[發(fā)明專利]并離網(wǎng)雙模式船舶太陽能發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410162531.0
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103929115A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)新平;湯旭晶;孫玉偉;袁成清;于大疆;陳智
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: H02S10/00
• 分類號: H02S10/00;H02J7/35;H02J3/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于大型遠(yuǎn)洋運輸船舶上的太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，屬于船舶新能源應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在當(dāng)今的世界能源結(jié)構(gòu)中，常規(guī)能源的儲量正隨著人類文明的高度發(fā)展而迅速枯竭，作為交通運輸中載運量比例最大的載運工具，船舶是能源消耗大戶，也是污染和溫室氣體排放的大戶，其節(jié)能效果的好壞對國民經(jīng)濟的影響很大。隨著光伏技術(shù)的不斷深入發(fā)展，其效率、可靠性和穩(wěn)定性均有了很大提高，因而從最初的單純技術(shù)研究逐漸轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用領(lǐng)域。太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用于船舶是目前綠色船舶發(fā)展的一個重要方向。

大型船舶中的滾裝船、散貨船、客船一般具有較大面積用于安裝，具有應(yīng)用太陽能光伏系統(tǒng)的前景。由于太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)電量有限，對于大型船舶，太陽能發(fā)電系統(tǒng)只能作為輔助推進用電或生活用電。已有技術(shù)中，最為著名是2008年日本的太陽能貨船“御夫座領(lǐng)袖(AurigaLeader)號”，這艘船有328塊太陽光板組成電池陣列，電能輸出功率可達(dá)40kW，能滿足6.9％的照明需求或0.2％～0.3％的動力需求；該船的動力燃料依然是重油，太陽能發(fā)電主要用于機艙內(nèi)機器和引擎的制動，該系統(tǒng)為離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

隨著近年來電子電力設(shè)備的廣泛應(yīng)用，光伏交直流并網(wǎng)技術(shù)日趨成熟。光伏發(fā)電系統(tǒng)配備光伏逆變器可將太陽電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同頻率、同相位的交流電并網(wǎng)供負(fù)載使用，如光伏發(fā)電系統(tǒng)帶有儲能電池，還可以起到不間斷電源的作用。這類太陽能發(fā)電系統(tǒng)交流并網(wǎng)提供動力的船舶目前僅在國外有實船應(yīng)用，如德國Alster河上的太陽能動力游艇，長27m，重42t，可載運100名游客，停靠時還可以將多余的電并網(wǎng)到岸上電網(wǎng)使用。我國類似這樣的船舶有2010年建造完成的“尚德國盛”號太陽能混合動力游船，該船是中國第一艘國內(nèi)集成商自主集成的太陽能混合動力電力推進系統(tǒng)的船舶，總長31.85m，寬9.8m，高7m，可搭載150余名游客；該船裝有高效太陽能電池約70片，總計額定發(fā)電功率可達(dá)20kW，配兩臺140kW主發(fā)電機，1臺125kW輔發(fā)電機和2組112塊單體容量180AH的太陽能充電的鋰電池組作能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直流并網(wǎng)方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種并離網(wǎng)雙模式船舶太陽能發(fā)電系統(tǒng)。正常情況下，太陽能發(fā)電系統(tǒng)通過光伏逆變器與船舶電站并聯(lián)運行，逆變器工作在并網(wǎng)模式；當(dāng)船舶遇到惡劣海況或者工作在進出港等機動航行工況時，此時，負(fù)載變化頻繁，船舶電網(wǎng)電力參數(shù)波動劇烈，光伏并網(wǎng)難度增加，易造成并網(wǎng)裝置脫網(wǎng)，影響船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，逆變器切換至離網(wǎng)運行模式，由逆變器逆變輸出向船舶部分次要負(fù)載供電；當(dāng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)故障時，可切離船舶電網(wǎng)，不影響船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

本發(fā)明所提出的系統(tǒng)適用于滾裝船、散貨船、客船等船型。太陽能發(fā)電作為船舶輔助電源，可最大程度上替代燃油發(fā)電，減少了燃油的消耗和廢氣的排放。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的并離網(wǎng)雙模式船舶太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其包括太陽能電池板、充電機、太陽能電力管理裝置、交流配電柜、防逆流裝置，以及分別與太陽能電力管理裝置通過RS485通信連接的光伏控制器、光伏逆變器、蓄電池。所述太陽能電池板經(jīng)光伏控制器電連接至蓄電池和光伏逆變器，光伏逆變器具有并網(wǎng)和離網(wǎng)雙運行模式，其中離網(wǎng)模式經(jīng)交流配電柜接船舶次要負(fù)載形成離網(wǎng)回路，并網(wǎng)模式輸出端電連接至船舶主匯流排與主變壓器之間的節(jié)點形成并網(wǎng)回路；充電機輸入端與船舶主配電板電連接，充電機輸出端與蓄電池電連接。防逆流裝置與船舶主匯流排到主變壓器的節(jié)點電連接，通過RS485通信線與光伏逆變器連接。

當(dāng)船舶正常航行時，光伏逆變器工作在并網(wǎng)運行模式，可以將太陽能電力饋送至船舶電網(wǎng)；當(dāng)船舶遇到包括惡劣海況或者在進出港機動航行工況時，光伏逆變器可以由并網(wǎng)運行模式切換至離網(wǎng)運行模式，直接向部分負(fù)載進行供電，保證船舶正常航行。

所述交流配電柜包括變壓器、船電/光伏雙電源切換斷路器，其中變壓器的原邊與光伏逆變器離網(wǎng)輸出端連接，變壓器的副邊與船電/光伏雙電源切換斷路器的其中一路連接，雙電源切換斷路器的另一路與船舶電網(wǎng)連接。

所述太陽能電力管理裝置可以用于監(jiān)測整個并離網(wǎng)雙模式船舶太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，記錄系統(tǒng)運行參數(shù)，還有包括故障報警、歷史數(shù)據(jù)查詢和遠(yuǎn)程監(jiān)測的功能。