[實(shí)用新型]基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器的船舶電站微電網(wǎng)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020790300.5
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN212063514U
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭明珠;唐博進(jìn);尹立坤;畢大強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國長江三峽集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/00;H02M5/458
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 吳思高

基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器的船舶電站微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括船舶岸電電纜、基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，所述船舶岸電電纜與岸電配電箱連接，用于岸電與船舶電站連接。所述基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器連接船舶岸電電纜，基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器的輸入端通過船舶岸電電纜接入大電網(wǎng)，基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器的輸出端通過交流母線并入船舶微電網(wǎng)，所述船舶微電網(wǎng)、基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器連接微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)用于岸電與船舶電站之間的無縫切換。本實(shí)用新型基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器的船舶電站微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采取低壓船舶微電網(wǎng)技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)港口岸電的節(jié)能減排。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及船舶電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器的船舶電站微電網(wǎng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

船舶電力系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)組、配電裝置、電力網(wǎng)及用電負(fù)載等組成的完整體系的總稱。其中發(fā)電機(jī)組及其控制、配電裝置和輔助設(shè)備集中布置，稱為船舶電站。船舶電站是船舶電力系統(tǒng)的核心。采用陸地電源對靠港船舶供電的技術(shù)稱為岸電技術(shù)，是指船舶停靠碼頭時，停止所有的船舶柴油機(jī)電站運(yùn)轉(zhuǎn)，將船舶用電改由岸電電站供電提供，以降低港區(qū)污染廢氣的排放量。

船舶電力系統(tǒng)按組成可分成岸電供電和船舶電站兩部分。現(xiàn)在，國家在政策層面要求，港口和碼頭均由國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司提供統(tǒng)一岸電供電，并配置相應(yīng)的岸電配電箱。船舶電站發(fā)電機(jī)的電壓等級可分為高壓和低壓兩種，高壓船舶電站電壓等級為11kV或者6.6kV/60Hz，或6kV、50Hz。低壓船舶電站電壓等級為400V/50Hz或440V、60Hz。

目前，隨著全球運(yùn)輸業(yè)務(wù)的急劇增長，海運(yùn)和水運(yùn)比空運(yùn)有著明顯的優(yōu)勢。但全世界幾乎所有船舶均使用燃燒輕質(zhì)或者重質(zhì)燃油的發(fā)電機(jī)自行發(fā)電，燃油輔機(jī)在發(fā)電過程中，會排放包含氮氧化物、硫氧化物等污染物，對港口空氣及水域造成極大污染，同時輔機(jī)發(fā)電會產(chǎn)生較大的噪聲，嚴(yán)重影響附近居民及船員的生活。現(xiàn)在，各國都已經(jīng)對控制船舶停港期間的污染物越來越重視，世界各國港口碼頭紛紛尋求節(jié)能減排方案。

解決船舶靠岸的污染問題主要從兩個方面入手，一是設(shè)計全新的岸電技術(shù)方案，二是對現(xiàn)有的船舶電站系統(tǒng)進(jìn)行改造。

目前，對于岸電技術(shù)方案，國外的岸電技術(shù)方案是沒有變頻功能的，因此，我國是無法適用的。國內(nèi)的某些港口的岸電是有變頻功能的，比如：上海港采用了變頻技術(shù)，供電需要9根低壓電纜，操作起來比較復(fù)雜；連云港也采用了變頻技術(shù)，可以提供6.6kV和440V兩種電壓，對于高壓船舶比較方便，但國際上多數(shù)為440V低壓，變頻低壓模式更加廣泛，60Hz或50Hz任意選擇的變頻岸電能適應(yīng)更多的船舶供電，因此，低壓變頻岸電技術(shù)有可能是一種比較有前景的岸電技術(shù)方案。但岸電方案站是從供電角度考慮問題的，如果停靠船舶量大，供電需求標(biāo)準(zhǔn)不一，岸電變頻裝置供需無法合理匹配，難免造成浪費(fèi)，反而達(dá)不到節(jié)能減排的目的。

對于船舶電站的改造技術(shù)方案，由于船舶標(biāo)準(zhǔn)不一，陸地供電電源很難統(tǒng)一滿足所有船舶電站的供電需求，這就需要船舶增加變頻、變壓裝置。考慮岸電以380V/50Hz標(biāo)準(zhǔn)供電模式下，需要在船上增加一套變壓變頻裝置。在船舶靠岸時，該變壓變頻裝置實(shí)現(xiàn)與船舶柴油發(fā)電機(jī)切換，替代其對船舶負(fù)載供電的目的。從這個意義上講，由船舶變壓變頻裝置、柴油發(fā)電機(jī)組、配電裝置、用電負(fù)載等就構(gòu)成了一個小型的微電網(wǎng)系。同陸地大電網(wǎng)相比，船舶電網(wǎng)的容量有限且是獨(dú)立電網(wǎng)。當(dāng)前，船舶微電網(wǎng)的變壓變頻裝置主要通過傳統(tǒng)背靠背的交流變頻裝置實(shí)現(xiàn)的。由于這種AC/DC/AC變換器存在中間直流環(huán)節(jié)，且直流環(huán)節(jié)多是由大電容或者大電感構(gòu)成，不僅體積大、質(zhì)量重，而且不易維護(hù)，使得電力變換器功率密度較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本實(shí)用新型提出一種基于準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器的船舶電站微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采取低壓船舶微電網(wǎng)技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)港口岸電的節(jié)能減排。該發(fā)明主要解決以下技術(shù)問題

(1)、以高度集成化的新型準(zhǔn)Z源間接矩陣變換器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)變壓變頻功能，提高系統(tǒng)功率密度。