一种用于船舶的供电系统、供电系统的配置方法和系统与流程

1.本发明涉及船用电站及供电技术领域，尤其涉及一种用于船舶的供电系统、供电系统的配置方法和系统。


背景技术：

2.目前，船舶采用燃油和燃气发电机组为全船供电。燃油(重油、轻质油或低硫油等)和燃气(液化天然气、甲烷气等)作为基础能量提供。采用燃油和燃气发电机组的供电方式造成氮硫碳等各种污染排放高的问题。
3.船舶电力全网系统的解决方案皆在开放式燃油/燃气系统下进行能量之间的转换，对污染物的排放也只能使用脱硫塔、选择性催化还原系统，分别对硫和氮的排放进行后期处理，从而降低污染物的最终排放，或者选择燃气以降低碳的排放。即是，现有的采用燃油和燃气发电机组的供电方式始终造成氮硫碳等中部分污染排放高的问题，无法全面降低氮硫碳等污染的排放。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中燃油和燃气发电机组供电无法全面降低氮硫碳等污染的排放的缺陷，提供一种用于船舶的供电系统、供电系统的配置方法和系统。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.本发明提供一种用于船舶的供电系统，包括燃料电池组和一级配电层；
7.所述燃料电池组用于向所述一级配电层供电，所述一级配电层用于向所述船舶供电；
8.所述燃料电池组的输出端与一级配电层之间串联有逆变器和熔断器。
9.较佳地，所述燃料电池组的输出端与所述一级配电层之间还串联有变压器；
10.和/或，
11.每个所述燃料电池组的输出端与所述一级配电层之间还串联有开关；
12.和/或，
13.所述供电系统还包括蓄电池组，所述蓄电池组用于提供所述船舶的备用电源。
14.较佳地，所述供电系统还包括燃油发电机；
15.所述燃料电池组和所述燃油发电机用于共同向所述一级配电层供电。
16.较佳地，所述船舶还包括主机和全回转推进装置；
17.所述主机与所述燃料电池组相匹配；
18.所述全回转推进装置与所述主机相匹配。
19.较佳地，所述全回转推进装置包括螺旋桨推进器和导管推进器中的至少一种。
20.较佳地，所述燃料电池组包括氢燃料电池或生物质燃料电池。
21.本发明还提供一种用于船舶的供电系统的配置方法，包括以下步骤：
22.s11、搭建前述的用于船舶的供电系统；
23.s12、控制燃料电池组向一级配电层供电。
24.较佳地，所述供电系统还包括燃油发电机；
25.步骤s12具体包括：
26.s121、控制所述燃料电池组按照第一预设比例向所述一级配电层供电；
27.s122、控制所述燃油发电机按照第二预设比例向所述一级配电层供电。
28.本发明还提供一种用于船舶的供电系统的配置系统，包括供电系统搭建模块和供电配置模块；
29.所述供电系统搭建模块用于搭建前述的用于船舶的供电系统；
30.所述供电控制模块用于控制燃料电池组向一级配电层供电。
31.较佳地，所述供电系统还包括燃油发电机；
32.所述供电控制模块用于控制所述燃料电池组按照第一预设比例向所述一级配电层供电，控制所述燃油发电机按照第二预设比例向所述一级配电层供电。
33.本发明的积极进步效果在于：通过使用燃料电池组，确保全面降低氮硫碳等污染的排放，尤其燃料电池组按电化学原理发电且没有高温燃烧过程，因此几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。
附图说明
34.图1为本发明的实施例1的用于船舶的供电系统的局部结构图。
35.图2为本发明的实施例1的用于船舶的供电系统的结构图。
36.图3为本发明的实施例2的用于船舶的供电系统的局部结构图。
37.图4为本发明的实施例2的用于船舶的供电系统的结构图。
38.图5为本发明的实施例3的用于船舶的供电系统的配置方法的流程图。
39.图6为本发明的实施例3的用于船舶的供电系统的配置方法的具体流程图。
40.图7为本发明的实施例4的用于船舶的供电系统的配置系统的模块示意图。
具体实施方式
41.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
42.实施例1
43.本实施例提供一种用于船舶的供电系统。参照图1，供电系统包括燃料电池组(bp1
‑
bp3)、一级配电层1和蓄电池组(图中未示出)。
44.燃料电池组(bp1
‑
bp3)用于向一级配电层1供电，一级配电层1用于向船舶供电。燃料电池组(bp1
‑
bp3)的输出端与一级配电层1之间串联有逆变器2、熔断器3、变压器4以及开关(acb1
‑
acb3)。
45.蓄电池组用于提供船舶的备用电源。
46.船舶还包括主机和全回转推进装置。主机与燃料电池组相匹配，全回转推进装置与主机相匹配。其中，主机用于为船舶提供动力，全回转推进装置包括螺旋桨推进器和导管推进器中的至少一种，全回转推进装置用于推进和操纵船舶。
47.燃料电池组包括氢燃料电池或生物质燃料电池。
48.图2示出一个全燃料电池供电的供电系统示例，该示例中完全不使用燃油发电机供电，使用3个1100kw(千瓦)的燃料电池组共同为船舶供电，实现零排放氮和硫的氧化物、零污染的目标。全燃料电池组供电实现了储能式电源系统到主动式电源系统的过渡，有利于实现对当前的船用供电模式的革命性升级。
49.本实施例的用于船舶的供电系统通过使用燃料电池组，确保全面降低氮硫碳等污染的排放，尤其燃料电池组按电化学原理发电且没有高温燃烧过程，因此几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。
50.实施例2
51.本实施例提供一种用于船舶的供电系统。参照图3，供电系统包括燃料电池组bp、燃油发电机(g1
‑
g3)、一级配电层1和蓄电池组(图中未示出)。
52.燃料电池组bp和燃油发电机(g1
‑
g3)用于共同向一级配电层1供电，一级配电层1用于向船舶供电。燃料电池组bp的输出端与一级配电层1之间串联有逆变器2、熔断器3、变压器4以及开关acb4，燃油发电机(g1
‑
g3)的输出端与一级配电层1之间串联有开关acb。
53.蓄电池组用于提供船舶的备用电源。
54.船舶还包括主机和全回转推进装置。主机与燃料电池组相匹配，全回转推进装置与主机相匹配。其中，主机用于为船舶提供动力，全回转推进装置包括螺旋桨推进器和导管推进器中的至少一种，全回转推进装置用于推进和操纵船舶。
55.燃料电池组包括氢燃料电池或生物质燃料电池。
56.例如，当供电系统包括1个400kw的燃料电池组和1个600kw的燃油发电机时，由于燃油发电机一般工作在85％的负荷状态下，按一台900kw燃油发电机的85％的最优负荷情况，由燃料电池组提供900kw*0.85
‑
600kw*0.85＝255kw相当于电池组的255kw/400kw＝64％的负载工况，即包括1个400kw的燃料电池组和1个600kw的燃油发电机的供电系统的供电效果等效于1个900kw燃油发电机的供电效果，能够满足全船在航行模式下的正常用电负荷。
57.图4示出另一个燃料电池组和燃油发电机混合供电的供电系统示例，该示例中使用1个600kw的燃油发电机、2个900kw的燃油发电机以及1个400kw的燃料电池组共同为船舶供电，由于部分由燃料电池组供电，相对于全燃油发电机供电的船舶，减少排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。
58.该示例既考虑了污染物排放量的降低，也考虑到后期增容的需求，在合理有效的范围内做到减排和投资成本的相对合理。在实现船舶的供电系统的燃料电池组替代燃油发电机的方案时，可考虑燃料电池组的增容，逐步用燃料电池组替代燃油发电机，直至实现零排放氮和硫的氧化物、零污染的目标。在本实施例的基础上，逐步实现从替代单一、小功率发电机组，升级到全船供电系统，为最终电能系统达到零污染零排放，形成有效使用环境，最终，达到全船整个动力和电力系统使用燃料电池组提供的清洁能源。
59.本实施例的用于船舶的供电系统通过使用燃料电池组和燃油发电机共同供电，确保全面降低氮硫碳等污染的排放，尤其燃料电池组按电化学原理发电且减少高温燃烧过程，因此减少排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。
60.实施例3
61.本实施例提供一种用于船舶的供电系统的配置方法。参照图5，配置方法包括以下步骤：
62.s11、搭建用于船舶的供电系统；
63.s12、控制燃料电池组向一级配电层供电。
64.具体实施时，步骤s11用于搭建实施例1提供的用于船舶的供电系统，其中，供电系统可以由全燃料电池组实现供电，也可以由燃料电池组与燃油发电机实现混合供电。
65.具体地，在供电系统还包括燃油发电机的情况下，参照图6，步骤s12具体可以包括：
66.s121、控制燃料电池组按照第一预设比例向一级配电层供电；
67.s122、控制燃油发电机按照第二预设比例向一级配电层供电。
68.例如，供电系统由1个400kw的燃料电池组和1个600kw的燃油发电机混合供电。其中，燃料电池组按照64％向一级配电层供电，燃油发电机按照85％向一级配电层供电，即第一预设比例为64％，第二预设比例为85％，该供电系统的供电效果相当于1个900kw的燃油发电机的供电效果。
69.本实施例的用于船舶的供电系统的配置方法通过使用燃料电池组，确保全面降低氮硫碳等污染的排放，尤其燃料电池组按电化学原理发电且没有高温燃烧过程，因此几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。
70.实施例4
71.本实施例提供一种用于船舶的供电系统的配置系统。参照图7，配置系统包括供电系统搭建模块11和供电配置模块12。
72.供电系统搭建模块11用于搭建用于船舶的供电系统。
73.供电控制模块12用于控制燃料电池组向一级配电层供电。
74.具体实施时，供电系统搭建模块11用于搭建实施例1提供的用于船舶的供电系统，其中，供电系统可以由全燃料电池组实现供电，也可以由燃料电池组与燃油发电机实现混合供电。
75.具体地，在供电系统还包括燃油发电机的情况下，供电控制模块12用于控制燃料电池组按照第一预设比例向一级配电层供电，控制燃油发电机按照第二预设比例向一级配电层供电。
76.例如，供电系统由1个400kw的燃料电池组和1个600kw的燃油发电机混合供电。其中，供电控制模块12控制燃料电池组按照64％向一级配电层供电，控制燃油发电机按照85％向一级配电层供电，即第一预设比例为64％，第二预设比例为85％，该供电系统的供电效果相当于1个900kw的燃油发电机的供电效果。
77.本实施例的用于船舶的供电系统的配置系统通过使用燃料电池组，确保全面降低氮硫碳等污染的排放，尤其燃料电池组按电化学原理发电且没有高温燃烧过程，因此几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。
78.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。