[發明專利]一種雙軸三電機船舶氨-電混合動力系統

有效

• 申請號: 202010232866.0
• 申請日: 2020-03-28
• 公開（公告）號: CN111332442B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 范立云;張恒熙;劉洪;徐超;魯仲陽;毛運濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B63H21/20
• 分類號: B63H21/20;B63H21/38;B60L58/26;B60L58/27;B60L50/10;B60L50/40;H01M10/613;H01M10/615;H01M10/62;H01M10/6567
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本發明的目的在于提供一種雙軸三電機船舶氨?電混合動力系統，包括氨燃料發動機、可逆電機、柴發機組、蓄電池、電容、螺旋槳、液氨存儲供給裝置、變電裝置、船舶電網、船舶負載及整船冷卻系統。柴發機組與蓄電池、超級電容通過變電裝置與船舶電網連接；船舶電網通過變電裝置與船舶負載和各可逆電機連接；第一可逆電機通過皮帶曲軸與兩組氨燃料發動機連接；兩組氨燃料發動機通過離合器分別與第二和第三可逆電機連接并經過齒輪箱后驅動變槳距螺旋槳；第四和第五可逆電機直接驅動定槳距螺旋槳；整船冷卻系統能夠實現多級冷能利用。本發明能夠實現氨燃料發動機與電機的混合推進以及儲能單元與發動機冷能的多級利用。

技術領域

本發明涉及的是一種船舶動力系統，具體地說是船舶混合動力系統。

背景技術

隨著國際海事組織制定的排放法規以及能效設計指數愈加嚴格，解決船舶高耗能、高污染問題已迫在眉睫，在倡導綠色高效、可持續發展的時代背景下，國家積極推進船舶領域加快綠色化船舶建設，實現能源多元化發展，對船舶發展提出了新要求。

電力推進作為未來船舶動力發展的趨勢，具有高效、清潔、可靠等優點。但是電池容量的限制，導致制造成本高昂、充電時間長、續航力短、冗余度低，目前仍難于滿足現實需要。而且，受發電方式、功率密度以及儲能技術的影響，現階段的純電動船舶并不能達到高性能的速度、加速度和自控性，其續航能力也受其電池容量制約，船舶電網能夠為電力推進提供持續的能量輸出，但是傳統的電網柴發機組定速發電效率低，長期處于低負荷工況，燃料浪費嚴重。

石油資源的減少導致難以滿足傳統柴油機推進的需要，另一方面柴油機推進有著高排放、高污染的缺點，雖然加裝后處理裝置與優化燃油噴射等措施能夠改善排放問題，但是未來難以滿足更加嚴格的排放限制要求，純天然氣發動機或雙燃料發動機推進雖然能大幅度減少硫化物與氮化物的排放，但是仍舊難以解決CO₂排放問題，且天然氣發動機存在低工況特性差，扭矩加載不足等缺點，動力性方面存在明顯不足。

混合動力船舶兼有傳統內燃機推進船舶和純電力推進船舶的優點：相比于內燃機推進船舶，可根據靈活根據負荷調整工作模式，實現了全工況下的最優推進效率，冗余性好，動力性優；相比于純電力推進船舶，初期投入成本低，且續航能力強。船舶的混合動力技術，解決能源問題與技術不成熟之間矛盾，實現了燃料的高效利用，為船舶從傳統的機械式推進過渡到純電力推進提供了可行性方案，新型式的氨-電混合動力船舶能夠實現無碳化的優點，電機的引入同時能夠改善氨燃料發動機的動態特性，實現多動力源的優勢互補，儲能裝置的引入能夠實現電網的削峰填谷，大大提高了柴發機組效率。因此，發展混合動力船舶具有非常重大的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供實現氨燃料發動機與電機、柴發機組與儲能裝置混合動力推進的一種雙軸三電機船舶氨-電混合動力系統。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種雙軸三電機船舶氨-電混合動力系統，其特征是：包括電容、蓄電池、柴發機組、第一氨燃料發動機、第二氨燃料發動機、齒輪箱、第一定槳距螺旋槳、第二定槳距螺旋槳、第一變槳距螺旋槳、第二變槳距螺旋槳，電容、蓄電池、柴發機組連接船舶電網，第一可逆電機通過皮帶曲軸分別與第一氨燃料發動機、第二氨燃料發動機連接；第一氨燃料發動機通過第一離合器與第二可逆電機連接，第二氨燃料發動機通過第二離合器與第三可逆電機連接，第二可逆電機通過第三離合器連接齒輪箱，第三可逆電機通過第四離合器連接齒輪箱，齒輪箱14分別連接第一變槳距螺旋槳和第二變槳距螺旋槳；第四可逆電機直接連接第一定槳距螺旋槳，第五可逆電機直接連接第二定槳距螺旋槳，第一可逆電機直接連接船舶電網，同時通過第一變壓裝置、第一變頻裝置連接船舶電網，第二可逆電機直接連接船舶電網，同時通過第三變壓裝置、第三變頻裝置連接船舶電網，第三可逆電機直接連接船舶電網，同時通過第二變壓裝置、第二變頻裝置連接船舶電網，第四可逆電機通過第四變壓裝置、第四變頻裝置連接船舶電網，第五可逆電機通過第五變壓裝置、第五變頻裝置連接船舶電網，液氨罐依次經過截止閥、穩壓閥、汽化換熱裝置分別與第一氨燃料發動機和第二氨燃料發動機連接。