[發(fā)明專利]船舶發(fā)電柴油機(jī)與飛輪儲能系統(tǒng)聯(lián)合工作裝置及其使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910357560.5
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN109904868A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文華;岳英杰;張存有;孫玉清;張金男;張君彥;周性坤;劉程;劉雄雁;敖鍵
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: H02J3/30
• 分類號: H02J3/30;H02J3/38
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 王志強(qiáng);李洪福

本發(fā)明提供了一種船舶發(fā)電柴油機(jī)與飛輪儲能系統(tǒng)聯(lián)合工作裝置及其使用方法，包括：為船舶提供電力的發(fā)電機(jī)組、主配電板、用電設(shè)備、飛輪儲能系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)，主配電板接收發(fā)電機(jī)組或飛輪儲能系統(tǒng)提供的電力，用電設(shè)備接收主配電板分配的電力；飛輪儲能系統(tǒng)包括電力變換器和飛輪儲能裝置，電力變換器連接至所述主配電板，且用于接收所述主配電板分配的電力或反饋電力至所述主配電板。本發(fā)明所述的船舶發(fā)電柴油機(jī)與飛輪儲能系統(tǒng)聯(lián)合工作裝置及其使用方法，將飛輪儲能技術(shù)應(yīng)用于船舶電力系統(tǒng)中，通過能量管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)船舶發(fā)電柴油機(jī)與飛輪儲能系統(tǒng)聯(lián)合工作，使發(fā)電柴油機(jī)可持續(xù)工作于高效區(qū)，降低油耗，減少磨損，增加了船舶的經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶發(fā)電柴油機(jī)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種船舶發(fā)電柴油機(jī)與飛輪儲能系統(tǒng)聯(lián)合工作裝置及其使用方法。

背景技術(shù)

海上貨物運(yùn)輸以其運(yùn)量大、運(yùn)費(fèi)低以及對貨物適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為國際貿(mào)易中主要的運(yùn)輸方式，國際貿(mào)易的蓬勃發(fā)展，從客觀上要求作為主要運(yùn)輸工具的船舶向著大型化、高速化和自動化等方面發(fā)展，電站容量及負(fù)載功率也不斷增大，這一切都對船舶電力系統(tǒng)的要求也越來越高。

而發(fā)電柴油機(jī)一直處于負(fù)荷不穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行，因?yàn)榇蠒泻芏嚅g斷運(yùn)行設(shè)備，且大功率設(shè)備運(yùn)行期間功率波動也比較大。包括航行和停泊，例如船舶普通重吊船起重機(jī)(300t左右)，運(yùn)行最大功率可達(dá)到200kW，2臺同時(shí)運(yùn)行就需要船舶電網(wǎng)具有400kW的功率儲備，目前均是由運(yùn)行柴油機(jī)運(yùn)行功率與最大額定功率差值作為功率儲備，此種工況運(yùn)行柴油機(jī)平均功率會很低，對柴油機(jī)會非常不利，并且柴油機(jī)負(fù)荷低時(shí)會導(dǎo)致油耗率增加；燃燒性能變差、排放性能下降。而起重機(jī)落貨時(shí)，又會有很大能量反饋到電網(wǎng)，目前基本采用電阻消耗功率做逆功保護(hù)，大量能量沒有被利用。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出目前由運(yùn)行柴油機(jī)運(yùn)行功率與最大額定功率差值作為功率儲備，此種工況下運(yùn)行柴油機(jī)平均功率很低，對柴油機(jī)非常不利，并且柴油機(jī)負(fù)荷低時(shí)會導(dǎo)致油耗率增加；而重型起重機(jī)落貨時(shí)，又會有很大能量反饋到電網(wǎng)，目前基本采用電阻消耗功率做逆功保護(hù)，大量能量沒有被利用的技術(shù)問題，而提供一種船舶發(fā)電柴油機(jī)與飛輪儲能系統(tǒng)聯(lián)合工作裝置及其使用方法。本發(fā)明主要將飛輪儲能技術(shù)應(yīng)用于船舶電力系統(tǒng)中，通過能量管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)船舶發(fā)電柴油機(jī)與飛輪儲能系統(tǒng)聯(lián)合工作，使發(fā)電柴油機(jī)可持續(xù)工作于高效區(qū)，降低油耗，減少磨損，同時(shí)增強(qiáng)了船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，并且還可以回收反饋到電網(wǎng)的能量，增加了船舶的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種船舶發(fā)電柴油機(jī)與飛輪儲能系統(tǒng)聯(lián)合工作裝置，包括：

發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電柴油機(jī)工作驅(qū)動所述發(fā)電機(jī)發(fā)電，且將電力輸送至配電設(shè)備；

主配電板，作為配電設(shè)備，接收發(fā)電機(jī)組或飛輪儲能系統(tǒng)提供的電力，且輸送分配至用電設(shè)備；

用電設(shè)備，接收主配電板分配的電力，且用于驅(qū)動用電設(shè)備工作；

飛輪儲能系統(tǒng)，包括電力變換器和飛輪儲能裝置，所述電力變換器連接至所述主配電板，且用于接收所述主配電板分配的電力或反饋電力至所述主配電板，所述飛輪儲能裝置包括飛輪、電機(jī)和密封殼體，所述飛輪和電機(jī)設(shè)于所述密封殼體內(nèi)，且所述電機(jī)用于驅(qū)動所述飛輪旋轉(zhuǎn)蓄能或在飛輪的慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下帶動所述電機(jī)發(fā)電；

當(dāng)船舶電力系統(tǒng)的用電負(fù)荷減小至指定值，所述主配電板將電力分配至所述飛輪儲能系統(tǒng)，其電力變換器將接收的電力傳輸至飛輪儲能裝置，驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動飛輪旋轉(zhuǎn)蓄能；

當(dāng)船舶電力系統(tǒng)的用電負(fù)荷增大至指定值，所述飛輪慣性旋轉(zhuǎn)帶動所述電機(jī)發(fā)電，且將電力通過電力變換器傳輸至主配電板。

進(jìn)一步地，所述的發(fā)電機(jī)組設(shè)有多組發(fā)電設(shè)備，每組發(fā)電設(shè)備包括一個(gè)發(fā)電柴油機(jī)和一個(gè)發(fā)電機(jī)。

進(jìn)一步地，所述的發(fā)電機(jī)組設(shè)有三組發(fā)電設(shè)備，每組發(fā)電設(shè)備分別同所述主配電板連接。