CN220254145U - 带电池储能的耙吸船动力系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了带电池储能的耙吸船动力系统，包括两个锂电池组和两个轴带发电机，所述锂电池组的输出端连接有DC/DC模块，所述锂电池组与DC/DC模块的连接通路上设置有开关一；所述DC/DC模块的输出端连接有DC/AC模块，所述DC/AC模块的输出端连接有主线路。本实用新型的优点在于：在原AC690V左右电站各增加一组锂电池系统，作为原船动力系统的补充。锂电池组根据各工况不同需求进行放电或充电活动，充分发挥锂电池组削峰填谷的特性；在耙吸船的动力系统中配置相当容量的电池储能系统，并在施工过程中用电池储能系统负担突变负载，而让主发机组运行在经济油耗区，降低生产油耗，提高施工经济性，亦可减少排放，还有利于提高设备使用寿命，降低维护成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及耙吸船动力系统技术领域，特别是带电池储能的耙吸船动力系统。
背景技术
耙吸船具有航行调遣、挖泥、抛泥、艏喷、艏吹等多种工况，对动力系统要求高。在施工时，施工设备受到疏浚土质、流量、泥浆浓度、管道阻力、管道流速等因素的影响，负载功率变化较大，对于整船的动力配置、施工效率、设备寿命等都有着显著影响，降低了整船设备的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本实用新型的一个目的在于提出带电池储能的耙吸船动力系统，以解决背景技术中所提到的问题，克服现有技术中存在的不足。
为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供带电池储能的耙吸船动力系统，包括两个锂电池组和两个轴带发电机，所述锂电池组的输出端连接有DC/DC模块，所述锂电池组与DC/DC模块的连接通路上设置有开关一；
所述DC/DC模块的输出端连接有DC/AC模块，所述DC/AC模块的输出端连接有主线路，所述主线路的一个支路上连接有变压器模块，所述变压器模块与主线路的连接通路上设置有开关二；
所述主线路的另一个支路上连接有喷水泵电动机，所述喷水泵电动机与主线路的连接通路上设置有开关三；
所述主线路的另一个支路上连接有侧推电动机，所述侧推电动机与主线路的连接通路上设置有开关四；
所述轴带发电机的输出端与主线路连接，所述轴带发电机与主线路的连接通路上设置有开关五。
由上述任一方案优选的是，一个所述锂电池组、一个轴带发电机、一个DC/DC模块、一个DC/AC模块、一个变压器模块、一个喷水泵电动机和一个侧推电动机共同组成一个电站并共有两组电站，两组电站的连接通路上设置有开关六。
采用上述技术方案：现有技术中，原耙吸船动力系统由一个电站组成，电站分成左右两部分，每一部分连接一台轴带发电机。每一部分的电力系统组成：1台AC690V轴带发电机、1台AC690V高压冲水泵电动机、1台AC690V侧推电动机、1台AC690V/AC400V电力变压器，供全船约一半辅助设备的用电，AC400V/AC358V-50HZ/42.5HZ供电系统，由1台AC690V/AC400V电力变压器供电，供应全船一半辅助设备用电，AC220V和DC24系统，用于照明、小型用电设备、报警系统和仪器仪表。正常工况下，左右电站汇流排间的母联开关处于断开状态，当左右电站其中之一供电发生故障时，AC690V配电板的汇流排母联开关能自动接通，另一路电站的高压冲水泵和侧推电动机电源断开，同时重要设备按延时次序自动重新启动。
与现有技术的不同之处在于，在原AC690V左右电站各增加一组锂电池系统，作为原船动力系统的补充。锂电池组1根据各工况不同需求进行放电或充电活动，充分发挥锂电池组1削峰填谷的特性。
为了保证电池组具备与轴带发电机并车的先决条件，在锂电池组输出端接DC/DC模块和DC/AC模块，使电池组能够稳定输出AC690V电压。锂电池组电压会随着应用时间而衰减，DC/DC模块的作用是调节电压，在电池组电压衰减的有效范围内，DC/DC模块将输出的直流电压稳定在DC1000V。DC/AC模块的作用是将DC1000V电压逆变为AC690V,50HZ，具备并车条件。
由上述任一方案优选的是，所述锂电池组的单组容量为552.96kWh，所述锂电池组的电压DC921.6V。
由上述任一方案优选的是，所述DC/DC模块将锂电池组输出电压维持在DC1000V附近，所述DC/AC模块将锂电池组输出电压逆变并稳定输出AC690V。
采用上述技术方案：DC/DC模块的作用是调节锂电池组输出直流电压。电池组电压随着使用时间会逐步衰减，DC/DC模块的作用是保证输出直流电压稳定在DC1000V。DC/DC模块选用MD880-80系列。
采用上述技术方案：DC/AC模块具备与轴带发电机并车和解列等功能.
由上述任一方案优选的是，所述锂电池组共由五蔟组成，每簇由12个电池包串联组成，所述锂电池组的组成附件为电池架、高压盒和电池管理系统。
由上述任一方案优选的是，所述DC/DC模块的型号为MD880-80M-0600-7，所述DC/AC模块的型号为MD880-50-0650-7。
与现有技术相比，本实用新型所具有的优点和有益效果为：
1、该带电池储能的耙吸船动力系统，在原AC690V左右电站各增加一组锂电池系统，作为原船动力系统的补充。锂电池组根据各工况不同需求进行放电或充电活动，充分发挥锂电池组1削峰填谷的特性。
为了保证电池组具备与轴带发电机并车的先决条件，在锂电池组输出端接DC/DC模块和DC/AC模块，使电池组能够稳定输出AC690V电压。锂电池组电压会随着应用时间而衰减，DC/DC模块的作用是调节电压，在电池组电压衰减的有效范围内，DC/DC模块将输出的直流电压稳定在DC1000V。DC/AC模块的作用是将DC1000V电压逆变为AC690V,50HZ，具备并车条件。
2、该带电池储能的耙吸船动力系统，在耙吸船的动力系统中配置相当容量的电池储能系统，并在施工过程中用电池储能系统负担突变负载，而让主发机组运行在经济油耗区，降低生产油耗，提高施工经济性，亦可减少排放，还有利于提高设备使用寿命，降低维护成本。
根据所带负载的特性，负载功率变化相对较大的是螺旋桨和泥泵两个负载。为维持主机工作相对稳定和经济，可主动进行功率限制，当主机所拖动的所有负载功率低于设定值时，可由轴带发电机对锂电池系统进行充电，当主机拖动的所有负载功率高于设定值时，锂电池系统自动投入到电站系统并负担起超出部分功率，实现优化主机燃油效率。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型锂电池组的布置图；
图3为本实用新型航行工况动力示意图；
图4为本实用新型航行第一工况动力示意图；
图5为本实用新型航行第二工况动力示意图；
图6为本实用新型航行第三工况动力示意图；
图7为本实用新型挖泥工况动力示意图。
图中：1-锂电池组，2-DC/DC模块，3-DC/AC模块，4-变压器模块，5-轴带发电机，6-喷水泵电动机，7-侧推发电机，8-主线路。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1-2所示，本带电池储能的耙吸船动力系统，包括两个锂电池组1和两个轴带发电机5，锂电池组1的输出端连接有DC/DC模块2，锂电池组1与DC/DC模块2的连接通路上设置有开关一；
DC/DC模块2的输出端连接有DC/AC模块3，DC/AC模块3的输出端连接有主线路8，主线路8的一个支路上连接有变压器模块4，变压器模块4与主线路8的连接通路上设置有开关二；
主线路8的另一个支路上连接有喷水泵电动机6，喷水泵电动机6与主线路8的连接通路上设置有开关三；
主线路8的另一个支路上连接有侧推电动机7，侧推电动机7与主线路8的连接通路上设置有开关四；
轴带发电机5的输出端与主线路8连接，轴带发电机5与主线路8的连接通路上设置有开关五。
实施例1：如图3所示，航行工况时主机通过减速齿轮箱带动螺旋桨，泥泵、高压冲水泵、侧推均不工作，辅助负载功率约220kW。
航行工况1：如图4所示，主机带推进螺旋桨，主机功率尚有富裕，则主机可驱动轴带发电机5给辅助负载供电，同时给锂电池组1充电。
航行工况2：如图5所示，机带推进螺旋桨，主机功率没有富裕，不足以负担辅助负载，此时开启辅助发电机组为全船的辅助负载供电，辅发负荷率54.2％，尚有余量。辅发电能可通过AC690V/AC400V电力变压器反向给锂电池组1充电，但此种情况需要电力变压器具备反向供电的功能。
航行工况3：如图6所示，航行时利用锂电池组1来承担辅助负载，552.96kWh锂电池组可支持辅助负载工作2小时。此时主机仅用于驱动螺旋桨，混动方案降低了船舶燃油消耗。
实施例2：挖泥工况，挖泥时泥泵、高压冲水泵、封水泵、液压泵站、侧推等施工设备根据工况需要参与施工，主机带可变螺距螺旋桨、轴带发电机和泥泵，轴带发电机发电后供电给高压冲水泵、侧推、辅助泵组和日用负载。挖泥工况时轴带发电机负荷率约85％。
挖泥工况1，如图7所示，主机驱动螺旋桨、泥泵和轴带发电机5，主机负荷率维持在75％-85％，三种负载功率之和在4500kW-5100kW之间，燃油消耗率维持在经济区间。
轴带发电机5不带侧推时，负载约1700kW，泥泵和推进螺旋桨最大可用功率3400kW。当泥泵和螺旋桨负载有超负荷(功率和超过3400kW)工况时，启动锂电池系统承担部分轴带发电机负载，轴带发电机5释放出来的功率用于承担泥泵和螺旋桨功率超出3400kW部分的功率。在功率管理系统的统一控制协调下，锂电池组根据实际工况投入动力系统，有效克服短时的超负荷，保障主机经济运行。在主机运行未超出经济油耗区时，富裕的主机功率通过轴带发电机给锂电池充电。
挖泥工况2，主机驱动螺旋桨、泥泵和轴带发电机，三者之和超过5100kW，即主机负荷率超过85％，不在经济燃油消耗区间。
此工况下，当主机超负荷时，常规的处理方法是当泥泵超载导致主机超负荷时，通过功率管理系统可以降低主机转速实现泥泵降负荷，当推进螺旋桨超负荷时可调节螺距，通过功率管理系统降低螺旋桨吸收功率。在动力系统中加入锂电池储能系统后，通过功率管理系统控制协调主机转速、螺距和轴带功率，使主机在超负荷情况下，通过启动锂电池组承担一部分电站负载，同时通过调螺距和/或降主机转速来降低部分负载，保证主机正常运行。锂电池的投入，有效降低了要通过调螺距和/或降主机转速来调节的负载，提高了施工效率。在主机不超负荷时，富裕功率均可通过轴带发电机给锂电池储能系统充电。此情况下能量流动示意图与运行在经济油耗区时一样。
与现有技术相比，本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：
1、该带电池储能的耙吸船动力系统，在原AC690V左右电站各增加一组锂电池系统，作为原船动力系统的补充。锂电池组1根据各工况不同需求进行放电或充电活动，充分发挥锂电池组1削峰填谷的特性。
为了保证电池组具备与轴带发电机并车的先决条件，在锂电池组输出端接DC/DC模块2和DC/AC模块3，使电池组能够稳定输出AC690V电压。锂电池组1电压会随着应用时间而衰减，DC/DC模块2的作用是调节电压，在电池组电压衰减的有效范围内，DC/DC模块2将输出的直流电压稳定在DC1000V。DC/AC模块3的作用是将DC1000V电压逆变为AC690V,50HZ，具备并车条件。
2、该带电池储能的耙吸船动力系统，在耙吸船的动力系统中配置相当容量的电池储能系统，并在施工过程中用电池储能系统负担突变负载，而让主发机组运行在经济油耗区，降低生产油耗，提高施工经济性，亦可减少排放，还有利于提高设备使用寿命，降低维护成本。
根据所带负载的特性，负载功率变化相对较大的是螺旋桨和泥泵两个负载。为维持主机工作相对稳定和经济，可主动进行功率限制，当主机所拖动的所有负载功率低于设定值时，可由轴带发电机对锂电池系统进行充电，当主机拖动的所有负载功率高于设定值时，锂电池系统自动投入到电站系统并负担起超出部分功率，实现优化主机燃油效率。
Claims (6)
1.带电池储能的耙吸船动力系统，其特征在于，包括两个锂电池组(1)和两个轴带发电机(5)，所述锂电池组(1)的输出端连接有DC/DC模块(2)，所述锂电池组(1)与DC/DC模块(2)的连接通路上设置有开关一；
所述DC/DC模块(2)的输出端连接有DC/AC模块(3)，所述DC/AC模块(3)的输出端连接有主线路(8)，所述主线路(8)的一个支路上连接有变压器模块(4)，所述变压器模块(4)与主线路(8)的连接通路上设置有开关二；
所述主线路(8)的另一个支路上连接有喷水泵电动机(6)，所述喷水泵电动机(6)与主线路(8)的连接通路上设置有开关三；
所述主线路(8)的另一个支路上连接有侧推电动机(7)，所述侧推电动机(7)与主线路(8)的连接通路上设置有开关四；
所述轴带发电机(5)的输出端与主线路(8)连接，所述轴带发电机(5)与主线路(8)的连接通路上设置有开关五。
2.如权利要求1所述的带电池储能的耙吸船动力系统，其特征在于：一个所述锂电池组(1)、一个轴带发电机(5)、一个DC/DC模块(2)、一个DC/AC模块(3)、一个变压器模块(4)、一个喷水泵电动机(6)和一个侧推电动机(7)共同组成一个电站并共有两组电站，两组电站的连接通路上设置有开关六。
3.如权利要求2所述的带电池储能的耙吸船动力系统，其特征在于：所述锂电池组(1)的单组容量为552.96kWh，所述锂电池组(1)的电压DC921.6V。
4.如权利要求3所述的带电池储能的耙吸船动力系统，其特征在于：所述DC/DC模块(2)将锂电池组(1)输出电压维持在DC1000V附近，所述DC/AC模块(3)将锂电池组(1)输出电压逆变并稳定输出AC690V，所述变压器模块(4)具体为AC690V变压器。
5.如权利要求4所述的带电池储能的耙吸船动力系统，其特征在于：所述锂电池组(1)共由五蔟组成，每簇由12个电池包串联组成，所述锂电池组(1)的组成附件为电池架、高压盒和电池管理系统。
6.如权利要求5所述的带电池储能的耙吸船动力系统，其特征在于：所述DC/DC模块(2)的型号为MD880-80M-0600-7，所述DC/AC模块(3)的型号为MD880-50-0650-7。
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