CN212063609U - 一种船用离网光伏系统电源管理装置 - Google Patents

一种船用离网光伏系统电源管理装置 Download PDF

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汤旭晶
黎川宇
王世浩
徐一鸣
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Abstract

本实用新型涉及船舶技术领域，特别涉及一种船用离网光伏系统电源管理装置，包括：常用电源、船舶主配电板、太阳能电池组件、光伏控制器及储能装置、船舶应急配电板、逆变器、第一电源管理系统及电压互感器；常用电源与船舶主配电板连接，船舶主配电板与负载连接；太阳能电池组件通过光伏控制器与储能装置连接；储能装置与逆变器连接；逆变器与船舶应急配电板连接，船舶应急配电板与负载连接；第一电源管理系统分别与光伏控制器、储能装置及逆变器连接；电压互感器分别与船舶主配电板及第一电源管理系统连接；第一电源管理系统与逆变器连接。本实用新型提供的船用离网光伏系统电源管理装置，船舶主电网故障后，船舶电力设备仍然能正常工作。

Description

一种船用离网光伏系统电源管理装置
技术领域
本实用新型涉及船舶技术领域，特别涉及一种船用离网光伏系统电源管理装置。
背景技术
船舶是国际贸易最主要的运输工具，全球70％以上的货物通过水路运输。然而，船舶营运排放大量污染物造成水体和空气污染，尤其废气会漂移到陆地上空，形成酸雨和雾霾，严重危害人类健康和陆地环境。所以加快发展绿色船舶是人类走可持续发展的必由之路。现有的船用离网光伏系统电源管理装置通过动力设备发电后，将电能输送至蓄电池进行存储，蓄电池为船舶主配电板进行供电，但是一旦供电系统出现故障后，船舶整个供电系统瘫痪，船舶电力设备无法工作。另外，电源通过动力设备发电，具有燃油消耗高和污染大的缺点。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中存在的船舶主电网故障后导致船舶整个供电系统瘫痪，船舶电力设备无法工作的技术问题，提供了一种船用离网光伏系统电源管理装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种船用离网光伏系统电源管理装置，包括：常用电源、船舶主配电板、太阳能电池组件、光伏控制器及储能装置、船舶应急配电板、逆变器及第一电源管理系统；所述常用电源与所述船舶主配电板连接，所述船舶主配电板与负载连接；所述太阳能电池组件通过所述光伏控制器与所述储能装置连接；所述储能装置与所述逆变器连接；所述逆变器与所述船舶应急配电板连接，所述船舶应急配电板与负载连接；所述第一电源管理系统分别与所述光伏控制器、储能装置及所述逆变器连接；
所述第一电源管理系统用于采集所述光伏控制器的实时输出功率和运行状态、储能装置剩余容量值和运行状态及逆变器实时输出功率和运行状态；
在船电正常接入状态下：
当所述储能装置容量大于设定剩余容量的A％时，若光伏发电量大于负载功率，则控制所述光伏控制器向所述储能装置充电，同时控制所述储能装置向选定的负载供电；当所述储能装置剩余容量等于100％时，控制所述光伏控制器停止对所述储能装置充电，控制所述光伏控制器直接向选定的负载供电；
当所述储能装置的储能容量大于设定剩余容量的A％时，若光伏发电量小于负载功率，则控制所述储能装置向负载供电，直至所述储能装置电量下降至设定剩余容量A％时，控制所述逆变器自动切换至所述常用电源向选定的负载供电；
当所述储能装置的储能容量小于设定剩余容量的A％，控制所述光伏控制器向所述储能装置充电；负载由所述常用电源供电；其中，0＜A＜100；
在离岸失电状态下：
当所述储能装置的储能容量大于设定剩余容量的B％，若光伏发电量大于负载功率时，控制所述光伏控制器向所述储能装置充电，同时控制所述光伏控制器向选定的负载供电；当所述储能装置剩余容量等于100％时，控制对所述光伏控制器停止对所述储能装置充电，控制所述光伏控制器向选定负载供电；
当所述储能装置的储能容量大于设定剩余容量的B％，若光伏发电量小于负载功率时，控制所述光伏控制器向所述储能装置充电，同时控制所述光伏控制器向选定的负载供电，当所述储能装置剩余容量等于100％时，控制所述光伏控制器停止对所述储能装置充电，由光伏发电向选定负载供电；
当所述储能装置的储能容量小于设定剩余容量的B％，控制所述光伏控制器向所述储能装置充电；其中，0＜B＜A。
其优选方案中，还包括：充电继电器及放电继电器；
所述第一电源管理系统分别与所述充电继电器及所述放电继电器连接；
所述光伏控制器通过所述充电继电器与所述储能装置连接，所述储能装置通过所述放电继电器与所述逆变器连接。
其优选方案中，所述储能装置为锂离子电池、铅酸电池或超级电容。
其优选方案中，所述A的值为90，所述B的值为20。
本实用新型提供的船用离网光伏系统电源管理装置至少具备以下有益效果或优点：
本实用新型提供的船用离网光伏系统电源管理装置，第一电源管理系统用于采集所述光伏控制器的实时输出功率和运行状态、储能装置剩余容量值和运行状态及逆变器实时输出功率和运行状态。在船舶船电正常供应时，第一电源管理系统能够通过相应的控制方案，最大限度地发挥光伏发电的作用，提供电能供应船舶负载的同时保证电池组的能量保持在较高水平；在船舶失电的情况下，储能装置中储存的电能可以起到船舶备用电源的作用。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的船用离网光伏系统电源管理装置结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
101-太阳能电池组件，102-光伏控制器，103-充电继电器，104-储能装置，105-放电继电器，106-第一电源管理系统，20-逆变器，30-船舶应急配电板，40-负载，50-船舶主配电板，60-常用电源。
具体实施方式
本实用新型针对现有技术中存在的船舶主电网故障后导致船舶整个供电系统瘫痪，船舶电力设备无法工作的技术问题，提供了一种船用离网光伏系统电源管理装置。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供了一种船用离网光伏系统电源管理装置，参见图 1，其主要包括：常用电源60、船舶主配电板50、太阳能电池组件101、光伏控制器102、储能装置104、第一电源管理系统106、充电继电器103及放电继电器105、船舶应急配电板30及逆变器20。其中，船舶主配电板50及船舶应急配电板30由导线及汇流排等组件构成，为本领域的常规技术。逆变器20及电源管理系统为现有技术，其具体结构在此不再展开说明。常用电源60与船舶主配电板50连接，船舶主配电板50与负载40连接。
太阳能电池组件101通过光伏控制器102与储能装置104连接；储能装置104与逆变器20连接，逆变器20用于将备用电源10输出的直流电转换为交流电；逆变器20与船舶应急配电板30连接，船舶应急配电板30与负载40连接，船舶应急配电板30将交流电分配后提供给负载40。
储能装置104为锂离子电池、铅酸电池或超级电容。太阳能电池组件101 通过光伏控制器102与储能装置104连接。储能装置104与逆变器20连接。第一电源管理系统106分别与储能装置104、充电继电器103及放电继电器 105连接；光伏控制器102通过充电继电器103与储能装置104连接，储能装置104通过放电继电器105与逆变器20连接。
第一电源管理系统106实时监测储能装置104的电量，根据储能装置104 的电量控制充电继电器103的通断对储能装置104进行充电，以及控制放电继电器105的通断对离网变压器输出电能。
太阳能电池组件101通过光伏控制器102为储能装置104充电，第一电源管理系统106实时监测储能装置104的电量，根据储能装置104的电量控制充电继电器103的通断实现对储能装置104的充电状态进行控制。
具体的，第一电源管理系统106用于采集光伏控制器102的实时输出功率和运行状态、储能装置104剩余容量值和运行状态及逆变器20实时输出功率和运行状态。第一电源管理系统106的控制过程为：
在船电正常接入状态下：
当储能装置104容量大于设定剩余容量的A％时，若光伏发电量大于负载功率，则控制光伏控制器102向储能装置104充电，同时控制储能装置104 向选定的负载40供电；当储能装置104剩余容量等于100％时，控制光伏控制器102停止对储能装置104充电，控制光伏控制器102直接向选定的负载 40供电。
当储能装置104的储能容量大于设定剩余容量的A％时，若光伏发电量小于负载功率，则控制储能装置104向负载40供电，直至储能装置104电量下降至设定剩余容量A％时，控制逆变器自动切换至常用电源向选定的负载40供电。
当储能装置104的储能容量小于设定剩余容量的A％，控制光伏控制器 102向储能装置104充电；负载由常用电源供电；其中，0＜A＜100，本实施例中，A＝90。
在离岸电失电状态下：
当储能装置104的储能容量大于设定剩余容量的B％，若光伏发电量大于负载功率时，控制光伏控制器102向储能装置104充电，同时控制光伏控制器102向选定的负载40供电；当储能装置104剩余容量等于100％时，控制对光伏控制器102停止对储能装置104充电，控制光伏控制器102向选定负载40供电；
当储能装置104的储能容量大于设定剩余容量的B％，若光伏发电量小于负载功率时，控制光伏控制器102向储能装置104充电，同时控制光伏控制器102向选定的负载40供电，当储能装置104剩余容量等于100％时，控制光伏控制器102停止对储能装置104充电，由光伏发电向选定负载40供电。
当储能装置104的储能容量小于设定剩余容量的B％，控制光伏控制器 102向储能装置104充电；其中，0＜B＜A，本实施例中，B＝20。
本实用新型实施例提供的船用离网光伏系统电源管理装置至少具备以下有益效果或优点：
本实用新型实施例提供的船用离网光伏系统电源管理装置，第一电源管理系统用于采集所述光伏控制器的实时输出功率和运行状态、储能装置剩余容量值和运行状态及逆变器实时输出功率和运行状态。在船舶船电正常供应时，第一电源管理系统能够通过相应的控制方案，最大限度地发挥光伏发电的作用，提供电能供应船舶负载的同时保证电池组的能量保持在较高水平；在船舶失电的情况下，储能装置中储存的电能可以起到船舶备用电源的作用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种船用离网光伏系统电源管理装置，其特征在于，包括：常用电源(60)、船舶主配电板(50)、太阳能电池组件(101)、光伏控制器(102)及储能装置(104)、船舶应急配电板(30)、逆变器(20)及第一电源管理系统(106)；所述常用电源(60)与所述船舶主配电板(50)连接，所述船舶主配电板(50)与负载(40)连接；所述太阳能电池组件(101)通过所述光伏控制器(102)与所述储能装置(104)连接；所述储能装置(104)与所述逆变器(20)连接；所述逆变器(20)与所述船舶应急配电板(30)连接，所述船舶应急配电板(30)与负载(40)连接；所述第一电源管理系统(106)分别与所述光伏控制器(102)、储能装置(104)及所述逆变器(20)连接；
所述第一电源管理系统(106)用于采集所述光伏控制器(102)的实时输出功率和运行状态、储能装置(104)剩余容量值和运行状态及逆变器(20)实时输出功率和运行状态。
2.根据权利要求1所述的船用离网光伏系统电源管理装置，其特征在于，还包括：充电继电器(103)及放电继电器(105)；
所述第一电源管理系统(106)分别与所述充电继电器(103)及所述放电继电器(105)连接；
所述光伏控制器(102)通过所述充电继电器(103)与所述储能装置(104)连接，所述储能装置(104)通过所述放电继电器(105)与所述逆变器(20)连接。
3.根据权利要求2所述的船用离网光伏系统电源管理装置，其特征在于，所述储能装置(104)为锂离子电池、铅酸电池或超级电容。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115950040A (zh) * 2022-12-06 2023-04-11 珠海格力电器股份有限公司 一种光伏储直流空调系统及其控制方法、装置和存储介质
CN116707108A (zh) * 2023-08-04 2023-09-05 深圳安培时代数字能源科技有限公司 电能处理方法及相关装置

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