CN204886329U - 船舶锂电池储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种船舶锂电池储能系统，包括：岸电(21)、隔离变压器(22)、可控整流AC/DC单元(23)、锂电池储能单元(24)、并网型可控双向DC/DC单元(25)以及电池管理单元。优点为：可稳定直流母线电压，提高向船舶用电设备的供电质量，即：直流母线电压升高超过上限时，通过并网型可控双向DC/DC单元向锂电池储能单元充电；直流母线电压低于下限时，锂电池储能单元通过并网型可控双向DC/DC单元放电；通过锂电池储能单元和并网型可控双向DC/DC单元稳定了直流母线电压，解决风能太阳能发电不稳定问题，保持清洁能源储备充足的状态，为直流母线稳压创造有利条件。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种储能系统，具体涉及一种船舶锂电池储能系统。
背景技术
因世界经济增长缓慢和航运业运量过剩矛盾的双重影响，船舶营运面临着前所未有的持续低迷。高昂的燃油成本、日渐走低的投资回报率、船舶运力过剩、日渐严格的环保法规，国际海事组织(IMO)的能效指数(EEOI)限制等等，均对船舶营运带来了诸多挑战。目前，全球船舶每年消耗的燃油约5亿吨，国际海事组织(IMO)估计，如果不采用新的节能技术，到2020年，船舶能耗将上升38％—72％，每年排放CO2达16亿吨，NOx3000万吨，占全球排放量的4％。船舶营运的背景是全球变暖的气候变化趋势、国际公约法规推动的低碳经济，油价及IMO规范催生新的节能技术、行业竞争和成本控制。因此，船舶节省燃油已成为航运界降本增效、节能减排、提高竞争力的重要手段。
另一方面，石化能源的限制，全球气候变暖，控制温室气体排放、保护大气环境已引起全球的普遍关注，为促进低碳经济的发展，节能减排已成为国际社会的共同责任、高度关注的重点领域之一和基本国策。船舶运输是石油消费的重点行业，也是温室效应气体(GHG)和大气污染排放的重要来源之一，与绿色船舶技术相关的国际规范公约等强制性文件的出现，促进船舶节省燃油是缓解能源环境压力的必然选择之一。环保型船舶动力装置的研究力度日益加大，进展引人瞩目，目前，已相继出现船舶采用风能或太阳能供电方式。
然而，当船舶采用风能、太阳能或风能太阳能联合供电时，普遍具有供电不稳定问题，从而降低向船舶用电设备供电质量。如何有效解决上述问题，具有重要意义。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种船舶锂电池储能系统，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种船舶锂电池储能系统，包括：岸电(21)、隔离变压器(22)、可控整流AC/DC单元(23)、锂电池储能单元(24)、并网型可控双向DC/DC单元(25)以及电池管理单元；
所述岸电(21)经所述隔离变压器(22)后，连接到所述可控整流AC/DC单元(23)的一端；所述可控整流AC/DC单元(23)的另一端连接到所述锂电池储能单元(24)的一端，所述锂电池储能单元(24)的另一端通过所述并网型可控双向DC/DC单元(25)连接到船舶供电的直流母线排(26)；
所述电池管理单元包括：直流母线电能检测设备和控制电路板；所述直流母线电能检测设备的输入端与所述直流母线排(26)连接，所述直流母线电能检测设备的输出端连接到所述控制电路板的输入端，所述控制电路板的第一输出端连接到所述并网型可控双向DC/DC单元(25)的充放电控制接口；所述控制电路板的第二输出端连接到所述锂电池储能单元(24)的均衡调节控制接口。
优选的，还包括岸电开关(27)；
所述岸电开关(27)安装在所述岸电(21)和所述隔离变压器(22)之间。
优选的，所述直流母线电能检测设备为直流母线电流检测传感器和/或直流母线电压检测传感器。
本实用新型提供的船舶锂电池储能系统具有以下优点：
可稳定直流母线电压，提高向船舶用电设备的供电质量，即：直流母线电压升高超过上限时，通过并网型可控双向DC/DC单元向锂电池储能单元充电；直流母线电压低于下限时，锂电池储能单元通过并网型可控双向DC/DC单元放电；通过锂电池储能单元和并网型可控双向DC/DC单元稳定了直流母线电压，解决风能太阳能发电不稳定问题，保持清洁能源储备充足的状态，为直流母线稳压创造有利条件。
附图说明
图1为本实用新型提供的船舶锂电池储能系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明：
结合图1，本实用新型提供一种船舶锂电池储能系统，可有效稳定直流母线电压，具体的，包括：岸电21、隔离变压器22、可控整流AC/DC单元23、锂电池储能单元24、并网型可控双向DC/DC单元25以及电池管理单元；在岸电21和隔离变压器22之间可安装岸电开关27；
岸电21经隔离变压器22后，连接到可控整流AC/DC单元23的一端；可控整流AC/DC单元23的另一端连接到锂电池储能单元24的一端，锂电池储能单元24的另一端通过并网型可控双向DC/DC单元25连接到船舶供电的直流母线排26；
电池管理单元包括：直流母线电能检测设备和控制电路板；其中，直流母线电能检测设备为直流母线电流检测传感器和/或直流母线电压检测传感器。直流母线电能检测设备的输入端与直流母线排26连接，直流母线电能检测设备的输出端连接到控制电路板的输入端，控制电路板的第一输出端连接到并网型可控双向DC/DC单元25的充放电控制接口；控制电路板的第二输出端连接到锂电池储能单元24的均衡调节控制接口。
本实用新型提供的船舶锂电池储能系统，其工作原理为：
船舶靠岸装卸货期间，船舶接岸电，一方面取代船舶电站为全船供电；另一方面通过岸电开关ACB、隔离变压器、可控整流AC/DC单元向给锂电池储能单元储能，直至充满为止。当船舶离岸后，锂电池储能单元所储存的电能可适时释放出来，经并网型可控双向DC/DC单元到直流母线，为船舶电力所用。并网型可控双向DC/DC单元用于稳压直流母线，保证直流母线电压保持在120VDC±5DC上。
可见，本实用新型中，配置接岸电的装置，利用船舶靠岸期间给蓄电池蓄能。蓄电池采用锂电池，可快速充放电，满足船舶电站较高的动态特性及船级社规范的标准，解决特殊天气情况下(如持续阴雨天或无风天气或波浪较小)的电力供给问题。另外，配置并网型可控双向DC/DC单元，根据直流母线状态，即可给蓄电池充电，也可给蓄电池放电。蓄电池容量储备，船舶靠岸后接岸电储能用。
本实用新型中，电池管理单元BMS的功能为：
(1)电池管理单元的控制电路板的第一输出端连接到并网型可控双向DC/DC单元25的充放电控制接口，可根据直流母线状况实时调整并网型可控双向DC/DC单元的充放电状态，稳定电压，降低太阳能和风能输出功率变化对船舶电网的冲击。
(2)电池管理单元的控制电路板的第二输出端连接到锂电池储能单元24的均衡调节控制接口，可避免因单体模块电池特性差异较大而引起整组电池性能和寿命下降。
具体的，电池管理单元可检测单体电池电压、电池组端电压和测量单体电池内阻；进行电能计量并准确预测电池组剩余容量；具有过压、欠压和差压报警功能，能准确查找故障电池。
电池管理单元具有彩色触摸屏显示，显示蓄电池组中每节电池编号及其数据、显示故障历史纪录，显示数据清晰易读，易于操作；具备声光报警功能，当有电池异常(包括电池电压过高、过低、蓄电池组任意一点开路、电池短路等)时，能够提供声光报警信号且能自动辨识并显示异常电池编号；具有RS485通讯接口，能将电池组电压、故障历史纪录等参数上传至集中监视器。每个电池电压测量端口均采用数字化触点进行隔离确保系统安全稳定运行；可连续长期工作，具有通用性。
本实用新型设计的锂电池储能系统，还具有以下特点：
(1)使用寿命大于10000次；在充放电过程中外部遇明火、撞击、雷电、短路、过充放等各种意外因素，不应发生燃烧或爆炸；蓄电池正、负极端子有明显标志，便于连接；池组壳体、外盖不得有变形、裂纹及污迹，标识清晰；电池组应具备完整安装连接材料，并提供电池输出端的接线铜排；电池组所配金属钢架或柜体应具有较强钢框并预留对地面安装固定孔。
(2)锂电池储能系统在风光能离网运行状态时，能由并网到离网平滑过渡提供基准电压，并可作为备用电源为船舶负荷供电；
(3)锂电池储能系统包括锂电池及带有通讯功能的电池管理系统BMS，储能电池柜有良好的通风散热设计，BMS能与船舶电站PMS、电能质量监控与管理模块实时通讯，并接受电能质量监控与管理模块的调度；
(4)锂电池储能系统自动化运行，运行状态可视化，锂电池组的布置和安装方便施工、调试、维护和检修；
(5)锂电池储能系统采用室内机柜安装方式，所选产品船级社标准，有产品序列号及检测报告等，所有原材料等应可追溯来源。
综上所述，本实用新型提供的船舶锂电池储能系统具有以下优点：
(1)可稳定直流母线电压，即：直流母线电压升高超过上限时，通过并网型可控双向DC/DC单元向锂电池储能单元充电；直流母线电压低于下限时，锂电池储能单元通过并网型可控双向DC/DC单元放电；通过锂电池储能单元和并网型可控双向DC/DC单元稳定了直流母线电压，解决风能太阳能发电不稳定问题，保持清洁能源储备充足的状态，为直流母线稳压创造有利条件。
(2)在船舶靠港期间，通过岸电进行储能，可减少船舶柴油发电机的油耗。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种船舶锂电池储能系统，其特征在于，包括：岸电(21)、隔离变压器(22)、可控整流AC/DC单元(23)、锂电池储能单元(24)、并网型可控双向DC/DC单元(25)以及电池管理单元；
所述岸电(21)经所述隔离变压器(22)后，连接到所述可控整流AC/DC单元(23)的一端；所述可控整流AC/DC单元(23)的另一端连接到所述锂电池储能单元(24)的一端，所述锂电池储能单元(24)的另一端通过所述并网型可控双向DC/DC单元(25)连接到船舶供电的直流母线排(26)；
所述电池管理单元包括：直流母线电能检测设备和控制电路板；所述直流母线电能检测设备的输入端与所述直流母线排(26)连接，所述直流母线电能检测设备的输出端连接到所述控制电路板的输入端，所述控制电路板的第一输出端连接到所述并网型可控双向DC/DC单元(25)的充放电控制接口；所述控制电路板的第二输出端连接到所述锂电池储能单元(24)的均衡调节控制接口。
2.根据权利要求1所述的船舶锂电池储能系统，其特征在于，还包括岸电开关(27)；
所述岸电开关(27)安装在所述岸电(21)和所述隔离变压器(22)之间。
3.根据权利要求1所述的船舶锂电池储能系统，其特征在于，所述直流母线电能检测设备为直流母线电流检测传感器和/或直流母线电压检测传感器。
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