CN117639064A - 基于超级电容的船载核电站微网架构 - Google Patents
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Abstract
基于超级电容的船载核电站微网架构，属于船载核电站微电网技术领域。解决了现有船载核电站微网中有较大的负荷突变时，核电站运行的稳定性、安全性差的问题。本发明包括汽轮发电机组控制系统、超级电容储能控制系统、柴油发电机组控制系统和中央控制器；汽轮发电机组控制系统、超级电容储能控制系统和柴油发电机组控制系统并联后为负载供电；所述中央控制器用于根据负载的负荷变化和汽轮发电机组控制系统的运行状态，对汽轮发电机组控制系统、超级电容储能控制系统和柴油发电机组控制系统进行协调控制，保持为负载进行稳定供电。本发明适用于船载核电站微电网控制。
Description
技术领域
本发明属于船载核电站微电网技术领域。
背景技术
船载核电站是利用核反应堆及发电系统实现船舶电力推进、动力定位、电力供应、供热、海水淡化等功能的海上浮动式超级供能系统。可为海洋油气开采、海洋矿产开发、岛礁军民生产生活等提供稳定的电力、热能、淡水供应。
船载核电站微网主要由主汽轮发电机组、辅助柴油发电机组、主推进装置、侧推进装置、主给水泵、反应堆冷却主泵、一回路低压盘负荷、二回路低压盘负荷、船用低压盘负荷等部件组成，既是核反应堆装置与负载间能量交换的关键环节，又是执行安全功能的重要保障。船载核电站微网的纵深防御性能直接影响了整个核电站的安全性能。受核电站船体有限空间限制，无法安装和陆地核电站一样的安全设施。当主汽轮发电机组故障停机后，为了保证反应堆冷却主泵不间断供电，要求辅助柴油发电机组立即启动。但辅助柴油发电机组启动需要最少十多秒的时间，在这期间微网处于无电状态，反应堆冷却主泵经过几秒的惰走后停机，没有冷却主泵工作后核反应堆的热量无法带走，会使核电站进入安全序列，甚至导致严重的安全事故。
当船载核电站微网中有较大的负荷突加和突卸时，由于汽轮发电机组的动态响应性相对较慢，输出功率变化缓慢，瞬态调节过程中难与实时负载功率相平衡。输出电压和频率会产生较大波动，超出电能质量规定的限值，会引起其他敏感设备故障、停机等问题。此外在负载突变时，汽轮发电机的转速和温度都将剧烈变化，机组超速造成转子机械部件产生过大机械应力，调节级汽温急剧下降对部件造成热冲击，通流部分蒸汽流量减少造成局部加热过快。机组低频率运行时对于低压级叶片的影响很大，可能使叶片进入共振区造成叶片断裂，影响汽轮发电机组的使用寿命。这些问题对核电站的安全稳定运行造成影响，降低了核电站微网的纵深防御性能。
发明内容
本发明是为了解决现有船载核电站微网中有较大的负荷突变时，核电站运行的稳定性、安全性差的问题，现提供一种基于超级电容的船载核电站微网架构。
本发明所述基于超级电容的船载核电站微网架构，包括：汽轮发电机组控制系统、超级电容储能控制系统、柴油发电机组控制系统和中央控制器；
汽轮发电机组控制系统、超级电容储能控制系统和柴油发电机组控制系统并联后为负载供电；
所述中央控制器用于根据负载的负荷变化和汽轮发电机组控制系统的运行状态，对汽轮发电机组控制系统、超级电容储能控制系统和柴油发电机组控制系统进行协调控制，保持为负载进行稳定供电。
进一步地，本发明中，当汽轮发电机组控制系统稳定运行，负载稳定时，中央控制器控制汽轮发电机组控制系统为负载供电的同时为超级电容储充电，直至超级电容充满电，停止向超级电容供电。
进一步地，本发明中，当汽轮发电机组控制系统发生故障时，中央控制器控制超级电容储能控制系统单独为负载供电，同时控制柴油发电机组控制系统开启，当柴油发电机组控制系统稳定运行，中央控制器控制柴油发电机组控制系统为负载供电，同时为超级电容储能控制系统充电。
进一步地，本发明中，当负载侧产生冲击负荷时，超级电容储能控制系统根据负载侧功率和汽轮发电机组控制系统输出功率，获取需要补偿的功率并进行输出。
进一步地，本发明中，汽轮发电机组控制系统包括汽轮机、发电机I、阀门I、汽轮机控制器和汽轮机发电机控制器；
汽轮机I用于将核反应的热能转化为机械能驱动发电机I进行发电；发电机I的交流电输出端同时与超级电容储能控制系统、柴油发电机组控制系统和负载并联；
汽轮机控制器利用汽轮机I输出轴实际转速、汽轮机I输出轴参考转速和负载的实时功率，计算汽轮机I驱动发电机I满足供电需求所需蒸汽量，根据所述蒸汽量计算阀门I的开度控制信号；利用所述开度控制信号控制至阀门I的开度；
所述阀门I用于控制汽轮机I输入的蒸汽量；
汽轮机发电机控制器利用发电机I的实时输出电压电流、总的交流母线电压电流和发电机I输出参考电压，计算发电机I的励磁电流，并利用励磁电流对发电机I的输出电压进行控制。
进一步地，本发明中，超级电容储能控制系统包括：AC/DC变换器、DC/DC变换桥、超级电容、AC/DC控制器、DC/DC控制器和功率计算模块；
AC/DC变换器的交流信号输入输出端同时与超级电容储能控制系统、柴油发电机组控制系统和负载并联；
AC/DC变换器的直流信号输入输出端连接DC/DC变换桥的一个信号输入输出端，DC/DC变换桥的另一个信号输入输出端通过直流电感连接超级电容的充放电端；
功率计算模块利用超级电容的充电电压电流或放电电压电流，计算超级电容的充电功率或放电功率，并将计算的功率传输至DC/DC控制器；
所述DC/DC控制器利用接收的功率、超级电容的输入或输出参考电压和直流变换参考功率，计算DC/DC变换的控制率，将所述DC/DC变换的控制率传输至DC/DC变换桥的控制信号输入端；
所述直流变换参考功率通过AC/DC控制器计算获得；
所述AC/DC控制器利用发电机I输出参考频率、发电机I输出参考电压、实时负载功率、发电机I的实时输出电压电流、总的交流母线电压电流、超级电容储能控制系统的输出电压电流或输入电压电流、超级电容储能控制系统的直流母线电压电流，计算直流变换桥参考功率和AC/DC变换器的控制率；并将AC/DC变换器的控制率传输至AC/DC变换器的控制信号输入端。
进一步地，本发明中，柴油发电机组控制系统包括发电机II、柴油机发电机控制器、柴油机、阀门II和柴油机控制器；
柴油机的输出轴转动带动发电机II发电，发电机II的交流电信号输出端与超级电容储能控制系统、汽轮发电机组控制系统和负载并联；
柴油机发电机控制器用于利用发电机II的输出参考电压、母线电压电流、发电机实时输出电压电流计算励磁电流，并利用励磁电流对发电机II的输出电压进行控制；
柴油机控制器利用发电机II的实时转速、负载实时功率和发电机II的参考转速，计算柴油发电机驱动发电机II满足供电需求所需柴油的量，根据所述柴油的量计算阀门II的开度控制信号；利用所述开度控制信号控制阀门II的开度。
本发明所具有的优点：(1)当主汽轮发电机组发生故障时在备用柴油发电机组启动接入前由超级电容储能系统供电，船载核电站实现了故障情况下的不间断供电，提高了船载核电站微网的纵深防御特性。(2)利用超级电容储能充放电的快速性对汽轮发电机组缓慢输出特性进行补偿，提高了船载核电站冲击负载下的瞬态电能质量；(3)可有效减小冲击负载对汽轮发电机组本体的热应力和机械应力，大大提高汽轮发电机组的使用寿命；(4)能够保证系统在较大的冲击负载情况下实现稳定运行，保证船载核电站微网频率和电压在规定范围内。本发明可应用于存在冲击性负载且需要汽轮机发电机组供电的领域，具有广泛的应用前景和较大的推广价值。
本发明针对汽轮发电机组故障、大负荷投切等事件造成的安全性和稳定性问题，加入超级电容储能系统，实现快速充放电和持续供电，抑制冲击负载对整个系统稳定性和发电质量所造成不利影响，实现汽轮发电机组故障停机到辅助的柴油发电机组启动的无缝衔接。能够大幅减小汽轮机本体的机械和热应力，增加汽轮机的使用寿命；能够保证系统的稳定运行，保证输出高质量的电能。对于提高船载核电站微网的纵深防御性能和核电站的安全稳定运行具有重要意义。
附图说明
图1为本发明所述基于超级电容的船载核电站微网架构结构示意图；图中，nGT为汽轮机输出轴实际转速，nGTref1为汽轮机输出轴参考转速，vmref为发电机I(102)输出参考电压，vMGref为发电机I输出参考电压,fMGref为发电机I输出参考频率,PL为负载实时功率，vSCref为超级电容的输入或输出参考电压，vDGref为发电机II的输出参考电压，nGTref2为采油机输出轴参考转速；
图2是具体实施例所述接入超级电容储能系统的微网系统功率流图；图中，Pg为核燃料提供的热能功率，Pm为汽轮机做工的机械功率，PGTG为汽轮发电机输出功率，PSE为超级电容储能控制系统输出的功率，PGTloss为汽轮机功率损耗，Pmloss为发电机功率损耗，Pdc为超级电容储能系统直流母线侧功率,PSC为超级电容储能系统输出功率,PSEloss为超级电容储能系统输出功率损耗,ηGT为汽轮机的效率，ηm为发电机I的效率，ηSE超级电容储能系统效率；
图3为具体实施例的超级电容储能系统拓扑结构图；
图4为具体实施例的系统总控制框图，图中，idref为d轴参考电流，iqref为q轴参考电流，imax为电流限幅值，id为d轴电流，iq为q轴电流，uq为q轴电压，ud为d轴电压，iq为q轴电流低频分量，ω为实测角频率，ωref为参考角频率，Smax为视在功率最大值。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于超级电容的船载核电站微网架构，包括：汽轮发电机组控制系统1、超级电容储能控制系统2、柴油发电机组控制系统3和中央控制器4；
汽轮发电机组控制系统1、超级电容储能控制系统2和柴油发电机组控制系统3并联后为负载供电；
所述中央控制器4用于根据负载的负荷变化和汽轮发电机组控制系统1的运行状态，对汽轮发电机组控制系统1、超级电容储能控制系统2和柴油发电机组控制系统3进行协调控制，保持为负载进行稳定供电。
进一步地，本发明中，当汽轮发电机组控制系统1稳定运行，负载稳定时，中央控制器4控制汽轮发电机组控制系统1为负载供电的同时为超级电容储充电，直至超级电容充满电，停止向超级电容供电。
进一步地，本发明中，当汽轮发电机组控制系统1发生故障时，中央控制器4控制超级电容储能控制系统2单独为负载供电，同时控制柴油发电机组控制系统3开启，当柴油发电机组控制系统3稳定运行，中央控制器4控制柴油发电机组控制系统3为负载供电，同时为超级电容储能控制系统2充电。
进一步地，本发明中，当负载侧产生冲击负荷时，超级电容储能控制系统2根据负载侧功率和汽轮发电机组控制系统1输出功率，获取需要补偿的功率并进行输出。
本发明在正常工况下，汽轮发电机为电网提供能量。汽轮发电机发生故障停机时由超级电容储能系统独立向微网提供能量，同时启动柴油发电机组，当柴油发电机组稳定运行后，柴油发电机组投入供电。当微网中存在大负荷扰动时会造成电网频率和电压跌落，由于汽轮发电机的机电时间常数大，需花费很长时间才能将频率和电压提升到正常值。当接入超级电容储能系统后，负载突变时，能量由超级电容储能系统和汽轮发电机共同提供，由于超级电容储能系统的电气时间常数远小于汽轮发电机的机电时间常数，电网频率和电压将不会偏离允许范围。
进一步地，本发明中，汽轮发电机组控制系统1包括汽轮机I101、发电机I102、阀门I103、汽轮机控制器104和汽轮机发电机控制器105；
汽轮机I101用于将核反应的热能转化为机械能驱动发电机I102进行发电；发电机I102的交流电输出端同时与超级电容储能控制系统2、柴油发电机组控制系统3和负载并联；
汽轮机控制器104利用汽轮机I101输出轴实际转速、汽轮机I101输出轴参考转速和负载的实时功率，计算汽轮机I101驱动发电机I102满足供电需求所需蒸汽量，根据所述蒸汽量计算阀门I103的开度控制信号；利用所述开度控制信号控制至阀门I103的开度；
所述阀门I103用于控制汽轮机I101输入的蒸汽量；
汽轮机发电机控制器105利用发电机I102的实时输出电压电流、总的交流母线电压电流和发电机I输出参考电压，计算发电机I102的励磁电流，并利用励磁电流对发电机I102的输出电压进行控制。
进一步地，本发明中，超级电容储能控制系统2包括：AC/DC变换器201、DC/DC变换桥202、超级电容203、AC/DC控制器204、DC/DC控制器205和功率计算模块206；
AC/DC变换器201的交流信号输入输出端同时与超级电容储能控制系统2、柴油发电机组控制系统3和负载并联；
AC/DC变换器201的直流信号输入输出端连接DC/DC变换桥202的一个信号输入输出端，DC/DC变换桥202的另一个信号输入输出端通过直流电感连接超级电容203的充放电端；
功率计算模块206利用超级电容203的充电电压电流或放电电压电流，计算超级电容203的充电功率或放电功率，并将计算的功率传输至DC/DC控制器205；
所述DC/DC控制器205利用接收的功率、超级电容的输入或输出参考电压和直流变换参考功率，计算DC/DC变换的控制率，将所述DC/DC变换的控制率传输至DC/DC变换桥202的控制信号输入端；
所述直流变换参考功率通过AC/DC控制器204计算获得；
所述AC/DC控制器204利用发电机I输出参考频率、发电机I输出参考电压、负载实时功率、发电机I的实时输出电压电流、总的交流母线电压电流、超级电容储能控制系统2的输出电压电流或输入电压电流、超级电容储能控制系统2的直流母线电压电流，计算直流变换桥参考功率和AC/DC变换器201的控制率；并将AC/DC变换器201的控制率传输至AC/DC变换器201的控制信号输入端。
进一步地，本发明中，柴油发电机组控制系统3包括发电机II301、柴油机发电机控制器302、柴油机303、阀门II304和柴油机控制器305；
柴油机303的输出轴转动带动发电机II301发电，发电机II301的交流电信号输出端与超级电容储能控制系统2、汽轮发电机组控制系统1和负载并联；
柴油机发电机控制器302用于利用发电机II的输出参考电压、母线电压电流、发电机实时输出电压电流计算励磁电流，并利用励磁电流对发电机II301的输出电压进行控制；
柴油机控制器305利用发电机II的实时转速、负载实时功率和发电机II的参考转速，计算柴油发电机(303)驱动发电机II301满足供电需求所需柴油的量，根据所述柴油的量计算阀门II304的开度控制信号；利用所述开度控制信号控制阀门II304的开度。
本发明中汽轮机控制器通过阀门I开度调整对蒸汽流量控制，实现对汽轮机的转速闭环控制。汽轮机发电机控制器通过调整励磁电流实现对汽轮机发电机I的输出电压闭环控制。AC/DC控制器通过调整占空比实现对AC/DC变换器的输入或输出功率的控制,DC/DC控制器通过调整占空比实现对DC/DC变换器的输入或输出功率的控制，实现对超级电容的充放电控制。柴油机控制器通过燃料流量调整实现对柴油机的转速闭环控制。柴油机发电机控制器通过调整励磁电流实现对柴油机发电机的输出电压闭环控制。
当汽轮机或汽轮机发电机发生故障时，由中央控制器进行协调控制，起动备用柴油机，由于柴油机输出功率达到满额状态需经历一段时间，负载功率与柴油机的功率差额由超级电容储能系统提供。AC/DC变换器的控制目标是在超级电容储能系统放电和充电过程中实现有效的直流-交流和交流-直流变换。
当汽轮机发电机组出现故障时，中央空控制器控制AC/DC变换器转变工作模式，由并网模式转为孤岛模式，三相交流微网由发电机I供电无缝切换为AC/DC变换器供电，AC/DC变换器为船载核电站微网中的主泵等重要负荷提供电能，AC/DC变换器实现对三相交流微网电压的控制,DC/DC变换器的控制目标是稳定直流母线电压，将超级电容的宽电压变化的电能转变为固定直流母线电压的直流电能。柴油机和柴油机发电机在中央控制器的协调控制下进行启动，当进入稳定运行状态时并入三相交流微网中。在中央控制器的统一控制下AC/DC变换器转变工作模式，由孤岛运行转变为并网运行，DC/DC变换器的控制目标转变为向超级电容充电直到额定电压。三相交流微网实现由超级电容储能系统供电向柴油机发电机组供电的转变。基于超级电容储能系统实现了汽轮机发电机组故障停机向柴油发电机组供电的平稳过渡，三相交流微网实现无中断、无波动持续供电。
当汽轮发电机组正常运行时，三相交流微网中有冲击负荷时，在中央控制器的协调控制下，AC/DC控制器能够辨识冲击负荷，根据汽轮机冲击负荷特性规律AC/DC控制器控制AC/DC变换器输出快速变化的功率对冲击负荷高频成分进行补偿。汽轮机只需响应冲击负荷中缓慢变化的功率成分。三相交流电网的频率和电压波动较小，基于超级电容储能系统实现冲击负荷下交流微网的平稳运行。当产生冲击负荷时,AC/DC控制器能够辨识冲击负荷的方法为：AC/DC控制器根据检测的汽轮发电机系统和负载侧的输出电压和电流，计算负载和汽轮发电机组的输出功率，然后根据功率差额确定超级电容储能系统所需输出功率，进而对超级电容储能系统进行控制。
船载核电站的具体实施过程，正常情况下主要供电的汽轮发电机组运行，辅助柴油发电机组停机，输入汽轮发电机组的能量源为热能，热能是由核能转变而来，一部分热能推动动栅做功转化为机械能，另一部分热能包含在汽轮排气中。同步发电机将机械能转换成交流电能，交流电能可供各种负载使用。超级电容储能系统对微网状态进行实时监控，当发生主汽轮发电机组故障或大比例冲击负荷扰动时超级电容储能系统进行瞬时功率平衡。接入超级电容储能系统的微网能量转换过程功率流图如图2所示，整个能量转换过程，从最初的核能转换为最终的电能经过了四种不同能量形态(核能、热能、机械能、电能)的转换，其中,电能环节在超级电容储能系统中经过两次转换。为了满足汽轮发电机组故障和大比例负荷冲击扰动的需求，每次能量转换都需要超级电容储能系统做出合理的功率控制。
超级电容系统的主电路采用电压型桥式电路，其基本结构如图3所示。由图可知，电能质量调节系统由下列几部分组成：(1)直流侧超级电容储能单元，其作用是为电能质量调节系统提供直流电压支撑以及有功功率补偿时的能量；(2)电压型逆变器VSI，其作用是将超级电容两端的直流电压逆变到交流侧，得到所需幅值和相位的交流电压；(3)交流侧电感，其作用主要是联接交流侧电网电压与VSI(电压型逆变器)交流侧电压，滤除VSI交流侧PWM谐波。(4)升压变压器(图中未画出)，将逆变得到的三相电压经升压后与船舶微电网相连。在平衡三相电路中，三相瞬时功率中不含有系统无功功率，其值等于三相有功功率之和。整个系统的无功能量不在电源与负载之间交换，只在三相中的各相之间交换传递，因此在理想状态下只进行无功补偿时，电能质量调节系统的直流侧可以不设储能元件。但是为了进行动态有功功率补偿及有源滤波，电能质量调节系统在提供无功能量的同时还需提供有功能量，所以直流侧需要设置超级电容来储存和提供有功能量。
系统的总的控制框图如图4所示。超级电容储能系统电能质量控制模式可以根据补偿有功功率的大小分为电能质量控制模式1和电能质量控制模式2，两种模式分别适用于主汽轮发电机组正常和主汽轮发电机组故障工况。超级电容储能系统电能质量调节模式在汽轮发电机组状态时，进行无功补偿时就是控制VSI成为一个幅值和相位都可控的可控电压源，通过交流侧滤波电抗连接电网后超级电容储能系统加上滤波电抗一起作为一个可控电流源，输出负载所需要的无功电流。动态无功补偿可以提高系统稳定性，改善系统的动态和静态品质，提高功率因数。
在电能质量控制模式2时，超级电容储能系统独自供电，采用的是针对负荷的无功负荷进行补偿，其目的是提高整个系统的功率因数，改善柴油发电机组输出电压质量。动态有功功率补偿的基本思路是：检测到负载突变时，在初始阶段，将负载的阶跃部分由超级电容储能系统提供。同时，逐渐减小补偿侧的有功功率输出，对于柴油发电机组来讲，承受的是一个较小变化率的负载，其动态电压跌落将明显减小。在系统稳态时，电能质量调节系统不输出有功功率的平均分量，避免了超级电容连续为负载供电的问题。利用高通滤波器的微分特性和暂态过程的e负指数衰减特性，可以同时实现阶跃负载的检测和暂态过程的有功功率衰减输出，因此提出将负载有功电流经过高通滤波器来获得所需补偿有功电流的控制策略。当遇到负载有功功率突变时，系统的扰动响应增大，从而引起发电机组转速和输出电压跌落。因此考虑采用超级电容储能系统利用动态有功功率补偿的方式在负载有功功率突变的初期全额输出负载有功突变量，吸收负载突变带来的冲击，然后逐步减小补偿输出，逐渐将负载加到发电机组上。这样经过动态有功功率补偿后，对于发电机组来说，负载有功功率不再是冲击性的，而是逐渐上升的。电能质量调节系统改变了负载的特性，吸收了冲击性有功负载，降低了发电机组转速和输出电压的跌落。
锁相环是一种自动锁定输入信号频率变化的闭环系统。本发明所述系统中采用了基于同步坐标变换的锁相环技术(SRF-PLL)跟踪发电机组输出电压的相位，为dq坐标变换提供所需的角度信号。基于同步坐标变换的锁相环基本原理：利用dq同步坐标变换将三相电网电压变换到两相旋转坐标系下，通过PI调节器调节锁相环的输入电压相量和输出电压相量之间的相位差，使得它们之间的相位差为零，实现对输入电压相量的相位跟踪。有效的提高了微电网的稳定性。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。
Claims (7)
1.基于超级电容的船载核电站微网架构，其特征在于，包括：汽轮发电机组控制系统(1)、超级电容储能控制系统(2)、柴油发电机组控制系统(3)和中央控制器(4)；
汽轮发电机组控制系统(1)、超级电容储能控制系统(2)和柴油发电机组控制系统(3)并联后为负载供电；
所述中央控制器(4)用于根据负载的负荷变化和汽轮发电机组控制系统(1)的运行状态，对汽轮发电机组控制系统(1)、超级电容储能控制系统(2)和柴油发电机组控制系统(3)进行协调控制，保持为负载进行稳定供电。
2.根据权利要求1所述的基于超级电容的船载核电站微网架构，其特征在于，当汽轮发电机组控制系统(1)稳定运行，负载稳定时，中央控制器(4)控制汽轮发电机组控制系统(1)为负载供电的同时为超级电容储能控制系统(2)充电，直至超级电容充满电，停止向超级电容供电。
3.根据权利要求1所述的基于超级电容的船载核电站微网架构，其特征在于，当汽轮发电机组控制系统(1)发生故障时，中央控制器(4)控制超级电容储能控制系统(2)单独为负载供电，同时控制柴油发电机组控制系统(3)开启，当柴油发电机组控制系统(3)稳定运行，中央控制器(4)控制柴油发电机组控制系统(3)为负载供电，同时为超级电容储能控制系统(2)充电。
4.根据权利要求1所述的基于超级电容的船载核电站微网架构，其特征在于，当负载侧产生冲击负荷时，超级电容储能控制系统(2)根据负载侧功率和汽轮发电机组控制系统(1)输出功率，获取需要补偿的功率并进行输出。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的基于超级电容的船载核电站微网架构，其特征在于，汽轮发电机组控制系统(1)包括汽轮机(101)、发电机I(102)、阀门I(103)、汽轮机控制器(104)和汽轮机发电机控制器(105)；
汽轮机I(101)用于将核反应的热能转化为机械能驱动发电机I(102)进行发电；发电机I(102)的交流电输出端同时与超级电容储能控制系统(2)、柴油发电机组控制系统(3)和负载并联；
汽轮机控制器(104)利用汽轮机I(101)输出轴实际转速、汽轮机I输出轴参考转速和负载的实时功率，计算汽轮机I(101)驱动发电机I(102)满足供电需求所需蒸汽量，根据所述蒸汽量计算阀门I(103)的开度控制信号；利用所述开度控制信号控制至阀门I(103)的开度；
所述阀门I(103)用于控制汽轮机I(101)输入的蒸汽量；
汽轮机发电机控制器(105)利用发电机I(102)的实时输出电压电流、总的交流母线电压电流和发电机I输出参考电压，计算发电机I(102)的励磁电流，并利用励磁电流对发电机I(102)的输出电压进行控制。
6.根据权利要求1、2或3所述的基于超级电容的船载核电站微网架构，其特征在于，超级电容储能控制系统(2)包括：AC/DC变换器(201)、DC/DC变换桥(202)、超级电容(203)、AC/DC控制器(204)、DC/DC控制器(205)和功率计算模块(206)；
AC/DC变换器(201)的交流信号输入输出端同时与超级电容储能控制系统(2)、柴油发电机组控制系统(3)和负载并联；
AC/DC变换器(201)的直流信号输入输出端连接DC/DC变换桥(202)的一个信号输入输出端，DC/DC变换桥(202)的另一个信号输入输出端通过直流电感连接超级电容(203)的充放电端；
功率计算模块(206)利用超级电容(203)的充电电压电流或放电电压电流，计算超级电容(203)的充电功率或放电功率，并将计算的功率传输至DC/DC控制器(205)；
所述DC/DC控制器(205)利用接收的超级电容(203)的充电功率或放电功率、输入或输出参考电压和直流变换参考功率，计算DC/DC变换的控制率，将所述DC/DC变换的控制率传输至DC/DC变换桥(202)的控制信号输入端；
所述直流变换参考功率通过AC/DC控制器(204)计算获得；
所述AC/DC控制器(204)利用发电机I的输出参考频率、实时负载功率、发电机I的实时输出电压电流、总的交流母线电压电流、超级电容储能控制系统(2)的输出电压电流或输入电压电流、超级电容储能控制系统(2)的直流母线电压电流，计算直流变换桥参考功率和AC/DC变换器(201)的控制率；并将AC/DC变换器(201)的控制率传输至AC/DC变换器(201)的控制信号输入端。
7.根据权利要求1、2或3所述的基于超级电容的船载核电站微网架构，其特征在于，柴油发电机组控制系统(3)包括发电机II(301)、柴油机发电机控制器(302)、柴油机(303)、阀门II(304)和柴油机控制器(305)；
柴油机(303)的输出轴转动带动发电机II(301)发电，发电机II(301)的交流电信号输出端与超级电容储能控制系统(2)、汽轮发电机组控制系统(1)和负载并联；
柴油机发电机控制器(302)用于利用发电机II(301)的输出参考电压、母线电压电流、发电机II(301)实时输出电压电流计算励磁电流，并利用励磁电流对发电机II(301)的输出电压进行控制；
柴油机控制器(305)利用发电机II的实时转速、负载实时功率和发电机II的参考转速，计算柴油发电机(303)驱动发电机II(301)满足供电需求所需柴油的量，根据所述柴油的量计算阀门II(304)的开度控制信号；利用所述开度控制信号控制阀门II(304)的开度。
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