CN205070420U - 一种岸电电源系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种岸电电源系统，包括用于连接交流电网的第一AC/DC转换装置，第一AC/DC转换装置连接直流母线，船舶电力系统连接直流母线，直流母线为微网直流母线，岸电电源系统还包括分布式发电电源，分布式发电电源的直流输出端或者通过交直流转换后的直流端连接微网直流母线。该岸电电源系统中，能够提供输入供电的不止有交流电网，而且还有分布式发电电源，交流电网和分布式发电电源共同为船舶电力系统供电，满足电能的良好供应，杜绝了交流电网出现故障而带来的供电中断的情况，防止为港口码头带来的严重后果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种岸电电源系统，具体为一种使用在港口或者修造船厂的岸电电源系统。
背景技术
港口吞吐能力与船厂造船能力，是国家实力和科技水准的重要标志，一方面，航运事业的发展为我国进出口贸易的扩大和国民经济的平稳快速发展提供了强有力的物质基础，而另一方面，越来越多的船舶在我国建造和靠泊，也给我国港口和修造船厂的可持续健康发展带来巨大压力，压力主要体现在以下几方面：1、温室气体排放：船舶靠港时一般采用船用柴油发电机自行发电，而柴油机工作时会向空中排放大量的温室气体，例如二氧化碳，氮氧化物等。根据国际海事组织(IMO)的数据显示，全世界以柴油为动力的各类舰船每年向大气排放1000万吨氮氧化物和850万吨硫氧化物。2、噪音污染：当船舶自行发电时，柴油机运行会产生大量的噪音和振动，长时间运行，对现场工作人员和周围生态环境都会产生不良影响；此外，传统的旋转式岸电电源通常采用同步或异步电动机带动发电机运行，不仅需要专人维护，并且噪音大，效率低，性能较差。3、能源消耗：利用发电机或者火力进行发电时，需要消耗很多的不可再生资源。
为了在船舶靠港时为船舶提供必需的电能，目前，每个港口都设有专门为船舶供电的港口供电系统，使用港口供电系统能够避免船舶自行发电，相应地，也避免了上述带来的三种问题。现有的港口供电系统使用交流电网为船舶提供必需的电能，交流电网通过变频装置将固定电压和频率的交流电转换为频率可调、电压可调的交流电，然后输出给岸电电源，供船舶或者修造船厂使用。如申请号为201110062349.4的中国专利申请文件中公开了一种港口供电系统，交流电网通过变频装置输出频率可调、电压可调的交流电，以供使用。该供电系统只有一种电能输入——交流电网，但是由于港口码头的环境是高温、高湿、高腐蚀性，且常常会有大负荷冲击，另外，船舶用电负载分为连续使用的负载、短时或者重复短时使用的负载、偶然短时使用的负载等，所以，船舶用电，也就是港口供电系统需要具有很高的技术要求，并且还要能够保证良好的供电，以保证应对各种类型的负载以及恶劣的环境。但是上述申请文件中公开的供电系统，只有一种类型的电能输入，所以其很难保证电能的良好供应，一旦交流电网出现故障而造成供电中断，这会带给港口码头非常严重的后果。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种岸电电源系统，用以解决现有的供电系统无法保证有效供电的问题。
为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种岸电电源系统，包括用于连接交流电网的第一AC/DC转换装置，所述第一AC/DC转换装置连接直流母线，船舶电力系统连接直流母线，所述直流母线为微网直流母线，所述岸电电源系统还包括分布式发电电源，所述分布式发电电源的直流输出端或者通过交直流转换后的直流端连接所述微网直流母线。
所述分布式发电电源包括水利发电系统和/或至少一种新能源发电系统，所述新能源发电系统为风力发电系统或者光伏发电系统。
所述岸电电源系统还包括储能装置，所述储能装置连接所述微网直流母线。
所述分布式发电电源由风力发电系统、光伏发电系统和水利发电系统组成，所述风力发电系统通过第二AC/DC转换装置连接微网直流母线，所述光伏发电系统通过第一DC/DC转换装置连接微网直流母线，所述水利发电系统通过第三AC/DC转换装置连接微网直流母线。
所述岸电电源系统还包括直流负载和交流负载，所述直流负载通过第二DC/DC转换装置连接所述微网直流母线，所述交流负载通过第二DC/AC转换装置连接所述微网直流母线。
本实用新型提供的岸电电源系统中，能够提供输入供电的不止有交流电网，而且还有分布式发电电源，交流电网和分布式发电电源共同为船舶电力系统供电，满足电能的良好供应，杜绝了交流电网出现故障而带来的供电中断的情况，防止为港口码头带来的严重后果。而且，在港口或者修造船厂等沿海区域，分布式发电电源：比如说，风力发电、光伏发电和水利发电所需的资源都比较丰富，该电源系统能够充分利用港口或者修造船厂附近的可利用能源，取电方便，使用便捷；另外，这些能源是可再生资源，其不像化石能源那样不再生，也不会造成环境的污染，符合国家对建设环境健康、资源合理利用、低能耗、低污染的新型港口的要求，对建设在环境保护和经济利益之间获得良好平衡的健康可持续发展的港口，具有重要的意义。
附图说明
图1是岸电电源系统的结构示意图；
图2是PWM电压源型逆变器的结构示意图；
图3是岸电电源系统的网络架构结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示的一种岸电电源系统，包括交流电网、第一AC/DC转换装置、第一DC/AC转换装置、微网直流母线、储能装置、分布式发电电源和船舶电力系统，交流电网依次通过第一AC/DC转换装置和第一DC/AC转换装置连接船舶电力系统的输入端，其中，第一AC/DC转换装置的输出端微网直流母线，储能装置也连接微网直流母线。分布式发电电源包括至少一个新能源发电系统和/或水利发电系统，新能源发电系统为风力发电系统或光伏发电系统，本实施例以分布式发电电源由风力发电系统、光伏发电系统和水利发电系统组成。风力发电系统通过第二AC/DC转换装置连接直流母线；光伏发电系统通过第第一DC/DC转换装置连接直流母线，水利发电系统通过第三AC/DC转换装置连接直流母线。也就是说，分布式发电电源为风力发电系统、光伏发电系统和水利发电系统中的至少一个，但是不管分布式发电电源的个数是什么，其直流输出端连接直流母线，如果其输出端为交流，例如风力发电系统，需要通过交直流转换装置连接直流母线。当然，分布式发电电源还可以是其他类型的发电系统。
为了给港口或者修造船厂中的其他负载供电，比如说取暖设备或者其他生活电器，直流母线需要连接其他直流负载或者交流负载，直流负载通过第二DC/DC转换装置连接直流母线，交流负载通过第二DC/AC转换装置连接直流母线。
其中，连接交流电网的第一AC/DC转换装置为前级大功率AC/DC双向逆变器，在并网模式下，其主要功能稳定直流母线电压，在分布式发电电源发电量不满足系统使用时，为系统内负荷、储能、岸电提供能量，同时当系统内分布式发电电源发电量大于负荷时，还可以将多余的能量反向输送至交流电网。
分布式发电电源为负载和船舶电力系统提供电能，或者通过前级大功率AC/DC双向逆变器为交流电网输送电能。
储能装置为大容量电池或者超级电容等，主要调节分布式发电电源、负荷、船舶电力系统之间能量交换，优先利用分布式发电电源和存储的能量提供至负载和船舶电力系统，同时还可以将多余的能量存储。使用储能装置能够进行能量的调节，这是一种优化的实施方式，作为其他的实施例，该岸电电源系统还可以不包括储能装置。
船舶电力系统用于为船舶中的用电设备供电，如图2所示，其为一种PWM电压源型逆变器，采用三相全桥电路拓扑结构，其输出的交流电压和频率可独立设置，满足低压不同船舶供电需求。该逆变器的交流侧设置LCL滤波器、主接触器、EMI滤波器。而且交流侧也可通过隔离变压器接入低压或中压配电网。
集装箱船等大型船舶配电电压大部分釆用低压440V，不到10％釆用6.6kV供电，且部分可兼容低压440V供电，船舶的用电设备所用电网的频率主流为60Hz，绝大部分船舶靠港停驶期间用电功率小于3MVA。定义以下描述中，低压船舶特指船舶主配电采用440V供电的船舶，低压岸电指上船电压为440V岸电，高压船舶特指船舶主配电釆用6.6kV及其以上电压供电的船舶，高压岸电指上船电压为6.6kV及其以上电压供电的岸电。所以由于岸电电源中，绝大部分为AC440V/60Hz交流电源，目前我国低压系统为380V/50Hz系统，那么岸电电源系统必须采用交直交模式，所以在本实用新型提供的岸电电源系统中，首先将交流电网中的380V/50Hz交流电整流为直流，然后通过可控逆变器将直流电逆变为440V/60Hz交流电。
如图3所示，该岸电电源系统分为三级网络架构结构，分别是站控层、间隔层、设备层。站控层主要完成整个岸电系统数据管理、调度运行策略的实现；间隔层实现双网对设备层进行通讯，将实时性数据和非实时性数据分别传输，根据站控层的调度信息将指令下发至设备层，同时传输设备层信息至后台监控；设备层主要实现站控层下发的指令达到整个系统的优化运行。站控层为上位机或者其他监控设备，间隔层为控制装置，两者结合使用为整个岸电电源系统的控制系统，该控制系统主要协调整个岸电电源系统的控制和保护，控制策略通过储能装置完成整个电源系统有功和无功的调节。
该岸电电源系统的运行策略为：首先辅助电源上电，为控制系统进行供电，控制装置上电自检，操作员通过监控设备和人机单元检查定值设置、查看状态显示和系统参数显示信息；然后，岸电电源系统上电后，操作员根据需求设置控制模式、电压设置、频率设置，此时操作人机单元启动按钮，首先闭合船舶电力系统中的PWM电压源型逆变器的直流侧软启动接触器，同时直流母线给储能装置充电，2秒钟后判断直流母线电压是否小于一设定值，当直流母线电压小于该设定值时，同时判断直流侧软启动接触器为合位时，闭合直流侧主接触器，1秒钟控制交流主接触器位置为合位，再1秒后控制为PWM电压源型逆变器提供PWM脉冲，进入电压源工作模式，为船舶提供所需电能。
以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，改变上述实施例中的各个参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种岸电电源系统，包括用于连接交流电网的第一AC/DC转换装置，所述第一AC/DC转换装置连接直流母线，船舶电力系统连接直流母线，其特征在于，所述直流母线为微网直流母线，所述岸电电源系统还包括分布式发电电源，所述分布式发电电源的直流输出端或者通过交直流转换后的直流端连接所述微网直流母线。
2.根据权利要求1所述的岸电电源系统，其特征在于，所述分布式发电电源包括水利发电系统和/或至少一种新能源发电系统，所述新能源发电系统为风力发电系统或者光伏发电系统。
3.根据权利要求1所述的岸电电源系统，其特征在于，所述岸电电源系统还包括储能装置，所述储能装置连接所述微网直流母线。
4.根据权利要求2所述的岸电电源系统，其特征在于，所述分布式发电电源由风力发电系统、光伏发电系统和水利发电系统组成，所述风力发电系统通过第二AC/DC转换装置连接微网直流母线，所述光伏发电系统通过第一DC/DC转换装置连接微网直流母线，所述水利发电系统通过第三AC/DC转换装置连接微网直流母线。
5.根据权利要求1所述的岸电电源系统，其特征在于，所述岸电电源系统还包括直流负载和交流负载，所述直流负载通过第二DC/DC转换装置连接所述微网直流母线，所述交流负载通过第二DC/AC转换装置连接所述微网直流母线。
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