CN111463828A - 一种多源可增容岸电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多源可增容岸电系统，其特征在于：包括风力发电组件、光伏发电组件、船载柴油发电组件、岸电总控制器和光纤通信网；本发明中岸电系统的电源输入不仅局限于市电，也包含了风电、光伏这样的清洁能源，有效解决了海岛码头不具备大型火力发电机组的客观现状，解决了当分布式电源能源储存过满而需要卸荷的资源浪费，当单一风光发电系统容量不能满足负载需求，可由多个分布式电源叠加供电或启动部分船载发电机辅助供电，以适应不同容量的靠港船舶，具有可增容的优点。

Description

一种多源可增容岸电系统

技术领域

本发明涉及港口供电技术领域，尤其涉及一种多源可增容岸电系统。

背景技术

随着海运行业的大力发展，国际海事组织在船舶排放方面的要求越来越高，岸电技术以其污染小、无噪声、成本低的特点成为了建立绿色港口的关键技术之一。现在各港口已在进行岸电建设，岸电系统数量逐渐增多，在现有的港口岸电系统中，多使用市电作为岸电电源，市电具有电压稳定且成本较低的特点，为港方所接受，港口岸电系统改造也相对便捷。

然而，市电也存在其局限性；在许多海岛上，没有大型火力发电机组进行供电，海岛电网多使用分布式电源进行供电；主要电源类型有柴油发电机组发电、太阳能发电、海上风机发电和海浪潮汐发电。不同海岛的电网类型不同，决定了不同海岛码头岸电供电的差异性。

分布式电源供电，也受限于分布式电源的容量；光伏发电和风电单机容量较小，且当光照和风力较弱，单一风、光发电系统容量无法满足负载需求时，可由风、光发电系统混合供电，或启动部分船载柴油发电机组辅助供电，即可为岸电系统增容，使之满足于船舶负载。

当光照和风力较强，且储能系统中能量已满，通常使用卸荷器进行卸荷，而将之使用于岸电系统，即减少了能源损失。

在这种情况下，适应海岛情况的一种多源可增容岸电系统，就成为了一种必须。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多源可增容岸电系统，针对解决现阶段海岛港口、码头不具备大型火力发电机组且无法连接市电的现状，以及靠港船舶使用岸电的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种多源可增容岸电系统，其创新点在于：包括风力发电组件、光伏发电组件、船载柴油发电组件、岸电总控制器和光纤通信网；

所述风力发电组件包括异步风力发电机组、电机侧变流器、电网侧变流器、过电压保护电路和风力变压柜；所述异步风力发电机组中并联有若干发电机单元，且异步风力发电机组的输出端输出交流电且与电机侧变流器相串联；所述电机侧变流器的输出端与电网侧变流器相串联，所述电网侧变流器的输出端串联有风力变压柜之后连接在岸电电网上；所述过电压保护电路并联在电机侧变流器与电网侧变流器之间；

所述光伏发电组件包括光伏电池阵列、汇流箱、直流柜、逆变柜和光伏变压柜；所述光伏电池阵列、汇流箱、直流柜、逆变柜和光伏变压柜依次串联，且串联之后的光伏变压柜输出端连接在岸电电网上；

所述船载柴油发电组件包括船载柴油发电机、船舶负载、船侧岸电输入开关柜和船舶电站系统；所述船载柴油发电机、船舶负载、船侧岸电输入开关柜依次串联后连接在船侧电网上；所述船舶电站系统对船载柴油发电机和船侧岸电输入开关柜进行控制；

所述风力发电组件和光伏发电组件通过岸电电网连接至码头并与设置在码头上的电源侧开关柜相连，且码头上还设置有变频变压柜和输出侧开关柜；所述船载柴油发电组件通过船侧电网连接在码头上的输出侧开关柜上，码头上的电源侧开关柜、变频变压柜和输出侧开关柜依次相串联；

所述电源侧开关柜、变频变压柜、输出侧开关柜和船舶电站系统均与光纤通讯网相连；所述岸电总控制器与光纤通讯网相连，实现与电源侧开关柜、变频变压柜、输出侧开关柜和船舶电站系统的信息交互。

进一步的，所述变频变压柜中设置有变压器、变流器和隔离变压器实现转换电网电源使之符合船舶电压、频率。

进一步的，所述风力发电组件、光伏发电组件和船载柴油发电组件中均设置有监控组件，且监控包括电压监控模块、电流监控模块和光纤通讯模块可实现对岸电电网和船侧电网进行监测。

进一步的，所述岸电总控制器接收船舶电站系统信号，控制风力发电组件、光伏发电组件、并网模式的切换和岸电系统并网合闸操作。

进一步的，所述风力发电组件和光伏发电组件中各单元均连接有分布式电源用电单元和储能单元。

本发明的优点在于：

1）本发明中岸电系统的电源输入不仅局限于市电，也包含了风电、光伏这样的清洁能源，有效解决了海岛码头不具备大型火力发电机组的客观现状，解决了当分布式电源能源储存过满而需要卸荷的资源浪费，当单一风光发电系统容量不能满足负载需求，可由多个分布式电源叠加供电或启动部分船载发电机辅助供电，以适应不同容量的靠港船舶，具有可增容的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的一种多源可增容岸电系统的连接结构原理图。

图2为本发明的一种多源可增容岸电系统的风力发电组件的连接结构示意图。

图3为本发明的一种多源可增容岸电系统的光伏发电组件的连接结构示意图。

图4为本发明的一种多源可增容岸电系统的岸电系统码头侧和船侧结构示意图。

图5为本发明的一种多源可增容岸电系统的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图5所示的一种多源可增容岸电系统，包括风力发电组件1、光伏发电组件2、船载柴油发电组件3、岸电总控制器4和光纤通信网5。

风力发电组件1包括异步风力发电机组11、电机侧变流器12、电网侧变流器13、过电压保护电路14和风力变压柜15；异步风力发电机组11中并联有若干发电机单元，且异步风力发电机组11的输出端输出交流电且与电机侧变流器12相串联；电机侧变流器12的输出端与电网侧变流器13相串联，电网侧变流器13的输出端串联有风力变压柜15之后连接在岸电电网上；过电压保护电路14并联在电机侧变流器12与电网侧变流器13之间。

光伏发电组件2包括光伏电池阵列21、汇流箱22、直流柜23、逆变柜24和光伏变压柜25；光伏电池阵列21、汇流箱22、直流柜23、逆变柜24和光伏变压柜25依次串联，且串联之后的光伏变压柜25输出端连接在岸电电网上。

船载柴油发电组件3包括船载柴油发电机31、船舶负载32、船侧岸电输入开关柜33和船舶电站系统34；船载柴油发电机31、船舶负载32、船侧岸电输入开关柜33依次串联后连接在船侧电网上；船舶电站系统34对船载柴油发电机31和船侧岸电输入开关柜33进行控制。

风力发电组件1和光伏发电组件2通过岸电电网连接至码头并与设置在码头上的电源侧开关柜6相连，且码头上还设置有变频变压柜7和输出侧开关柜8；船载柴油发电组件3通过船侧电网连接在码头上的输出侧开关柜8上，码头上的电源侧开关柜6、变频变压柜7和输出侧开关柜8依次相串联。

电源侧开关柜6、变频变压柜7、输出侧开关柜8和船舶电站系统34均与光纤通讯网5相连；岸电总控制器4与光纤通讯网5相连，实现与电源侧开关柜6、变频变压柜7、输出侧开关柜8和船舶电站系统34的信息交互。

变频变压柜7中设置有变压器、变流器和隔离变压器实现转换电网电源使之符合船舶电压、频率。

风力发电组件1、光伏发电组件2和船载柴油发电组件3中均设置有监控组件，且监控包括电压监控模块、电流监控模块和光纤通讯模块可实现对岸电电网和船侧电网进行监测。

岸电总控制器4接收船舶电站系统信号，控制风力发电组件1、光伏发电组件2、并网模式的切换和岸电系统并网合闸操作。

风力发电组件和光伏发电组件中各单元均连接有分布式电源用电单元和储能单元。

本发明的工作原理是：当船舶靠港后，光伏发电阵列中变流器使用下垂控制并入电网，并入电网后转为V/F控制维持电压、频率恒定，岸电总控制器通过光纤通信网接收船舶电站系统监控信号，检测船舶电压、频率、相位信息，对变压变频柜发出调制信号，调整电压、频率为对应值，变频器并网时刻采用下垂控制模式；当船侧电压频率和岸侧电压频率一致，等待同相位点岸电总控制器发出并网合闸信号，输出侧开关柜、船侧岸电输入开关柜合闸并网，对柴油发电机调速进行负载转移，负载由柴油发电机转移至岸电；当柴油发电机输出功率低于20%，断开发柴油发电机侧开关柜，并网完成。

当靠港船舶启动船载冷藏集装箱或起重机等大型设备，船舶负载发生变化，岸电系统容量不足，电压不能保持额定值，将风力发电组件并入电网，风力发电组件中变流器使用下垂控制，具有“即插即用”特性，可调整输出有功无功功率为岸电系统增容，并入电网后转为V/F控制，维持电网电压、频率恒定。

岸电总控制器实时检测岸电系统电压、电流，当光照和风力较弱，岸电系统电能供给不足，启动船载柴油发电机进行辅助供电，船舶电站并车装置控制柴油发电机并列，维持船舶电网稳定；当船舶准备离港，船载柴油发电机并列，岸电系统负载转移至船载发电机，负载转移完成后，岸电总控制器输出侧开关柜SE20、船侧输入岸电开关柜；调整船舶电站柴油发电机输出功率，保持船舶电网稳定，船舶离港。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种多源可增容岸电系统，其特征在于：包括风力发电组件、光伏发电组件、船载柴油发电组件、岸电总控制器和光纤通信网；

所述风力发电组件包括异步风力发电机组、电机侧变流器、电网侧变流器、过电压保护电路和风力变压柜；所述异步风力发电机组中并联有若干发电机单元，且异步风力发电机组的输出端输出交流电且与电机侧变流器相串联；所述电机侧变流器的输出端与电网侧变流器相串联，所述电网侧变流器的输出端串联有风力变压柜之后连接在岸电电网上；所述过电压保护电路并联在电机侧变流器与电网侧变流器之间；

所述光伏发电组件包括光伏电池阵列、汇流箱、直流柜、逆变柜和光伏变压柜；所述光伏电池阵列、汇流箱、直流柜、逆变柜和光伏变压柜依次串联，且串联之后的光伏变压柜输出端连接在岸电电网上；

所述船载柴油发电组件包括船载柴油发电机、船舶负载、船侧岸电输入开关柜和船舶电站系统；所述船载柴油发电机、船舶负载、船侧岸电输入开关柜依次串联后连接在船侧电网上；所述船舶电站系统对船载柴油发电机和船侧岸电输入开关柜进行控制；

所述风力发电组件和光伏发电组件通过岸电电网连接至码头并与设置在码头上的电源侧开关柜相连，且码头上还设置有变频变压柜和输出侧开关柜；所述船载柴油发电组件通过船侧电网连接在码头上的输出侧开关柜上，码头上的电源侧开关柜、变频变压柜和输出侧开关柜依次相串联；

所述电源侧开关柜、变频变压柜、输出侧开关柜和船舶电站系统均与光纤通讯网相连；所述岸电总控制器与光纤通讯网相连，实现与电源侧开关柜、变频变压柜、输出侧开关柜和船舶电站系统的信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种多源可增容岸电系统，其特征在于：所述变频变压柜中设置有变压器、变流器和隔离变压器实现转换电网电源使之符合船舶电压、频率。

3.根据权利要求1所述的一种多源可增容岸电系统，其特征在于：所述风力发电组件、光伏发电组件和船载柴油发电组件中均设置有监控组件，且监控包括电压监控模块、电流监控模块和光纤通讯模块可实现对岸电电网和船侧电网进行监测。

4.根据权利要求1所述的一种多源可增容岸电系统，其特征在于：所述岸电总控制器接收船舶电站系统信号，控制风力发电组件、光伏发电组件、并网模式的切换和岸电系统并网合闸操作。

5.根据权利要求1所述的一种多源可增容岸电系统，其特征在于：所述风力发电组件和光伏发电组件中各单元均连接有分布式电源用电单元和储能单元。

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