网连接，用于为船舶供电；所述燃气发电机供电装置通过所述第三分合闸开关与所述主电网连接，用于为船舶供电；所述综合监控装置被配置为：

在船舶停泊作业工况下，控制所述第一分合闸开关合闸，且所述第二分合闸开关和所述第三分合闸开关分闸；并在所述锂电池供电装置电量不满足第一预设电量时对所述锂电池供电装置进行充电；

在船舶停泊工况下，控制所述第一分合闸开关合闸，且所述第二分合闸开关和所述第三分合闸开关分闸，并按照预设周期对所述锂电池供电装置进行充放电维护；

在船舶航行工况下，控制所述第二分合闸开关合闸，且所述第一分合闸开关和所述第三分合闸开关分闸；且在所述锂电池供电装置出现第一类状况时，控制所述第三分合闸开关合闸且所述第二分合闸开关分闸，或者，在所述锂电池供电装置出现第二类状况时，控制所述第三分合闸开关合闸；

在船舶航行作业工况下，控制所述第三分合闸开关合闸，且所述第一分合闸开关和所述第二分合闸开关分闸；且在所述燃气发电机供电装置出现第三类状况时，控制所述第三分合闸开关分闸且所述第二分合闸开关合闸，或者，在所述燃气发电机供电装置出现第四类状况时，控制所述第二分合闸开关合闸。

可选地，所述第一类状况至少包括锂电池电量不足、所述第二分合闸开关异常脱扣、所述锂电池供电装置输出电压异常、所述锂电池供电装置输出频率异常中的一种。

可选地，所述第二类状况至少包括所述主电网所需用电负荷大于所述锂电池供电装置的预设负荷和重载问询时所述锂电池供电装置的输出功率不足中的一种。

可选地，所述综合监控装置被配置为：在出现所述第二类状况下，当所述主电网所需用电负荷小于或者等于所述锂电池供电装置的第一预设倍率时，控制所述燃气发电机供电装置解列，并在解列后控制所述第三分合闸开关分闸。

可选地，所述第三类状况至少包括所述第三分合闸开关异常脱扣、所述燃气发电机供电装置输出电压异常和所述燃气发电机供电装置输出频率异常中的一种。