CN116729609A - 一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种带可逆燃料电池的船舶氨‑电混合动力系统，包括氨燃料发动机、双馈感应电机、螺旋桨、齿轮箱、柴发机组、燃料电池、氢气存储供给系统、变电装置、船舶电网、以及液压元件等。本发明能够实现氨燃料发动机与双馈感应电机的混合推进，柴发机组与可逆燃料电池，锂电池协调供电，可逆燃料电池与柴发机组气路耦合，进一步提高了整船推进效率。提出了发动机与燃料电池气路协调方案，能够实现二者工作的优势互补，简化了气路设计冗余，提高了系统的集成度。

Description

一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统

技术领域

本发明涉及的是一种船舶动力系统，具体地说是船舶混合动力系统。

背景技术

目前以柴油机为主的船舶动力系统存在高污染，低能耗，碳排放高的缺点，因此亟需寻求一种低碳高效的动力系统来满足日益严格的减碳需求，适应未来低碳化乃至零碳的目标。

氨燃料作为一种清洁燃料，广泛的被应用于化学工业中。氨燃料同时作为一种零碳燃料，近年来逐渐引起船舶动力领域广泛关注。尽管目前船舶工业已提出了氨燃料发动机概念但是受限于技术限制目前仍未有成熟的产品。一方面，对于氨燃料发动机的性能缺乏全面的研究，另外一方面，对于氨燃料发动机匹配何种动力系统也未有明确的技术方案。因此，目前氨燃料发动机的研发仍处于初步阶段，氨燃料发动机的混合动力系统更是处于技术空白阶段。

船舶混合动力系统兼有传统内燃机推进和纯电力推进的优点，混合动力系统在综合能效，节能减排以及振动噪声方面有着明显的优势，同时相较于纯电力推进系统，匹配小容量的电池就能够满足长续航里程，成本较低。基于氨燃料发动机的混合动力系统能够既满足零碳动力的要求，同时能够弥补氨燃料发动机的低负荷效率低，冷启动困难等问题，电机的引入同时能够改善氨燃料发动机的动态特性，实现多动力源的优势互补。基于氨燃料发动机的混合动力系统将成为未来零碳动力的最佳动力形式之一，因此，布局氨燃料发动机混合动力系统知识产权对于提前抢占国际技术高地，进行氨燃料发动机混合动力关键技术保护具有非常重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供能克服单一氨发动机推进技术不足的缺点，实现氨燃料发动机与电机，氨柴发机组、储能装置、可逆燃料电池混合动力推进的一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：包括变距桨、氨发动机、氨柴发机组、双馈感应电机、可逆氢燃料电池、锂离子电池、电网、第一储氢罐、第一储氧罐，氨发动机通过离合器分别连接双馈感应电机、变距桨，双馈感应电机的转子励磁绕组经双馈感应电机变频器连接电网，双馈感应电机的定子绕组直接连接电网，锂离子电池经过锂离子电池逆变器连接到电网，可逆氢燃料电池经过可逆氢燃料电池逆变器、双向变压器连接到电网，氨柴发机组直接连接到电网；第一储氢罐经第一开关截止阀、稳压阀、阻燃阀，并经第七三通阀第一出口连接可逆氢燃料电池，可逆氢燃料电池的出氢气口经第二燃料泵、第八三通阀的第一出口、第二流量计连接氨柴发机组，第一储氧罐经第二截止阀、第四三通阀、第三流量计连接可逆氢燃料电池，一部分氧气经过第五三通阀、净化装置、第二换热器、第三废气再循环泵、第九三通阀进入到进气管，调节废气再循环率；可逆氢燃料电池中电解模式下产生的氧气通过第一离心泵、第四三通阀、第四截止阀进入到第一储氧罐；氨柴发机组的排气管中的一部分废气经由第六三通阀第二出口、第二三通阀的第一出口进入到可逆氢燃料电池，可逆氢燃料电池产生的废气与氨柴发机组产生的废气经由第一三通阀汇总到氨柴发机组的排气管，排气管中的一部分废气经过第五三通阀、第三三通阀、净化装置、第二换热器、第三废气再循环泵，经过第九三通阀进入到氨柴发机组的进气管，空气经过氨柴发机组的涡轮增压器压缩之后，一部分通过第三开关截止阀进入到排气管，一部分经过第三换热器、第九三通阀的第一出口进入到进气管，排气管中的废气经过涡轮排入大气，一部分经过第六三通阀直接排入大气，另外一部分经过第六三通阀、第二三通阀进入到可逆氢燃料电池。

本发明还可以包括：

1、可逆氢燃料电池工作在电解模式时，由船舶电网供给电解所需的电力，氨柴发机组产生的废气由排气管经过第四换热器与水换热，供给可逆燃料电池电解所需的热量，其中加热水来源由储水罐经过水泵、催化剂、蒸发器流经第四换热器进入可逆氢燃料电池，可逆氢燃料电池电解产生的氢气与水混合物经过蒸发器蒸发进入冷凝器冷凝产生的水进入储水罐，产生的氢气进入第二储氢罐，可逆燃料电池电解产生的氧气经过蒸发器进入环境，可逆氢燃料电池工作在发电模式时，第二储氢罐的氢气经过第五换热器进入可逆氢燃料电池阳极，第二储氧罐中的氧气进入可逆燃料电池的阴极，产生的电力再经过变电装置上网。

2、启动模式下，由变频器控制双馈感应电机倒拖氨燃料发动机，双馈感应电机的电力来源为船舶电网，船舶电网由可逆氢燃料电池、锂离子电池、氨柴发机组单独或联合供电，电网中燃料电池所需的氢燃料经过第一储氢罐、第一截止阀、稳压阀、阻燃阀、第七三通阀以及第一流量计进入氢燃料电池，在寒冷环境下，氨柴发机组最先启动，排气管所产生的一部分废气经过第四三通阀、第二三通阀或经过第三三通阀进入可逆氢燃料电池进行预热，等待可逆氢燃料电池预热到预设温度之后，可逆氢燃料电池再启动。

3、机械模式下，离合器结合，此时双馈感应电机不工作，氨燃料发动机驱动变桨距螺旋桨。

4、电力推进模式下，双馈感应电机启动，离合器断开，氨发动机不工作，由双馈感应电机驱动变距桨，控制规则为当船舶船速较低时，此时齿轮箱选择高转速比档位，当船舶船速较高时，选择低转速比档位；当船舶处于靠岸或泊行时，减小变距桨螺距以满足双馈感应电机的转速范围，同时齿轮箱转速比选择高转速比档位。

5、混合推进模式下，离合器结合，双馈感应电机与氨燃料发动机联合驱动变桨距螺旋桨，该模式下双馈感应电机由船舶电网经由变频器控制，氨燃料发动机工作在恒功率模式或者最优经济曲线模式，通过调节变距桨螺距比与双馈感应电机转速来进行发动机工作区间优化。

6、发电模式下，离合器结合，氨燃料发动机一部分功率带动双馈感应电机发电，一部分功率驱动变桨距螺旋桨，此时双馈感应电机由两种方式向电网馈电，采用调节变距桨螺距比使氨发动机转速为额定转速发出50HZ频率电力时，直接向船舶电网馈电，此时变频器不工作，双馈感应电机作为异步电机；当双馈感应电机转速小于额定转速时，通过变频器船舶电网馈电。

7、船舶电网、氨柴发机组、氢燃料电池、锂离子电池包括单独工作模式与联合模式；单独模式为依据船舶电网的电力需求，氨柴发机组或氢燃料电池或锂离子电池单独向船舶电网供电；联合工作模式为当船舶用电需求大于其中一发电源时，两两或三者联合供电。

本发明的优势在于：

1、本发明提出一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，设置有氨燃料发动机、双馈感应电机、双速比齿轮箱、离合器，功率覆盖范围广，可以满足船舶在各种工况下的动力需求，减少了污染物及二氧化碳的排放，具有明显技术效果如下：首先，采用双馈感应电机能够减少变频器容量，相较于传统船舶设置的PTO感应或同步电机，其变频器容量降低50％；同时由于设置了氢燃料电池以及锂离子电池，使得双馈感应电机在启动时无需设置启动发电机组且双馈感应电机转子绕组所需的交流电是直接从氢燃料电池获得直流经过逆变器变频而来，相较于传统双馈感应电机少了交直交变换环节，提高了能量传递效率。双速比齿轮箱的设计克服了双馈感应电机转差范围较小导致难以满足船舶低航速航行的需要，同时配合变距桨的设计能够避免双馈感应电机在低速下扭矩较小的问题，更能够满足低速航行大扭矩的需求，提高了动力系统推进效率。氨燃料发动机与双馈感应电机的设置，一方面能够通过双馈感应电机调节氨燃料发动机的工作空间，提高氨燃料发动机的工作效率；另一方面能够解决大功率氨燃料发动机由于氨燃料着火点高导致启困难的难题，同时氨燃料发动机在低负荷工况燃烧不充分，动态特性差，通过的双馈感应电机能够利用快速扭矩响应进行扭矩协调控制以满足航行需求。

2、船舶电网采用氨柴发机组配备锂离子电池、氢燃料电池，锂离子电池一方面可以进行电网的调峰削谷，保证氨柴发机组工作在最优效率点，电网系统效率提高，同时氢燃料电池作为能量源之一，既能够协调锂离子电池对氨柴发机组进行效率优化，同时能够也能够由锂离子电池进行工作点优化，这种组合优化的方式能够提高电网的综合效率，满足电网的用电需求。所述技术效果具体体现如下：氢燃料电池与氨柴发机组在电网电力需求较低时工作在高效率工作区间，剩余的功率对锂离子电池进行充电；当电网电力需求较高时或超出氨柴发机组与氢燃料电池的额定功率时，锂离子电池进行放电满足电力需求，保证氨柴发机组与氢燃料电池的高效率输出。锂离子电池的设置能够发挥锂离子电池电力输出响应高的优点能够满足船舶电力动态需求，从而减少氨柴发机组的工况波动，避免极限工况导致发动机排放增加。而且锂离子电池与氢燃料电池在柴油发电机发生故障时作为备用电源，能够满足电网黑启动的要求；氢燃料电池通过逆变装置直接与双馈电机连接，使得黑启动更加可靠。

3、双馈感应电机向船舶电网具有两种馈能模式，一是氨燃料发动机定转速运行，船舶可以通过可变桨距进行变航速运行，双馈电机可以直接与船舶电网并网，二是当氨燃料发动机与可变桨距螺旋桨都采用变速运行双馈电机通过变频器调节转子励磁绕组同步发电的频率与相位实现与船舶电网并网，可以看到明显技术效果两种馈电方式避免了电力损耗仅仅依靠软件控制实现并网，并且以小容量的变频器控制双馈感应电机转子绕组，实现变速发电，提升了发电效率与成本。两者进行不同模式下的选择能够实现氨燃料发动机的效率最佳优化。

4、本发明提出一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，实现了氨柴发机组与可逆氢燃料电池气路集成设计，采用了共用氢燃料供给回路的设计，简化了供给管路的冗余。同时将燃料电池所产生的排气引入到氨柴发机组的排气管中，使得废热利用更加充分，且涡轮功更多，有利于增加压缩空气优化氨柴发机组性能。废气再循环回路的设计能够解决氨柴发机组氮氧化物排放过高的问题，同时气缸旁通回路能够避免发动机在部分负荷下压气机喘振的发生。

5、本发明的再一优点为，通过将氨柴发机组涡轮后的排气引入到氢燃料电池预热回路，能够在无需额外设置热源的前提下，实现可逆氢燃料电池的冷启动以及电解，实现了排气能的再利用。

6、可逆氢燃料电池不仅可以在电力需求较大时，协同锂离子电池以及氨柴发机组共同向电网馈电，也可在电力需求较小时，工作在电解模式吸纳电网多余电力，保持氨柴发机组工作在高效工作区，同时产生氢气并存储；可逆燃料电池电解产生的氢气能够引燃氨柴发机组中的氨气，实现氢引燃氨燃烧模式。

7、采用本系统提供的船舶混合动力系统，适用于大型远洋船舶动力系统，既能够满足零碳航行的要求，又能够保证氮氧化物等污染物排放少，同时保证远洋航行的续航里程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为可逆燃料电池工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-2，本发明一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统包括变距桨1、齿轮箱2、离合器3、氨发动机4、氨柴发机组5、双馈感应电机6、氢燃料电池逆变器7、双向变压器8、可逆氢燃料电池9、三通阀10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、换热器11a、11b、11c、双馈感应电机变频器12、锂离子电池逆变器13、锂离子电池14、流量计15a、15b、阻燃阀16、稳压阀17、开关截止阀18a、18b、18c、储氢罐19a、储氧罐19b、氧气泵20a、燃料泵20b、废气再循环泵20c、净化装置21、排气管22、进气管23、涡轮增压器24；储水罐25a、储氢罐25b、储氧罐25c、水泵26、催化剂罐27、冷凝器28、蒸发器29a、换热器29b、29c。其连接关系为：氨燃料发动机4输出端经过齿轮箱2中的离合器3分别与双馈感应电机6以及变距桨1机械连接；双馈感应电机6转子励磁绕组经过变频器12连接到船舶电网，定子绕组直接与电网连接。锂离子电池14经过锂离子电池逆变器13连接到电网，可逆氢燃料电池9经过氢燃料电池逆变器7，双向变压器8连接到电网，氨柴发机组5直接连接到电网。储氢罐19a中的氢燃料分别经过开关截止阀18a、稳压阀17、阻燃阀16经过三通阀10g第一出口进入燃料电池9。氢燃料电池9工作在电解模式产生的氢气或剩余氢气通过出氢气口通过经过燃料泵20b经过三通阀10h第一出口与燃料流量计15b进入氨柴发机组23，用于引燃氨气。储氧罐19b中的氧气经过截止阀18b，三通阀10d、流量计15c进入到氢燃料电池9；一部分氧气经过三通阀10e、净化装置21、换热器11b、废气再循环泵20c、三通阀10i进入到进气管23，用于调节废气再循环率；氢燃料电池9中电解模式下产生的氧气通过离心泵20a、三通阀10d、截止阀18d进入到储氧罐19b。氨柴发机组排气管22中的一部分废气经由三通阀10f第二出口，三通阀10b第一出口进入到氢燃料电池，用于冷启动或电解模式，氢燃料电池9产生的废气与氨柴发机组5产生的废气经由三通阀10a汇总到排气管22。排气管22中的一部分废气经过三通阀10e、10c，净化装置21，换热器11b，废气再循环泵20c，经过三通阀10i进入到进气管23，此为废气再循环回路。环境中的空气经过涡轮增压器24压缩之后，一部分通过开关截止阀18c的进入到排气管，此为气缸旁通回路；一部分经过换热器11c以及三通阀10i的第一出口进入到进气管23。排气管22中的大部分废气经过涡轮增压器24中涡轮排入大气，一部分经过三通阀10f直接排入大气另外一部分经过三通阀10f，三通阀10b进入到燃料电池，此为氢燃料电池冷启动预热回路。

参见图2，可逆氢燃料电池9工作在电解模式时，由船舶电网供给电解所需的电力，氨柴发机组5所需产生的废气由排气管22经过换热器29b与水换热，供给可逆燃料电池电解所需的热量，其中加热水来源由储水罐25a经过水泵26，催化剂27，换热器29a流经换热器29b进入可逆氢燃料电池9。可逆氢燃料电池9电解产生的氢气与水混合物经过换热器29a蒸发进入冷凝器28冷凝产生的水进入储水罐25a，产生的氢气进入储氢罐25b。可逆燃料电池9电解产生的氧气经过换热器29a进入环境。可逆氢燃料电池工作在发电模式时，储氢罐的氢气经过换热器29c进入可逆氢燃料电池阳极，储氧罐25c中的氧气进入可逆燃料电池的阴极，产生的电力再经过变电装置上网。

本实施例中，氨燃料发动机4优选压燃式发动机，氨柴发机组5优选点燃式发动机，锂离子电池14优选功率密度高、体积重量小的磷酸铁锂电池。

本发明的工作模式主要以下几种工作模式

启动模式为船舶备车工况时由变频器12控制双馈感应电机6倒拖氨燃料发动机4进行启动，双馈感应电机6的电力来源为船舶电网提供。船舶电网中可以由可逆燃料电池9、锂离子电池14、氨柴发机组5单独或联合供电，电网中燃料电池所需的氢燃料经过储氢罐19a、截止阀18a、稳压阀17、阻燃阀16、三通阀10g以及流量计15a进入氢燃料电池。需要注意的是，在寒冷环境下，此时氨柴发机组5最先启动，排气管22所产生的一部分废气经过三通阀10d、10b或经过10c进入氢燃料电池9进行预热，等待燃料电池9预热到合适温度之后，氢燃料电池9再启动。

机械模式下，离合器3结合，此时双馈感应电机6不工作，氨燃料发动机4经过齿轮箱2驱动变桨距螺旋桨1。

电力推进模式下，双馈感应电机6启动，离合器3断开，氨发动机4不工作，由双馈感应电机6驱动变距桨1，此时可以根据航速、螺距比选择齿轮箱2的转速比。其控制规则为当船舶船速较低时，此时齿轮箱2选择高转速比档位，当船舶船速较高是，选择低转速比档位；当船舶处于靠岸或泊行时，此时将变距桨1螺距减小以满足双馈感应电机6的转速范围，同时齿轮箱2转速比也应选择高转速比档位。

混合推进模式离合器3结合，双馈感应电机6与氨燃料发动机4经由齿轮箱2联合驱动变桨距螺旋桨1，该模式下双馈感应电机6由船舶电网经由变频器12控制。该模式下，氨燃料发动机4可以工作在恒功率模式或者最优经济曲线模式，通过调节变距桨1螺距比与双馈感应电机6转速来进行发动机工作区间优化。

发电模式下离合器3结合，氨燃料发动机4一部分功率带动双馈感应电机6发电，一部分功率经过齿轮箱2驱动变桨距螺旋桨1，此时双馈感应电机6可以有可以由两种方式向电网馈电，采用调节变距桨1螺距比使氨发动机4转速为额定转速发出50HZ频率电力时，直接向船舶电网馈电，此时变频器12不工作，此时双馈感应电机6可以作为异步电机；当双馈感应电机6转速小于额定转速时，通过变频器12船舶电网馈电。

船舶电网作包括了氨柴发机组5，氢燃料电池9，锂离子电池14主要工作模式分为单独工作模式与联合模式。

单独模式为依据船舶电网的电力需求，氨柴发机组5或氢燃料电池9或锂离子电池14单独向船舶电网供电；联合工作模式为当船舶用电需求大于其中一发电源时，两两或三者联合供电，此时根据能量管理策略来优化各自功率输出。

可逆氢燃料电池9工作主要有两种模式分别为电解模式与发电模式。工作在电解模式时，由船舶电网供给电解所需的电力，氨柴发机组5所需产生的废气由排气管22经过换热器29b与水换热，供给可逆燃料电池9电解所需的热量，其中加热水来源由储水罐25a经过水泵26，催化剂27，换热器29a流经换热器29b进入可逆氢燃料电池9。可逆氢燃料电池9电解产生的氢气与水混合物经过换热器29a蒸发进入冷凝器28冷凝产生的水进入储水罐25a，产生的氢气进入储氢罐25b。可逆燃料电池9电解产生的氧气经过换热器29a进入环境。可逆氢燃料电池工作在发电模式时，储氢罐的氢气经过换热器29c进入可逆氢燃料电池阳极，储氧罐25c中的氧气进入可逆燃料电池的阴极，产生的电力再经过变电装置上网。

当船舶电网电力需求较小时，氨柴发机组5由能量管理单元控制工作在最佳功率，一部分功率用于电力需求，另一部分电力用于使可逆氢燃料电池9电解模式存储氢气和存储在锂离子电池14中，进行削峰填谷。当船舶电网电力需求较大时，此时需要氨柴发机组5、锂离子电池14、可逆氢燃料电池9工作在发电模式，三者联合供电或两两供电，此时由能量管理策略优化功率输出。

Claims (8)

1.一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：包括变距桨、氨发动机、氨柴发机组、双馈感应电机、可逆氢燃料电池、锂离子电池、电网、第一储氢罐、第一储氧罐，氨发动机通过离合器分别连接双馈感应电机、变距桨，双馈感应电机的转子励磁绕组经双馈感应电机变频器连接电网，双馈感应电机的定子绕组直接连接电网，锂离子电池经过锂离子电池逆变器连接到电网，可逆氢燃料电池经过可逆氢燃料电池逆变器、双向变压器连接到电网，氨柴发机组直接连接到电网；第一储氢罐经第一开关截止阀、稳压阀、阻燃阀，并经第七三通阀第一出口连接可逆氢燃料电池，可逆氢燃料电池的出氢气口经第二燃料泵、第八三通阀的第一出口、第二流量计连接氨柴发机组，第一储氧罐经第二截止阀、第四三通阀、第三流量计连接可逆氢燃料电池，一部分氧气经过第五三通阀、净化装置、第二换热器、第三废气再循环泵、第九三通阀进入到进气管，调节废气再循环率；可逆氢燃料电池中电解模式下产生的氧气通过第一离心泵、第四三通阀、第四截止阀进入到第一储氧罐；氨柴发机组的排气管中的一部分废气经由第六三通阀第二出口、第二三通阀的第一出口进入到可逆氢燃料电池，可逆氢燃料电池产生的废气与氨柴发机组产生的废气经由第一三通阀汇总到氨柴发机组的排气管，排气管中的一部分废气经过第五三通阀、第三三通阀、净化装置、第二换热器、第三废气再循环泵，经过第九三通阀进入到氨柴发机组的进气管，空气经过氨柴发机组的涡轮增压器压缩之后，一部分通过第三开关截止阀进入到排气管，一部分经过第三换热器、第九三通阀的第一出口进入到进气管，排气管中的废气经过涡轮排入大气，一部分经过第六三通阀直接排入大气，另外一部分经过第六三通阀、第二三通阀进入到可逆氢燃料电池。

2.根据权利要求1所述的一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：可逆氢燃料电池工作在电解模式时，由船舶电网供给电解所需的电力，氨柴发机组产生的废气由排气管经过第四换热器与水换热，供给可逆燃料电池电解所需的热量，其中加热水来源由储水罐经过水泵、催化剂、蒸发器流经第四换热器进入可逆氢燃料电池，可逆氢燃料电池电解产生的氢气与水混合物经过蒸发器蒸发进入冷凝器冷凝产生的水进入储水罐，产生的氢气进入第二储氢罐，可逆燃料电池电解产生的氧气经过蒸发器进入环境，可逆氢燃料电池工作在发电模式时，第二储氢罐的氢气经过第五换热器进入可逆氢燃料电池阳极，第二储氧罐中的氧气进入可逆燃料电池的阴极，产生的电力再经过变电装置上网。

3.根据权利要求1所述的一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：启动模式下，由变频器控制双馈感应电机倒拖氨燃料发动机，双馈感应电机的电力来源为船舶电网，船舶电网由可逆氢燃料电池、锂离子电池、氨柴发机组单独或联合供电，电网中燃料电池所需的氢燃料经过第一储氢罐、第一截止阀、稳压阀、阻燃阀、第七三通阀以及第一流量计进入氢燃料电池，在寒冷环境下，氨柴发机组最先启动，排气管所产生的一部分废气经过第四三通阀、第二三通阀或经过第三三通阀进入可逆氢燃料电池进行预热，等待可逆氢燃料电池预热到预设温度之后，可逆氢燃料电池再启动。

4.根据权利要求1所述的一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：机械模式下，离合器结合，此时双馈感应电机不工作，氨燃料发动机驱动变桨距螺旋桨。

5.根据权利要求1所述的一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：电力推进模式下，双馈感应电机启动，离合器断开，氨发动机不工作，由双馈感应电机驱动变距桨，控制规则为当船舶船速较低时，此时齿轮箱选择高转速比档位，当船舶船速较高时，选择低转速比档位；当船舶处于靠岸或泊行时，减小变距桨螺距以满足双馈感应电机的转速范围，同时齿轮箱转速比选择高转速比档位。

6.根据权利要求1所述的一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：混合推进模式下，离合器结合，双馈感应电机与氨燃料发动机联合驱动变桨距螺旋桨，该模式下双馈感应电机由船舶电网经由变频器控制，氨燃料发动机工作在恒功率模式或者最优经济曲线模式，通过调节变距桨螺距比与双馈感应电机转速来进行发动机工作区间优化。

7.根据权利要求1所述的一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：发电模式下，离合器结合，氨燃料发动机一部分功率带动双馈感应电机发电，一部分功率驱动变桨距螺旋桨，此时双馈感应电机由两种方式向电网馈电，采用调节变距桨螺距比使氨发动机转速为额定转速发出50HZ频率电力时，直接向船舶电网馈电，此时变频器不工作，双馈感应电机作为异步电机；当双馈感应电机转速小于额定转速时，通过变频器船舶电网馈电。

8.根据权利要求1所述的一种带可逆燃料电池的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：船舶电网、氨柴发机组、氢燃料电池、锂离子电池包括单独工作模式与联合模式；单独模式为依据船舶电网的电力需求，氨柴发机组或氢燃料电池或锂离子电池单独向船舶电网供电；联合工作模式为当船舶用电需求大于其中一发电源时，两两或三者联合供电。