CN108565855A - 岛屿应急电源系统及应急供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种岛屿应急电源系统及应急供电方法，岛屿应急电源系统包括岛屿电网应急接驳口、岛屿电网监控调度中心、船舶调度控制中心和可发电作业船舶，当岛屿电网监控调度中心监测到岛屿电网出现故障时，启动储能装置暂时为电网提供供电过渡支持，与此同时，岛屿电网监控调度中心向船舶调度控制中心发出请求指令，由船舶调度控制中心通过无线网络向附近作业的可发电作业船舶发出召集信号，响应信号的可发电作业船舶根据调度安排驶向相应的岛屿电网应急接驳口给予供电支持。本发明提高岛屿电力系统面临突发灾难时的抗灾能力，系统结构简单，运营成本低；合理利用丰富的海上作业船舶资源，进行资源的优化配置与利用，同时增加渔民经济收入。

Description

岛屿应急电源系统及应急供电方法

技术领域

本发明涉及海岛电力系统技术领域，特别是涉及一种岛屿应急电源系统及应急供电方法。

背景技术

海岛由于特殊的地理位置，使得其对电网在规划、设计、运行、维护等方面与大陆电网存在很多差异，海岛是我国未来微电网建设应用的主要地区。

海岛电网在加强与主网的联络方面具有造价高、建设困难、易损坏、维护困难等问题，这限制了海岛电网提高供电可靠性和质量的能力。特别地，远洋海岛因其特殊的战略意义与丰富的自然资源受到高度重视，但其供电系统长期依赖柴油机发电，从大陆补给燃料成本高且周期长，架设电缆也并非明智之举，能量的短缺严重限制了驻岛官兵的活动与当地居民的生活。

以下是现有的几种海岛供电方式：

1)、鹿西岛坐落于温州洞头东北海域，是该市重点海洋捕捞基地，也是闻名遐迩的海上鸟岛。多年来，仅由一回10千伏线路通过海底电缆向其供电。该技术的缺陷是：海缆一旦遭到破坏，岛上用电就要受到影响。海缆的不经济性和渔船捕鱼易造成海缆破坏是众多海岛面临的现状。

2)、微电网在接纳可再生能源、提高供电可靠性、改善电能质量、建设环境友好型社会等方面具有重要作用，是海岛电网建设的最优选择。2012年开始建设浙江温州鹿西岛并网型微网示范工程和平阳南麂岛离网型微网示范工程，对含分布式电源、储能和负荷构成的新型电网运营模式做了有益探索。通过在岛上建设风力发电、光伏发电、储能、微电网中央运行监控及能量管理等系统，实现并网和孤网两种运行模式的灵活切换，可为全岛客户提供清洁可再生能源。但该技术的缺陷是：破坏生态环境。以山东烟台长岛为例，通过每年对鸟类环志普查发现，2000年以前每年环志猛禽3000-4000多只。2000年以后逐年减少，到现在每年环志猛禽600-800只。针对这个问题，长岛咨询了很多国内鸟类专家及学者，通过研究和论证，最后专家的结论是，长岛微电网的风力发电机组的运行，对鸟类迁徙会造成非常大的影响。光伏电站的发电动力是太阳光的辐射，在雨雪天气的情况下，没有了太阳光的直射，光伏电站的发电量就会很低。

3)、采用备用柴油发电机作为海岛应急电源。该技术的缺陷是：备用柴油发电机平时闲置不用，处于备用状态，每年仅小部分时间可能投入使用，后备电源的投入、维护费用高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种岛屿应急电源系统及应急供电方法，用于解决现有技术中岛屿应急电源采用海缆供电不经济不稳定、或采用以风电为主的微电网影响生态环境及使用备用柴油发电机成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：一种岛屿应急电源系统，用于岛屿电网的应急供电，所述岛屿应急电源系统包括：岛屿电网应急接驳口，所述岛屿电网应急接驳口用于岛屿电网应急电源的输入；岛屿电网监控调度中心，所述岛屿电网监控调度中心与所述岛屿电网连接，用于监控所述岛屿电网的供电情况；船舶调度控制中心，所述船舶调度控制中心与所述岛屿电网监控调度中心连接，并在接收到所述岛屿电网监控调度中心发出的岛屿电网故障信息及调度指令时发送调度信息；可发电作业船舶，所述可发电作业船舶与所述船舶调度控制中心通过无线网络连接，并根据接收到的调度信息驶向所述岛屿电网应急接驳口为所述岛屿电网供电。

于本发明一实施方式中，所述岛屿电网应急接驳口包括一条直流总线和与所述直流总线连接的多个应急供电接口，多个所述应急供电接口供电时相互并联。

于本发明一实施方式中，所述岛屿应急电源系统还包括电源转换模块，所述电源转换模块包括：直流直流转换器，所述直流直流转换器的输入端连接所述应急供电接口，所述应急供电接口连接可发电作业船舶的电流输出端，所述直流直流转换器的输出端连接所述直流总线；直流交流转换器，所述直流交流转换器的输入端连接所述直流总线；变压器，所述变压器的输入端连接所述直流交流转换器的输出端，所述变压器的输出端连接所述岛屿电网的母线。

于本发明一实施方式中，所述岛屿应急电源系统还包括一储能装置，所述储能装置连接一直流交流转换器，所述储能装置用于在所述岛屿电网断电时的过渡性应急能源。

于本发明一实施方式中，所述岛屿应急电源系统还包括至少一座为所述可发电作业船舶供能的供能站。

于本发明一实施方式中，所述可发电作业船舶包括推进装置和/或辅助动力装置，所述推进装置至少包括燃料电池电动动力系统、蓄电池电动动力系统、内燃机中的一种或几种组合；所述辅助动力装置至少包括燃料电池发电系统、蓄电池、内燃机发电系统中的一种或几种组合。

本发明还提供一种岛屿应急供电方法，用于在岛屿电网出现故障时，所述方法包括以下步骤：岛屿电网监测调度中心向船舶调度控制中心发出请求供电指令；船舶调度控制中心通过无线网络向附近的可发电作业船舶发出调度信息；响应信号的可发电作业船舶根据调度安排驶向岛屿电网应急接驳口，并对岛屿电网进行供电。

于本发明一实施方式中，在对岛屿电网进行供电之前还包括电流转换的步骤：将可发电作业船舶输出的直流电或交流电转换为直流总线所需的直流电；将直流总线输出的直流电转换成交流电；将所述交流电通过变压器变压，得到所需的电流并输入岛屿电网的母线。

于本发明一实施方式中，在岛屿电网出现故障时，还包括启动储能装置为岛屿电网提供过渡性应急能源的步骤。

于本发明一实施方式中，在所述岛屿电网电能供应短缺时，还包括通过外部电网输入电力为所述岛屿电网供电。

如上所述，本发明的岛屿应急电源系统及应急供电方法，具有以下有益效果：

打破海岛独立发展格局，建立船舶对海岛支援机制，合理利用丰富的海上作业船舶资源，进行资源的优化配置与利用，满足海岛或海岛群电力安全需求，提高岛屿电力系统面临突发灾难时的抗灾能力，当岛屿电网处于正常运行状态时，应急发电船舶系统处于储能预备状态，执行捕鱼、运输等海上作业；同时，对于船舶来说，为船舶赋予了应急发电功能，可以为船舶业主增加应急发电带来的额外收入；系统结构简单，运营成本低，岛屿应急电源系统不影响生态环境；对维护国家主权领土完整及最大限度开发远洋海岛群提供有力的能源保障，并有效促进当地经济社会发展，推进国家远洋海岛海洋战略的实施。

附图说明

图1显示为本发明的岛屿应急电源系统于实施例一中的通信示意图。

图2显示为本发明的岛屿应急电源系统于实施例一中的应急供电示意图。

元件标号说明

1 岛屿电网

11 负载

12 直流总线

13 直流直流转换器

14 直流交流转换器

15 变压器

16 母线

17 储能装置

2 岛屿电网监控调度中心

3 船舶调度控制中心

4 可发电作业船舶

5 供能站

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

本发明提供一种岛屿应急电源系统，用于岛屿电网1的应急供电，所述岛屿应急电源系统包括：岛屿电网应急接驳口，所述岛屿电网应急接驳口用于岛屿电网1的应急电源的输入；岛屿电网监控调度中心2，所述岛屿电网监控调度中心2与所述岛屿电网1连接，用于监控所述岛屿电网1的供电情况；

船舶调度控制中心3，所述船舶调度控制中心3与所述岛屿电网监控调度中心2连接，并在接收到所述岛屿电网监控调度中心2发出的岛屿电网故障信息及调度指令时发送调度信息；

可发电作业船舶4，所述可发电作业船舶4与所述船舶调度控制中心3通过无线网络连接，并根据接收到的调度信息驶向所述岛屿电网应急接驳口为所述岛屿电网1供电，所述岛屿电网1为岛屿上的负载11供电。

请参阅图1，为本发明的岛屿应急电源系统于该实施例中的通信示意图。当岛屿电网监控调度中心2监测到岛屿电网1出现故障时，例如，海岛电缆损坏，则启动储能装置17，暂时为电网提供供电过渡支持。与此同时，岛屿电网监控调度中心2通过通信网络向船舶调度控制中心3发出请求指令，由船舶调度控制中心3通过无线网络向附近作业的可发电作业船舶4发出召集信号，响应信号的可发电作业船舶4可根据调度安排驶向相应的岛屿电网1，并给予供电支持。

需要注意的是，所述岛屿电网监控调度中心2与所述船舶调度控制中心3之间的通信方式为有线或无线均可，但所述船舶调度控制中心3与所述可发电作业船舶4之间的通信优选为无线通信，覆盖面积广。

请参阅图2，为本发明的岛屿应急电源系统于实施例一中的应急供电示意图。

在该实施例中，所述岛屿电网应急接驳口包括一条直流总线12和与所述直流总线12连接的多个应急供电接口(未示出)，多个所述应急供电接口供电时相互并联，船舶调度控制中心3可以根据需要发送调度可发电作业船舶4的数量。

所述岛屿应急电源系统还包括一储能装置17，所述储能装置17连接一直流交流转换器14，所述储能装置17用于在所述岛屿电网1断电时的过渡性应急能源。所述直流交流转换器14将储能装置17的直流电转化成交流电输入岛屿电网1的母线16，或者将母线16输出的交流电转化成直流电储存在所述储能装置17。

作为示例，所述所述岛屿应急电源系统还包括电源转换模块，所述电源转换模块包括：直流直流转换器13，所述直流直流转换器13的输入端连接所述应急供电接口，所述应急供电接口连接所述可发电作业船舶4的电流输出端，用于将所述可发电作业船舶4输出的直流电转换成所述直流总线12所需的直流，所述直流直流转换器13的输出端连接所述直流总线12；直流交流转换器14，所述直流交流转换器14的输入端连接所述直流总线12，用于将所述直流总线12输出的直流电转换成所需交流电；变压器15，所述变压器15的输入端连接所述直流交流转换器14的输出端，所述变压器15的输出端连接所述岛屿电网1的母线16，所述变压器15用于将所述直流交流转换器14输出的交流电进行变压，得到所述岛屿电网1需要的电压。

作为示例，所述可发电作业船舶4包括推进装置和/或辅助动力装置，所述推进装置至少包括燃料电池电动系统、蓄电池电动系统、内燃机中的一种或几种组合；所述辅助动力装置至少包括燃料电池发电系统、蓄电池、内燃机发电系统中的一种或几种组合。

燃油、天然气为燃料的内燃机驱动船舶，在转换为应急供电模式时，由内燃机带动船上发电机对外供电；蓄电池电动船，在转换为应急供电模式时，由蓄电池对外供电。

作为示例，所述岛屿应急电源系统还包括至少一座为所述可发电作业船舶4供能的供能站5。所述供能站5可以设置在大陆海岸，也可设置在岛岸，也可设置在能量补给船舶上。供能站5除提供加氢功能外，也可以提供充电、加油、加天然气等功能。

对于负荷需求少且不连续的、不便于建设电网或微电网的岛屿，如小型岛屿，本发明的岛屿应急电源系统可作为基本供电方式，在岛屿上有用电需求时，通过船舶调度控制中心3召集可发电作业船舶4为岛屿供电。

实施例二

本发明还提供一种岛屿应急供电方法，用于在岛屿电网出现故障时，所述方法包括以下步骤：岛屿电网监控调度中心向船舶调度控制中心发出请求供电指令；船舶调度控制中心通过无线网络向附近的可发电作业船舶发出调度信息；响应信号的可发电作业船舶根据调度安排驶向岛屿电网应急接驳口，并对岛屿电网进行供电。

在该实施例中，在对岛屿电网进行供电之前还包括电流转换的步骤：

1)、将可发电作业船舶输出的直流电或交流电转换为直流总线所需的直流电。其中，当船舶通过蓄电池供电时，输出电流为直流，需转换为合适的直流电再送人直流总线，当船舶通过燃油、天然气发动机供电时，输出电流为交流，需转换为直流电，再送人直流总线。

2)、将直流总线输出的直流电转换成交流电。

3)、将所述交流电通过变压器变压，得到所需的电流并输入岛屿电网的母线。

在该实施例中，在岛屿电网出现故障时，还包括启动储能装置为岛屿电网提供应急能源的步骤。储能装置在岛屿电网正常的情况下储存电能，在岛屿电网出现故障时第一时间作为过渡性应急供电电源，所述储能装置通过一直流交流转换器将岛屿电网母线的交流和储能装置的直流之间进行转换。

在该实施例中，所述岛屿电网电能供应短缺时，利用海底电缆通过外部电网输入电力为所述岛屿电网供电，以进一步保证岛屿电网的安全性和稳定性。

综上所述，本发明的岛屿应急电源系统及应急供电方法，是在考虑到海岛地域特征，提出的海岛应急电源供给系统，打破海岛独立发展格局，建立船舶对海岛支援机制，合理利用丰富的海上作业船舶资源，进行资源的优化配置与利用，满足海岛或海岛群电力安全需求，提高岛屿电力系统面临突发灾难时的抗灾能力；当岛屿电网处于正常运行状态时，应急发电船舶处于储能预备状态，执行捕鱼、运输等海上作业，对于船舶来说，应急发电船舶在完成基本的作业之外，服从统一调度安排或按照市场化激励原则响应应急发电需求，作为岛屿的应急能源输送通道，可以为船舶业主增加应急发电带来的额外收入；系统结构简单，运营成本低，岛屿应急电源系统不影响生态环境；对维护国家主权领土完整及最大限度开发远洋海岛群提供有力的能源保障，并有效促进当地经济社会发展，推进国家远洋海岛海洋战略的实施。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种岛屿应急电源系统，用于岛屿电网的应急供电，其特征在于，所述岛屿应急电源系统包括：

岛屿电网应急接驳口，所述岛屿电网应急接驳口用于岛屿电网应急电源的输入；

岛屿电网监控调度中心，所述岛屿电网监控调度中心与所述岛屿电网连接，用于监控所述岛屿电网的供电情况；

船舶调度控制中心，所述船舶调度控制中心与所述岛屿电网监控调度中心连接，并在接收到所述岛屿电网监控调度中心发出的岛屿电网故障信息及调度指令时发送调度信息；

可发电作业船舶，所述可发电作业船舶与所述船舶调度控制中心通过无线网络连接，并根据接收到的调度信息驶向所述岛屿电网应急接驳口为所述岛屿电网供电。

2.根据权利要求1所述的岛屿应急电源系统，其特征在于，所述岛屿电网应急接驳口包括一条直流总线和与所述直流总线连接的多个应急供电接口，多个所述应急供电接口供电时相互并联。

3.根据权利要求2所述的岛屿应急电源系统，其特征在于，还包括电源转换模块，所述电源转换模块包括：

直流直流转换器，所述直流直流转换器的输入端连接所述应急供电接口，所述应急供电接口连接可发电作业船舶的电流输出端，所述直流直流转换器的输出端连接所述直流总线；

直流交流转换器，所述直流交流转换器的输入端连接所述直流总线；

变压器，所述变压器的输入端连接所述直流交流转换器的输出端，所述变压器的输出端连接所述岛屿电网的母线。

4.根据权利要求1所述的岛屿应急电源系统，其特征在于，还包括一储能装置，所述储能装置连接一直流交流转换器，所述储能装置用于在所述岛屿电网断电时的过渡性应急能源。

5.根据权利要求1所述的岛屿应急电源系统，其特征在于，还包括至少一座为所述可发电作业船舶供能的供能站。

6.根据权利要求1-5任一项所述的岛屿应急电源系统，其特征在于，所述可发电作业船舶包括推进装置和/或辅助动力装置；所述推进装置至少包括燃料电池电动动力系统、蓄电池电动动力系统、内燃机中的一种或几种组合；所述辅助动力装置至少包括燃料电池发电系统、蓄电池、内燃机发电系统中的一种或几种组合。

7.一种岛屿应急供电方法，用于在岛屿电网出现故障时，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

岛屿电网监测调度中心向船舶调度控制中心发出请求供电指令；

船舶调度控制中心通过无线网络向附近的可发电作业船舶发出调度信息；

响应信号的可发电作业船舶根据调度安排驶向岛屿电网应急接驳口，并对岛屿电网进行供电。

8.根据权利要求7所述的岛屿应急供电方法，其特征在于，在对岛屿电网进行供电之前还包括电流转换的步骤：

将可发电作业船舶输出的直流电或交流电转换为直流总线所需的直流电；

将直流总线输出的直流电转换成交流电；

将所述交流电通过变压器变压，得到所需的电流并输入岛屿电网的母线。

9.根据权利要求7所述的岛屿应急供电方法，其特征在于，在岛屿电网出现故障时，还包括启动储能装置为岛屿电网提供过渡性应急能源的步骤。

10.根据权利要求7所述的岛屿应急供电方法，其特征在于，在所述岛屿电网电能供应短缺时，还包括通过外部电网输入电力为所述岛屿电网供电。