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专利摘要

本发明公开了一种基于复合能源并网发电的千瓦级船舶能源系统实验平台，其包括主配电板，以及均与主配电板连接的复合能源并网发电装置、左旋配电板和右旋配电板；该实验平台还包括智能化综合管理系统，对整个系统实验平台的发电、配电、变电和用电进行复合能源运行过程的优化配置、系统分析与监测、安全控制、模拟仿真和全寿命周期资产评估；其中复合能源并网发电装置包括均与智能化综合管理系统连接的双燃料发电机组、LNG燃气轮机发电机组、光伏并网发电装置、风力并网发电装置、燃料电池并网发电装置、岸电箱、馈能发电机组、模拟风帆辅助推进装置和电力推进装置。本发明以智能化综合管理系统为中枢，集成多种清洁能源应用技术。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN201310255019.6
申请日期:
2013-06-25
专利申请人:
山东博奥斯能源科技有限公司
分类号:
G09B23/18 ; H02J3/38
发明/设计人:
孙玉伟，严新平，袁成清，陈顺怀，徐立，汤旭晶，张月雷，袁裕鹏，张彦
权利要求: 1.一种基于复合能源并网发电技术的kW级船舶能源系统实验平台，其特征在于：包括主配电板，以及均与所述主配电板连接的复合能源并网发电装置、左舷配电板和右舷配电板；该实验平台还包括智能化综合管理系统，对整个系统实验平台的复合能源运行过程进行优化配置及安全控制；其中所述复合能源并网发电装置包括均与所述智能化综合管理系统连接的双燃料发电机组、LNG燃气轮机发电机组、光伏并网发电装置、风力并网发电装置、燃料电池并网发电装置、岸电箱、馈能发电机组、模拟风帆辅助推进装置和电力推进装置；所述的智能化综合管理系统包括综合通讯管理单元、数据存储单元、综合能量管理单元和综合资产管理单元；双燃料发电机控制系统、LNG燃气轮机发电机组控制系统、光伏逆变并网控制器、风力逆变并网控制器、燃料电池逆变并网控制器、岸电箱、大功率推进电机转速转矩控制器、馈能发电机组控制器和鼓风机变频调速控制器实时与智能化综合管理系统进行控制信号和监测数据的双向通讯；综合通讯管理单元对所接收的信号进行处理后分别发送给综合能量管理单元和数据存储单元；综合能量管理单元根据各单元的级别和区域对其进行运行态势管理；综合资产管理单元对整个系统实验平台全寿命周期的能效和经济性进行统计和评估。2.根据权利要求1所述的实验平台，其特征在于，双燃料发电机组、LNG燃气轮机发电机组、光伏并网发电装置、风力并网发电装置、燃料电池并网发电装置、岸电箱、馈能发电机组均通过三相电缆与主配电板连接，输出的三相电压为AC400V，频率为50Hz；或者输出的三相电压为AC440V，频率为60Hz。3.根据权利要求1所述的实验平台，其特征在于，所述的双燃料发电机组包括双燃料发动机、双燃料变速齿轮箱、双燃料同步发电机、双燃料发电机组主开关及双燃料发电机控制系统；在双燃料发电机控制系统的控制下，所述的双燃料发动机作为原动机，经双燃料变速齿轮箱带动双燃料同步发电机输出三相电压至主配电板。4.根据权利要求3所述的实验平台，其特征在于，所述的LNG燃气轮机发电机组包括LNG燃气轮机、LNG燃气变速齿轮箱、LNG燃气同步发电机、LNG燃气轮机发电机组主开关及LNG燃气轮机发电机组控制系统，LNG燃气轮机通过联轴节与LNG燃气变速齿轮箱连接，在LNG燃气轮机发电机组控制系统的控制下，LNG燃气轮机通过LNG燃气变速齿轮箱带动LNG燃气同步发电机输出三相电压至主配电板。5.根据权利要求4所述的实验平台，其特征在于，所述的光伏并网发电装置包括太阳能光伏电池阵列、防雷直流汇流排、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、滤波器、光伏工频隔离变压器、蓄电池、电池管理系统BMS和光伏逆变并网控制器；光伏逆变并网控制器检测外界日照强度和光伏电池阵列的表面温度，采用最大输出功率控制策略使光伏电池阵列的直流输出电压和电流在最大功率点处，并通过锁相环确定电网电压、频率和相位；DC/AC逆变器将DC/DC变换器稳压后输出的直流电逆变为三相电，三相电经滤波器和光伏工频隔离变压器汇入主配电板；电池管理系统BMS将DC/DC变换器输出的直流电充入蓄电池，以备应急负载使用。6.根据权利要求5所述的实验平台，其特征在于，所述的风力并网发电装置包括垂直轴风机、水平轴风机、差动齿轮箱、异步发电机、变频调速器、工频隔离变压器、风力并网发电装置主开关和风力逆变并网控制器，垂直轴风机、水平轴风机与差动齿轮箱之间，差动齿轮箱与异步发电机之间均采用刚性轴连接；差动齿轮箱将垂直轴风机和水平轴风机输出的转矩传至异步发电机，风力逆变并网控制器控制变频调速器以保证异步发电机输出三相电至工频隔离变压器，三相电经工频隔离后汇入主配电板。7.根据权利要求6所述的实验平台，其特征在于，所述的燃料电池并网发电装置包括燃料电池组件、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、滤波器、工频隔离变压器、燃料电池并网发电装置主开关及燃料电池逆变并网控制器；根据电网负载需求，燃料电池逆变并网控制器控制燃料电池组件始终处于最大功率输出点，燃料电池组件的输出经DC/DC变换器、DC/AC逆变器和滤波器后输出三相电，三相电经工频隔离变压器汇入主配电板。8.根据权利要求7所述的实验平台，其特征在于，所述的馈能发电机组包括左舷变速齿轮箱、馈能发电机、变频调速器、左舷工频变压隔离器和馈能发电机组并网控制器，左舷变速齿轮箱与馈能发电机之间采用刚性轴连接；馈能发电机并网控制器控制变频调速器调节馈能发电机输出的三相电，三相电再经左舷工频变压隔离器汇入主配电板。9.根据权利要求8所述的实验平台，其特征在于，所述的模拟风帆辅助推进装置包括异步电动机、鼓风机、鼓风机变频调速控制器和船用升降式风帆，异步电动机和鼓风机由右舷分配电板供电，鼓风机变频调速控制器控制船用升降式风帆上所获取的风流量和相对风速。10.根据权利要求9所述的实验平台，其特征在于，所述的电力推进装置包括大功率推进电机、定距桨和大功率推进电机转速转矩控制器；所述的大功率推进电机通过主配电板供电，其与定距桨轴连接，所述的大功率推进电机转速转矩控制器与所述的智能化综合管理系统连接；该实验平台还包括左舷电力推进装置和右舷电力推进装置，其中左舷电力推进装置包括左舷推进电机电力变换控制器和左舷推进电机；右舷电力推进装置包括右舷推进电机电力变换控制器、右舷推进电机和右舷螺旋桨；左、右舷分配电板对相应的左、右推进电机电力变换控制器进行配电；大功率推进电机转速转矩控制器根据需求调控左、右电机电力变换控制器输出电压和频率，以控制左、右舷推进电机的运行状态；左舷推进电机通过左舷变速齿轮箱接入异步发电机，以实现实验平台中部分电能的循环利用；大功率推进电机转速转矩控制器接收船用升降式风帆发送的推力信号，以调控左、右舷推进电机电力变换控制器的输出电压和频率，通过降低推进左、右舷推进电机的转矩和转速以维持模拟风帆辅助推进装置作用下的相对船速。