專利名稱：船舶能量管理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶能量管理系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及以最合適的狀態(tài)控制及管理船舶的發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載，并且有效地管理航運(yùn)的穩(wěn)定性和使用電力，而可主動(dòng)減少燃料消耗量的船舶能量管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的船舶對(duì)節(jié)約能量的概念尚未制定，只是具有單純地運(yùn)行及停止有關(guān)裝備的概念。最近由于ESS (Energy saving system:節(jié)能系統(tǒng))的出現(xiàn),開(kāi)發(fā)出根據(jù)海水溫度控制大容量海水泵的旋轉(zhuǎn)速度，而獲得與負(fù)載的減少成比率的能量節(jié)約效果的系統(tǒng)。然而，這不是對(duì)整個(gè)船舶進(jìn)行的能量節(jié)約，而只不過(guò)是通過(guò)控制一個(gè)裝備(海水泵)的負(fù)載而獲得能量節(jié)約方法，所以對(duì)能量節(jié)約總有限制，而且具有不能套用于小規(guī)模船舶的缺點(diǎn)。另外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的能量管理系統(tǒng)需要大量電力時(shí)，并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，并且由于維修或緊急發(fā)電機(jī)的形態(tài)設(shè)置，發(fā)電機(jī)要不停的運(yùn)行，當(dāng)船內(nèi)負(fù)載不多時(shí)具有非效率性的問(wèn)題。另一方面，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在船舶等使用的能量系統(tǒng)已具體地揭示在韓國(guó)公開(kāi)專利公報(bào)第10-2008-7118590號(hào)“操作船舶能量系統(tǒng)的方法及適合其方法的能量系統(tǒng)”。這種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的船舶用能量系統(tǒng)的問(wèn)題在于，不能具有最合適地整合管理船舶所需的各種負(fù)載，實(shí)際主動(dòng)地節(jié)約能量的機(jī)構(gòu)
發(fā)明內(nèi)容
`發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明的目的是提供考量航運(yùn)條件、海水溫度、大氣溫度等，優(yōu)化整合管理航運(yùn)船舶所需的航運(yùn)負(fù)載、貨運(yùn)工作等所需的裝備負(fù)載、居住環(huán)境等所需的冷暖與通風(fēng)負(fù)載等，減少裝備運(yùn)行所需能量，并同時(shí)減少運(yùn)行發(fā)電機(jī)所需燃料消耗量，而實(shí)際主動(dòng)地可節(jié)約能量的船舶能量管理系統(tǒng)。用于解決課題的方法根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，可提供一種船舶能量管理系統(tǒng)，其特征是包含:包含多個(gè)發(fā)電機(jī)的主發(fā)電部，其對(duì)船舶負(fù)載供給電力；包含蓄電池的緊急發(fā)電部，其蓄電池儲(chǔ)存從利用風(fēng)力的風(fēng)力發(fā)電源及利用太陽(yáng)光的太陽(yáng)光發(fā)電源產(chǎn)生的電能；從船舶負(fù)載中測(cè)定電力使用量的負(fù)載電力測(cè)定部；測(cè)定環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境測(cè)定部，其環(huán)境數(shù)據(jù)包含海水溫度和大氣溫度，根據(jù)所述負(fù)載電力測(cè)定部測(cè)定的電力使用量和所述環(huán)境測(cè)定部測(cè)定的環(huán)境數(shù)據(jù)，控制主發(fā)電部或緊急發(fā)電部的電力生產(chǎn)量，使得所述多個(gè)發(fā)電機(jī)中只運(yùn)行任何一臺(tái)的控制部。此時(shí)，所述控制部在運(yùn)行的任何一臺(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電量超過(guò)容量的85%時(shí)，可控制其他發(fā)電機(jī)一起并列運(yùn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，具有多個(gè)發(fā)電機(jī)，和從利用風(fēng)力的風(fēng)力發(fā)電源及利用太陽(yáng)光的太陽(yáng)光發(fā)電源的發(fā)電電力儲(chǔ)存電能的蓄電池的船舶上，對(duì)供給航運(yùn)負(fù)載、貨運(yùn)負(fù)載、空調(diào)負(fù)載電力進(jìn)行管理的船舶能量管理方法而言，可提供能量管理方法，其特征是包含:(a)輸入要管理的負(fù)載種類(lèi)及所述發(fā)電機(jī)發(fā)電電量的步驟；(b)輸入所述各負(fù)載中使用的電量及包含海水溫度和大氣溫度的環(huán)境數(shù)據(jù)的步驟；(C)根據(jù)輸入的電量和環(huán)境數(shù)據(jù)，設(shè)定所述各負(fù)載運(yùn)行模式的步驟；(d)根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行模式運(yùn)行的任何一個(gè)發(fā)電機(jī)的輸出在85%以下時(shí)，運(yùn)行貨運(yùn)負(fù)載、空調(diào)負(fù)載及航運(yùn)負(fù)載，若超過(guò)85%時(shí)停止運(yùn)行貨運(yùn)負(fù)載或空調(diào)負(fù)載的步驟；(e)所述(d)步驟中停止運(yùn)行貨運(yùn)負(fù)載或空調(diào)負(fù)載后，運(yùn)行的任何一個(gè)發(fā)電機(jī)的輸出在85%以下時(shí)，運(yùn)行航運(yùn)負(fù)載，若輸出超過(guò)85%時(shí)，和其他發(fā)電機(jī)一起運(yùn)行而運(yùn)行航運(yùn)負(fù)載的步驟；(f)回饋到所述(b)步驟的步驟。在此，所述(e)和(f)步驟之間再可增加從所述蓄電池對(duì)所述負(fù)載供給緊急電力的步驟。發(fā)明的效果本發(fā)明的實(shí) 施例是在運(yùn)行兩臺(tái)以上發(fā)電機(jī)的船舶上，要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)發(fā)電機(jī)的情況發(fā)生最少，提供能使船舶負(fù)載最小化的能量管理系統(tǒng)，由此可節(jié)約燃料消費(fèi)。為此直接管理貨運(yùn)負(fù)載、空調(diào)負(fù)載及航運(yùn)負(fù)載，具有使船舶發(fā)電機(jī)的燃料消耗量最少化的結(jié)構(gòu)。另外，設(shè)計(jì)成基于聯(lián)系再生能源(太陽(yáng)光、風(fēng)力等)的緊急電力體系，而具有可補(bǔ)充船舶不足電力及緊急電力的機(jī)構(gòu)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的船舶能量管理系統(tǒng)的構(gòu)成方塊圖。圖2是圖1所示的本發(fā)明的構(gòu)成圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的船舶能量管理方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。下述說(shuō)明及附圖所示是為了本發(fā)明的全盤(pán)理解而提示的，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不受限于此。并且省略了模糊本發(fā)明重點(diǎn)的不必要的公知構(gòu)成及功能的詳細(xì)說(shuō)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的船舶能量管理系統(tǒng)的構(gòu)成方塊圖，圖2是圖1所示的本發(fā)明的構(gòu)成圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的船舶能量管理系統(tǒng)包含主發(fā)電部、緊急發(fā)電部、負(fù)載電力測(cè)定部30、環(huán)境測(cè)定部40及控制部50。主發(fā)電部包含使用化石燃料產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)10，所述發(fā)電機(jī)10設(shè)置多個(gè)。并且，緊急發(fā)電部包含從利用風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)電能的風(fēng)力發(fā)電源，和利用太陽(yáng)光生產(chǎn)電力的太陽(yáng)光發(fā)電源儲(chǔ)存電能而供給負(fù)載70的蓄電池20。另外，負(fù)載電力測(cè)定部30測(cè)定負(fù)載70的電力使用量。即，由各種及多個(gè)負(fù)載70的接觸使用電力，所消費(fèi)的總電量會(huì)增加，測(cè)定此時(shí)的電力或電流及電壓的供給量，就可測(cè)定負(fù)載的電力使用量。在此，所述負(fù)載70是基于節(jié)約能量的概念任意分類(lèi)的，可分類(lèi)成航運(yùn)負(fù)載72、貨運(yùn)負(fù)載74及空調(diào)負(fù)載76。所述航運(yùn)負(fù)載72是直接影響航運(yùn)的重負(fù)載，根據(jù)海水溫度、主引擎運(yùn)行條件，通過(guò)調(diào)整運(yùn)行負(fù)載70而可節(jié)約能量的負(fù)載70。例如，相當(dāng)于如主冷卻用海水泵、清水泵等的冷卻水泵。并且，所述貨運(yùn)負(fù)載74是對(duì)船舶航運(yùn)沒(méi)有直接影響的負(fù)載70，由調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)運(yùn)行個(gè)數(shù)可節(jié)約能量的負(fù)載。例如，相當(dāng)于起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、絞盤(pán)等。另外，所述空調(diào)負(fù)載76是對(duì)船舶航運(yùn)沒(méi)有直接影響，而是有關(guān)于居住環(huán)境的負(fù)載，相當(dāng)于冷暖房系統(tǒng)、吸排氣通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等。接著環(huán)境測(cè)定部40是測(cè)定如海水溫度或大氣溫度的環(huán)境數(shù)據(jù)，可由外部的傳感器提供溫度。所述控制部50是根據(jù)所述負(fù)載電力測(cè)定部30測(cè)定的電力使用量和所述環(huán)境測(cè)定部40測(cè)定的環(huán)境數(shù)據(jù)，控制所述主發(fā)電部或緊急發(fā)電部的電力生產(chǎn)量。此時(shí)，所述控制部50的控制目的是根據(jù)航運(yùn)條件、海水溫度、大氣溫度，最佳地整合管理所述負(fù)載70，節(jié)約有關(guān)利用裝備的能量及運(yùn)行所述發(fā)電機(jī)10所消耗的燃料來(lái)實(shí)行即實(shí)際又主動(dòng)的能量節(jié)約。為此，所述控制部50根據(jù)負(fù)載能使多個(gè)發(fā)電機(jī)10單獨(dú)或并列(意味著兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行)運(yùn)行。即，讓所述發(fā)電機(jī)10具有最佳的運(yùn)行條件及最小空燃比，就是所述發(fā)電機(jī)10的輸出容量在85%以下時(shí)最有效率。因此，所述控制部50是基本上使兩臺(tái)以上的發(fā)電機(jī)10同時(shí)運(yùn)行的情況最小化，控制發(fā)電機(jī)10單獨(dú)運(yùn)行 ，當(dāng)容量超過(guò)85%時(shí)，控制其他發(fā)電機(jī)10 —起并列運(yùn)行。在此，所謂85%的基準(zhǔn)概念是通常選自發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行范圍的上限值，即形成維修保養(yǎng)最好運(yùn)行環(huán)境的發(fā)電負(fù)載上限值。另一方面，所述控制部50根據(jù)所述負(fù)載電力測(cè)定部30和環(huán)境測(cè)定部40輸入的數(shù)據(jù)，可決定是否運(yùn)行所述各負(fù)載及各負(fù)載的運(yùn)行模式。作為參考，所述控制部50和負(fù)載70之間還具有配電部60以向各負(fù)載分配電力，且所述控制部50控制所述配電部60。以下結(jié)合圖3，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的船舶能量管理方法進(jìn)行說(shuō)明。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的船舶能量管理方法的流程圖。首先，(a)步驟是輸入初始值的步驟，根據(jù)本發(fā)明的能量管理系統(tǒng)要管理的控制對(duì)象，即輸入負(fù)載70的種類(lèi)，輸入發(fā)電機(jī)10的發(fā)電電量(S100)。然后(b)步驟是輸入所述負(fù)載電力測(cè)定部30測(cè)定的各負(fù)載70中使用的電量及所述環(huán)境測(cè)定部40測(cè)定的環(huán)境數(shù)據(jù)(海水溫度、大氣溫度等)。在此輸入是指所述控制部以電性輸入的，可說(shuō)是幾乎實(shí)時(shí)間提供的(S200)。接著(c)步驟是根據(jù)輸入的電量和環(huán)境數(shù)據(jù)，設(shè)定所述各負(fù)載70運(yùn)行模式，其運(yùn)行模式不但包含是否運(yùn)行各裝備外，還指特定的運(yùn)行方式。例如，航運(yùn)中的船舶從大氣溫度30度的區(qū)域到20度的區(qū)域，航運(yùn)條件改變的時(shí)間自動(dòng)從驅(qū)動(dòng)空調(diào)的情況中只驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)(fan)而可轉(zhuǎn)換成調(diào)整換氣和溫度的模式(S300)。結(jié)束所述(C)步驟后，所述(d)步驟中判斷是否能單獨(dú)運(yùn)行發(fā)電機(jī)。即配合所述各種條件和情況，較佳控制系統(tǒng)的狀態(tài)下判斷發(fā)電機(jī)的輸出是否超過(guò)85%(S400)。
如圖所示，若在85%以下時(shí)，繼續(xù)運(yùn)行所述貨運(yùn)負(fù)載74及空調(diào)負(fù)載76，并運(yùn)行航運(yùn)負(fù)載72 (S410)。然而超過(guò)85%時(shí)，停止運(yùn)行所述貨運(yùn)負(fù)載74或空調(diào)負(fù)載76，或者是可降低各裝備的驅(qū)動(dòng)率(S420)。接著(e)步驟是所述(d)步驟中停止運(yùn)行貨運(yùn)負(fù)載或空調(diào)負(fù)載76后，重新判斷發(fā)電機(jī)10的輸出是否超過(guò)85%(S500)。此時(shí)，85%以下時(shí)，運(yùn)行航運(yùn)負(fù)載72(S600)，超過(guò)85%時(shí)，一起驅(qū)動(dòng)其他發(fā)電機(jī)10而執(zhí)行并列運(yùn)行(S510)，并運(yùn)行所述航運(yùn)負(fù)載72 (S600)。把這種狀態(tài)如(f)步驟回饋到所述(b)步驟，重新輸入各負(fù)載的使用電量及環(huán)境數(shù)據(jù)而控制最佳的發(fā)電機(jī)運(yùn)行。所述(e)和(f)步驟之間再可增加從風(fēng)力或太陽(yáng)光再生能量充電的蓄電池20給各負(fù)載20供給電力的步驟(S700)。即，所述發(fā)電機(jī)20的運(yùn)行是兩臺(tái)以上時(shí)，所述蓄電池20供給緊急電力使得發(fā)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定化，發(fā)電機(jī)的燃料消耗量最小化而可執(zhí)行能量節(jié)約?？偠灾?，本發(fā)明是管理負(fù)載使得發(fā)電機(jī)能單獨(dú)運(yùn)行，即為了首先執(zhí)行防止并列運(yùn)行的燃料消耗，管理貨運(yùn)負(fù)載和空調(diào)負(fù)載使得負(fù)載不超過(guò)最佳運(yùn)行設(shè)定值(發(fā)電機(jī)輸出的約85%)，接著執(zhí)行通過(guò)航運(yùn)負(fù)載節(jié)約使用電量的過(guò)程。作為參考，本發(fā)明的各構(gòu)成通過(guò)模組化可獨(dú)立地，連鎖地控制，本發(fā)明的能量管理系統(tǒng)較佳與船舶的控制系統(tǒng)聯(lián)系而被整合管理。以上參照本 發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在下述的權(quán)利要求范圍內(nèi)，不脫離本發(fā)明的思想及領(lǐng)域的范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明可進(jìn)行多種修正及 變更。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明涉及船舶能量管理系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及以最合適的狀態(tài)控制及管理船舶的發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載，并且有效地管理航運(yùn)的穩(wěn)定性和使用電力，可利用在可主動(dòng)減少燃料消耗量的船舶能量管理系統(tǒng)的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種船舶能量管理系統(tǒng)，其特征是包含: 包含多個(gè)發(fā)電機(jī)的主發(fā)電部，其對(duì)船舶負(fù)載供給電力； 包含蓄電池的緊急發(fā)電部，所述緊急發(fā)電部的蓄電池儲(chǔ)存從利用風(fēng)力的風(fēng)力發(fā)電源及利用太陽(yáng)光的太陽(yáng)光發(fā)電源產(chǎn)生的電能； 從船舶負(fù)載中測(cè)定電力使用量的負(fù)載電力測(cè)定部； 測(cè)定環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境測(cè)定部，其環(huán)境數(shù)據(jù)包含海水溫度和大氣溫度， 根據(jù)所述負(fù)載電力測(cè)定部測(cè)定的電力使用量和所述環(huán)境測(cè)定部測(cè)定的環(huán)境數(shù)據(jù)，控制主發(fā)電部或緊急發(fā)電部的電力生產(chǎn)量，使得所述多個(gè)發(fā)電機(jī)中只運(yùn)行任何一臺(tái)的控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶能量管理系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制部在運(yùn)行的任何一臺(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電量超過(guò)容量的85%時(shí),控制其他發(fā)電機(jī)一起并列運(yùn)行。
3.一種船舶能量管理方法，其特征在于: 具有多個(gè)發(fā)電機(jī)，和從利用風(fēng)力的風(fēng)力發(fā)電源及利用太陽(yáng)光的太陽(yáng)光發(fā)電源的發(fā)電電力儲(chǔ)存電能的蓄電池的船舶上，向航運(yùn)負(fù)載、貨運(yùn)負(fù)載、空調(diào)負(fù)載供給的電力進(jìn)行管理的船舶能量管理方法而言，其包含: (a)輸入要管理的負(fù)載種類(lèi)及所述發(fā)電機(jī)發(fā)電電量的步驟； (b)輸入所述各負(fù)載中使用的電量及包含海水溫度和大氣溫度的環(huán)境數(shù)據(jù)的步驟； (C)根據(jù)輸入的電量和環(huán)境數(shù)據(jù)，設(shè)定所述各負(fù)載運(yùn)行模式的步驟； (d)根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行模式運(yùn)行的任何一個(gè)發(fā)電機(jī)的輸出在85%以下時(shí)，運(yùn)行貨運(yùn)負(fù)載、空調(diào)負(fù)載及航運(yùn)負(fù)載，若超過(guò)85%時(shí)停止運(yùn)行貨運(yùn)負(fù)載或空調(diào)負(fù)載的步驟； (e)所述(d)步驟中停止運(yùn)行貨運(yùn)負(fù)載或空調(diào)負(fù)載后，運(yùn)行的任何一個(gè)發(fā)電機(jī)的輸出在85%以下時(shí)，運(yùn)行航運(yùn)負(fù)載，若輸出超過(guò)85%時(shí)，和其他發(fā)電機(jī)一起運(yùn)行而運(yùn)行航運(yùn)負(fù)載的步驟； (f)回饋到所述(b)步驟的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶能量管理方法，其特征在于: 所述(e)和(f)步驟之間再可增加從所述蓄電池對(duì)所述各負(fù)載供給緊急電力的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了船舶能量管理系統(tǒng)及方法。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的船舶能量管理系統(tǒng)及方法，其特征是包含包含多個(gè)發(fā)電機(jī)的主發(fā)電部，其對(duì)船舶負(fù)載供給電力；包含蓄電池的緊急發(fā)電部，其蓄電池儲(chǔ)存從利用風(fēng)力的風(fēng)力發(fā)電源及利用太陽(yáng)光的太陽(yáng)光發(fā)電源產(chǎn)生的電能；從船舶負(fù)載中測(cè)定電力使用量的負(fù)載電力測(cè)定部；測(cè)定環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境測(cè)定部，其環(huán)境數(shù)據(jù)包含海水溫度和大氣溫度；根據(jù)所述負(fù)載電力測(cè)定部測(cè)定的電力使用量和所述環(huán)境測(cè)定部測(cè)定的環(huán)境數(shù)據(jù)，控制主發(fā)電部或緊急發(fā)電部的電力生產(chǎn)量，使得所述多個(gè)發(fā)電機(jī)中只運(yùn)行任何一臺(tái)的控制部。
文檔編號(hào)B63J3/02GK103228533SQ201280000749
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者呉珍錫 申請(qǐng)人:韓國(guó)海洋大學(xué)產(chǎn)學(xué)合作基金會(huì)