基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng),系統(tǒng)包括岸電管理系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、直流母線排、移動式供電接船單元和固定式供電接船單元；岸電管理系統(tǒng)分別與配電系統(tǒng)、直流母線排、移動式供電接船單元和固定式供電接船單元通信連接；配電系統(tǒng)與直流母線排的一端連接；直流母線排的另一端分別與各個移動式供電接船單元和各個固定式供電接船單元連接。優(yōu)點(diǎn)為：解決了現(xiàn)有的岸電系統(tǒng)中存在的諸多技術(shù)問題和難點(diǎn)，解決因船舶電網(wǎng)電壓頻率不同導(dǎo)致的供電電源不匹配問題，解決船電與岸電因供電制式不兼容而產(chǎn)生的問題，對不同類型船舶適應(yīng)性強(qiáng)，容量擴(kuò)展容易，碼頭布置方便，風(fēng)能、太陽能、儲能容易接入，功能擴(kuò)展更加便利。
【專利說明】
基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于船舶節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球氣候不斷變暖，有效控制溫室氣體排放，保護(hù)大氣環(huán)境已引起全球的普遍關(guān)注。為促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能減排已成為國際社會的共同責(zé)任、高度關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域之一和基本國策。
[0003]船舶運(yùn)輸是石油消費(fèi)的重點(diǎn)行業(yè)，也是溫室效應(yīng)氣體(GHG)和大氣污染排放的重要來源之一。國際海事組織(MO)相關(guān)報告顯示，全球船舶排放的二氧化碳總量在2007年為10億噸，占全球二氧化碳排放總量的3.3%。由于全球海上貿(mào)易量增加，如果控制措施不及時到位，預(yù)計(jì)在2050年將增長近5倍，占比可能會增至18 %。因此JMO、歐盟等采取了一系列控制船舶碳排放的措施。當(dāng)前因世界經(jīng)濟(jì)增長緩慢、航運(yùn)業(yè)運(yùn)量過剩矛盾的雙重影響，航運(yùn)業(yè)面臨著前所未有的持續(xù)低迷。燃料成本高、日漸走低的投資回報率、船舶運(yùn)力過剩、港口和航線日漸嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，MO能效指數(shù)限制等等，都對船舶營運(yùn)帶來了諸多挑戰(zhàn)，因此，船舶節(jié)能減排及綠色能源開發(fā)利用是緩解能源環(huán)境壓力的必然選擇之一。
[0004]目前的船舶節(jié)能減排措施分為技術(shù)措施和營運(yùn)措施等。其中，技術(shù)措施包括改進(jìn)船舶設(shè)計(jì)、提高發(fā)動機(jī)效率、供應(yīng)岸電、利用替代燃料等。營運(yùn)措施包括減小船體粗糙度、加強(qiáng)日常管理維護(hù)、采用經(jīng)濟(jì)航速等。例如，船公司普遍采用船岸一體化燃油消耗監(jiān)控平臺，將船舶每日能耗、船存油量、每日航行距離、距目的港距離、船舶吃水、海況、裝載量等相關(guān)參數(shù)定時報告公司，公司在確保班期的情況下合理降低航速、減少船舶錨泊待航時間，合理安排加油港口，依靠管理實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。
[0005]其中，靠港船舶使用岸上電源系統(tǒng)供電，已成為減少港口環(huán)境污染問題的一項(xiàng)重要技術(shù)。具體的，若船舶靠港期間利用船舶柴油發(fā)電機(jī)組為全船供電，將排放氮氧化物(NOX)、硫氧化物(SOX)、顆粒物(PM)、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)等污染物和廢熱，對港口環(huán)境及水域造成很大的污染，同時輔機(jī)發(fā)電產(chǎn)生較大的噪音，嚴(yán)重影響附近居民及船員的工作和生活。
[0006]若船舶停泊碼頭期間不使用輔機(jī)而用岸上電源為全船供電，則船舶靠港將沒有污染物排放。港區(qū)提供船用岸電電源，對保護(hù)港區(qū)、市區(qū)的環(huán)境意義重大，也為“綠色港口”建設(shè)和發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。岸電電源對于船方來講，靠港后使用岸電可降30%的低燃油消耗成本，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0007]目前，已出臺以下與船舶岸電相關(guān)的政策及法規(guī):
[0008]美國加州是率先頒布限制船舶污染排放的法律的國家。加利福利亞州于2009年生效對船舶減排的法規(guī)，法規(guī)要求自2014年I月I日起50%的船舶使用岸電并每年依次遞增，到2020年I月I日達(dá)到80%的船舶使用岸電目標(biāo)。目前美國加州對船用岸電做了強(qiáng)制性規(guī)定。
[0009]歐洲許多國家也出臺了鼓勵船舶采用岸電的措施。歐盟2006年建議港口提供船舶岸電或含硫0.1 %的燃油，《EU Directive 2005/33/EC—2010》法令規(guī)定從2010年開始船舶在靠港以及在內(nèi)河流域船舶建議使用船舶岸電。
[0010]2012年，國際電工委員會、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、電氣和電子工程協(xié)會3家聯(lián)合發(fā)布了國際標(biāo)準(zhǔn)IEC/IS0/IEEE80005-1，即《在港設(shè)施第一部分:高壓岸電系統(tǒng)一般要求》。
[0011]隨著岸電技術(shù)應(yīng)用與日倶增，交通運(yùn)輸部也組織制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范:2012年7月4日，交通部頒布并實(shí)施的《碼頭船舶岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范JTS155—2012》和《港口船舶岸基供電系統(tǒng)技術(shù)條件JT/T814—2012》，其主要是針對船舶岸電系統(tǒng)的岸基部分進(jìn)行的一般性的規(guī)定，并提出“新建集裝箱碼頭、干散貨碼頭、郵輪碼頭和客滾輪碼頭，應(yīng)在工程項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)中包含碼頭船舶岸電設(shè)施內(nèi)容”的強(qiáng)制要求。2012年7月，交通運(yùn)輸部發(fā)布了 JT/T815—2012《港口船舶岸基供電系統(tǒng)操作技術(shù)規(guī)程》，嘗試對船舶岸電系統(tǒng)日常運(yùn)營管理從工作流程和應(yīng)履行的手續(xù)等方面進(jìn)行了規(guī)定。2011年5月，中國船級社發(fā)布了《船舶高壓岸電系統(tǒng)檢驗(yàn)原則》。該原則為現(xiàn)階段國內(nèi)船舶安裝岸電系統(tǒng)入級檢測提供依據(jù)，并為國內(nèi)船舶岸電的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、建造改造提供船基設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)，為安裝上船的高壓岸電設(shè)備檢驗(yàn)和發(fā)證。
[0012]交通運(yùn)輸部印發(fā)的《珠三角、長三角、環(huán)渤海(京津冀)水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》自2016年I月I日起實(shí)施，在排放控制區(qū)作業(yè)的船舶可采取連接岸電、使用清潔能源、尾氣后處理等與排放控制要求等效的替代措施。
[0013]船舶岸電在國內(nèi)使用的典型案例包括:
[0014]寧波港第一期33個岸電點(diǎn)于2010年6月建成投產(chǎn)，試驗(yàn)期間自有靠岸船舶共接岸電33艘次，累計(jì)供電時間211.8小時，用電5820千瓦時。據(jù)測算，這些船舶使用高含硫量燃料油發(fā)電，需要消耗燃油3374.6公斤，成本21600元。使用岸電為這些船舶節(jié)約成本15700元，節(jié)支率達(dá)73%。寧波港第二期23個岸電點(diǎn)于2013年建成投產(chǎn)，泊靠寧波港的船舶在使用岸電供電后，節(jié)約燃油成本340萬元。極大改善了港區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)的空氣質(zhì)量，同時減少了船舶的振動和噪音污染，船員生活質(zhì)量得以顯著改善。寧波港已建成接岸電點(diǎn)58個，年接岸電船次超5000艘次。據(jù)測算，泊靠寧波港的船舶在使用岸電后，每年可減排二氧化碳、硫氧化物800多噸，減排量90%以上，使用岸電是節(jié)能減排的必然選擇。
[0015]國華寧海電廠選擇試點(diǎn)高壓船舶岸電技改，研制“一鍵并網(wǎng)”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船舶電源“不停電切換”。已累計(jì)建設(shè)高壓岸電點(diǎn)5個，每年接電船舶279艘次，節(jié)約燃油成本536萬元，減少二氧化碳、硫氧化物等污染物排放近28.66噸。
[0016]2011年連云港“高壓變頻數(shù)字化船用岸電系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用”669萬元。2010.10.24“中韓之星” “變壓變頻、高壓上船、不間斷供電和自動控制”；2011.9.24日“富強(qiáng)中國”整套接用具有“高壓變頻、高壓傳輸、不間斷供電、船岸自動轉(zhuǎn)移負(fù)荷”岸電技術(shù)。連云港每年靠港船舶8000多艘，一半以上使用岸電⑶2減少12萬T/Y，硫化物2千噸，氮氧化物3千噸；靠港船舶在國內(nèi)全部使用岸電，每年C02減少917萬噸，相當(dāng)于180萬人一年的排放量;S02減少12.6萬噸，相當(dāng)于720萬人一年的排放量;NOX減少19.5萬噸。
[0017]可見，大力發(fā)展船舶岸電系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0018]現(xiàn)有的船舶岸電系統(tǒng)主要由3部分組成:岸上供電系統(tǒng)、船岸交互系統(tǒng)、船舶受電系統(tǒng)和電源變換裝置。目前，我國船舶受電系統(tǒng)采用的電網(wǎng)頻率大多為60Hz，而港口岸上供電系統(tǒng)所采用的岸電電網(wǎng)頻率為50Hz。因此，通過電源變換裝置將岸電電網(wǎng)380V/50HZ交流電變換成適合于船舶的440V/60HZ交流電，并且能夠?qū)崿F(xiàn)50Hz/60Hz雙頻供電。
[0019]過去常采用的50-60HZ電源變換裝置為發(fā)電機(jī)組式(或稱旋轉(zhuǎn)式)，即采用兩臺同步電機(jī)，如一臺10極同步電動機(jī)驅(qū)動一臺12極同步發(fā)電機(jī)，這樣可將電網(wǎng)的某個電壓等級50Hz電源的供電轉(zhuǎn)換為440V/60HZ的供電。與常規(guī)的發(fā)電機(jī)組式60Hz電源相比，60Hz電子靜止式岸電電源由于效率高、噪聲小、電氣性能指標(biāo)好等優(yōu)點(diǎn)而備受人們關(guān)注。60Hz電子靜止式岸電電源的組成是，變頻器(負(fù)責(zé)將50Hz變換為60Hz)、正弦波濾波器(將變頻器輸出的方波變換為正弦波)、輸出隔離變壓器(電壓隔離、電壓變換)。
[0020]另外，船舶配電電壓包括高壓配電和低壓配電兩種，高壓配電主要為6.6(6)kV，低壓配電為440(400)V。船舶與岸電的配置方案包括低壓船舶/低壓岸電供電方案、低壓船舶/高壓岸電供電方案、高壓船舶/高壓岸電供電方案。各港為船舶提供的岸電電壓、頻率不盡相同，如北美地區(qū)港口提供岸電的頻率為60Hz，歐洲大部分國家則為50Hz，而不同類型、不同噸級船舶上的電壓、頻率也不相同。碼頭上的岸電電源裝置需要將岸電電源的供電制式轉(zhuǎn)為與靠港船舶相應(yīng)的用電電源制式。
[0021]上述船舶岸電系統(tǒng)主要存在以下不足:
[0022](I)因各個船舶的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)頻率不同，從而導(dǎo)致船舶電網(wǎng)與岸電電網(wǎng)的頻率和電壓不匹配
[0023]一般遠(yuǎn)洋船舶柴油發(fā)電機(jī)組通常為400V/50HZ、450V/60HZ兩大類，工程船、特種船舶的柴油發(fā)電機(jī)組電壓有690V、6300V、6600V，頻率50Hz或60Hz。因此，需要采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，才能實(shí)現(xiàn)岸電電網(wǎng)與各種船舶電網(wǎng)的匹配問題。
[0024](2)供電制式不兼容
[0025]①、單相接地故障的防護(hù)措施不同
[0026]港口碼頭岸電通常采用三相四線加保護(hù)線的TN供電系統(tǒng)，與船舶IT供電系統(tǒng)制式不兼容，TN系統(tǒng)與IT系統(tǒng)的關(guān)鍵區(qū)別在于對發(fā)生單相接地故障所采用的防護(hù)措施不同。在發(fā)生單相接地故障時TN系統(tǒng)采用在N線中串接漏電流傳感器，反映三相電流矢量疊加不為零，從而觸發(fā)機(jī)械或電子元件來使斷路器跳閘，中斷電源保障人身安全。而IT系統(tǒng)通常不輸出N線，在發(fā)生單相接地故障時，其接地電流很小(< 10A)，不會造成人身傷亡事故，行業(yè)中采用絕緣監(jiān)測報警裝置提示檢修故障，避免發(fā)生相間短路事故。雖然采用岸電TN系統(tǒng)直接向船舶IT系統(tǒng)供電總體運(yùn)行正常，但仍存在電氣事故和設(shè)備絕緣擊穿。
[0027]②、可靠性問題
[0028]采用岸電TN系統(tǒng)直接向船舶IT系統(tǒng)供電時，雖然N線不上船，但船舶外殼與海水、大地相連，船舶岸電相當(dāng)于采用了 TT直接接地系統(tǒng)。一但發(fā)生單相接地故障，其開關(guān)會立刻保護(hù)跳閘，船舶供電立即中斷，無法滿足船舶用電連續(xù)性的要求，其供電的可靠性大大降低，對于大型重要港區(qū)、軍用港口基地則會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。
[0029]③、漏電危害
[0030]由于采用了TN系統(tǒng)直接向船舶供電，岸上到船舶的供電電纜會產(chǎn)生微小的泄漏電流，長時間運(yùn)行會對碼頭上的鋼筋產(chǎn)生腐蝕，從而降低碼頭鋼筋的使用壽命，對于水下作業(yè)人員以及維修人員則會帶來生命危險。
[0031]④、岸電制式改造難以實(shí)現(xiàn)
[0032]若專門為港口碼頭的靠岸船舶設(shè)計(jì)一套IT電源，則投資成本加大，因IT電源制式不能方便經(jīng)濟(jì)地輸出220V電壓供給單相設(shè)備使用，船舶不靠岸時不使用，很不經(jīng)濟(jì)，且由于船舶靠岸時間較少，設(shè)備長時間是處于閑置狀態(tài)，港口碼頭的環(huán)境又較為惡劣(潮濕、鹽霧等)，元器件容易老化，使用壽命較短。
[0033]可見，如何有效解決上述問題，是目前推廣船舶岸電供電系統(tǒng)亟需解決的問題。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0034]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)以及供電方法，可有效解決上述問題。
[0035]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0036]本實(shí)用新型提供一種基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，包括岸電管理系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、直流母線排、至少一個移動式供電接船單元和至少一個固定式供電接船單元；
[0037]其中，所述岸電管理系統(tǒng)分別與所述配電系統(tǒng)、所述直流母線排、所述移動式供電接船單元和所述固定式供電接船單元通信連接；
[0038]所述配電系統(tǒng)與所述直流母線排的一端連接;所述直流母線排的另一端分別與各個所述移動式供電接船單元和各個所述固定式供電接船單元連接。
[0039]優(yōu)選的，所述配電系統(tǒng)包括若干個配電單元;每個所述配電單元均包括:三相可調(diào)變壓器、獨(dú)立的Y形側(cè)可控AC/DC整流器、獨(dú)立的△形側(cè)可控AC/DC整流器、獨(dú)立的Y形側(cè)空氣斷路器、獨(dú)立的Δ形側(cè)空氣斷路器;所述三相可調(diào)變壓器為Y-Y-Δ型變壓器，其原邊為Y形，用于與一個分布在碼頭區(qū)域內(nèi)的供電設(shè)備連接;其副邊包括Y形三相繞組和A形三相繞組，所述Y形三相繞組依次通過所述Y形側(cè)可控AC/DC整流器和所述Y形側(cè)空氣斷路器后，連接到所述直流母線排;所述A形三相繞組依次通過所述△形側(cè)可控AC/DC整流器和所述△形側(cè)空氣斷路器后，連接到所述直流母線排；
[0040]此外，所述Y形側(cè)可控AC/DC整流器和所述Δ形側(cè)可控AC/DC整流器均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。
[0041]優(yōu)選的，所述三相可調(diào)變壓器的原邊用于與一個分布在碼頭區(qū)域內(nèi)的供電設(shè)備連接，所述三相可調(diào)變壓器的副邊用于直接與自帶岸電系統(tǒng)的船舶供電插頭連接。
[0042]優(yōu)選的，所述配電系統(tǒng)還包括綠色能源配電單元；
[0043]所述綠色能源配電單元包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池儲能系統(tǒng);所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、所述光伏發(fā)電系統(tǒng)和所述蓄電池儲能系統(tǒng)并聯(lián)到所述直流母線排；
[0044]所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、獨(dú)立的第I可控AC/DC整流器、獨(dú)立的第I空氣斷路器以及風(fēng)力發(fā)電控制器;所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和所述第I可控AC/DC整流器串聯(lián)后，通過所述第I空氣斷路器連接到所述直流母線排;另外，所述風(fēng)力發(fā)電控制器分別與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和獨(dú)立的第I可控AC/DC整流器連接；
[0045]所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電組件、第I可控DC/DC斬波器、獨(dú)立的第2空氣斷路器以及光伏發(fā)電控制器;所述光伏發(fā)電組件和所述第I可控DC/DC斬波器串聯(lián)后，通過所述第2空氣斷路器連接到所述直流母線排;另外，所述光伏發(fā)電控制器分別與所述光伏發(fā)電組件和第I可控DC/DC斬波器連接；
[0046]所述蓄電池儲能系統(tǒng)包括蓄電池組、雙向可控DC/DC斬波器、獨(dú)立的第3空氣斷路器以及儲能控制器;所述蓄電池組和所述雙向可控DC/DC斬波器串聯(lián)后，通過所述第3空氣斷路器連接到所述直流母線排;另外，所述儲能控制器分別與所述蓄電池組和雙向可控DC/DC斬波器連接；
[0047]此外，所述風(fēng)力發(fā)電控制器、所述光伏發(fā)電控制器以及所述儲能控制器均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。
[0048]優(yōu)選的，所述移動式供電接船單元包括至少一個移動式低壓供電接船單元、至少一個移動式中壓供電接船單元以及至少一個移動式高壓供電接船單元；
[0049]所述移動式低壓供電接船單元包括第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第4空氣斷路器和第5空氣斷路器;所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第4空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上，從而實(shí)現(xiàn)第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)與直流母線排通電的效果;所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)通過所述第5空氣斷路器與低電船舶的用電接口連接；
[0050]所述移動式中壓供電接船單元包括:第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第I升壓變壓器、第6空氣斷路器和第I真空自動斷路器;所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第6空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上;所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)依次通過所述第I升壓變壓器和所述第I真空自動斷路器后，與中壓船舶的用電接口連接；
[0051]所述移動式高壓供電接船單元包括第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第2升壓變壓器、第7空氣斷路器和第2真空自動斷路器;所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第7空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上;所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)依次通過所述第2升壓變壓器和所述第2真空自動斷路器后，與高壓船舶的用電接口連接；
[0052]另外，所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC和所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。
[0053]優(yōu)選的，所述固定式供電接船單元包括交流母線排、若干個交流并網(wǎng)變流器DC/AC以及若干個輸電支路；
[0054]各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)分別通過獨(dú)立的空氣斷路器連接到所述直流母線排的輸出端;各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)分別通過獨(dú)立的空氣斷路器連接到所述交流母線排的輸入端;所述交流母線排的輸出端并聯(lián)有若干個輸電支路，每個所述輸電支路上均安裝有一個獨(dú)立的空氣斷路器;每個所述輸電支路用于連接到一個船舶的用電接口；
[0055]另外，各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC和所述交流母線排均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。
[0056]優(yōu)選的，還包括:若干個所述固定式供電接船單元的交流母線排之間通過隔離開關(guān)串聯(lián);所述交流母線排敷設(shè)在碼頭地下電纜溝的單獨(dú)走線槽內(nèi)；
[0057]所述直流母線排同樣敷設(shè)在碼頭地下電纜溝的單獨(dú)走線槽內(nèi)；并且，所述直流母線排由若干個通過隔離開關(guān)串聯(lián)的直流母線組成;所述直流母線排每隔設(shè)定距離預(yù)留有用于與可控AC/DC整流器連接的接口以及用于與交流并網(wǎng)變流器DC/AC連接的接口。
[0058]優(yōu)選的，每個所述輸電支路上還串聯(lián)有升壓變壓器。
[0059]本實(shí)用新型提供的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0060]本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的岸電系統(tǒng)中存在的諸多技術(shù)問題和難點(diǎn)，解決因船舶電網(wǎng)電壓頻率不同導(dǎo)致的供電電源不匹配問題，解決船電與岸電因供電制式不兼容而產(chǎn)生的問題，對不同類型船舶適應(yīng)性強(qiáng)，容量擴(kuò)展容易，碼頭布置方便，風(fēng)能、太陽能、儲能容易接入，功能擴(kuò)展更加便利。
【附圖說明】
[0061]圖1為本實(shí)用新型提供的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)的原理圖；
[0062]圖2為本實(shí)用新型提供的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)的碼頭布置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0063]為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0064]本實(shí)用新型提供一種基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)“綠色港口”建設(shè)，提高經(jīng)濟(jì)效益為目的，使用岸上電源系統(tǒng)為靠港船舶供電，從而達(dá)到減少大氣污染，提高船舶節(jié)能減排效果。
[0065]具體的，結(jié)合圖1和圖2，基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)包括岸電管理系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、直流母線排、至少一個移動式供電接船單元和至少一個固定式供電接船單元。所述岸電管理系統(tǒng)分別與所述配電系統(tǒng)、所述直流母線排、所述移動式供電接船單元和所述固定式供電接船單元通信連接。所述配電系統(tǒng)與所述直流母線排的一端連接;所述直流母線排的另一端分別與各個所述移動式供電接船單元和各個所述固定式供電接船單元連接。
[0066]以下結(jié)合圖1和圖2，對各個系統(tǒng)分別詳細(xì)介紹:
[0067](一)配電系統(tǒng)
[0068](I)可控AC/DC整流器部分
[0069]配電系統(tǒng)包括若干個配電單元;每個所述配電單元均包括:三相可調(diào)變壓器、獨(dú)立的Y形側(cè)可控AC/DC整流器、獨(dú)立的△形側(cè)可控AC/DC整流器、獨(dú)立的Y形側(cè)空氣斷路器、獨(dú)立的A形側(cè)空氣斷路器;所述三相可調(diào)變壓器為Y-Y- Δ型變壓器，其原邊為Y形，用于與一個分布在碼頭區(qū)域內(nèi)的供電設(shè)備連接;其副邊包括Y形三相繞組和A形三相繞組，所述Y形三相繞組依次通過所述Y形側(cè)可控AC/DC整流器和所述Y形側(cè)空氣斷路器后，連接到所述直流母線排;所述A形三相繞組依次通過所述△形側(cè)可控AC/DC整流器和所述△形側(cè)空氣斷路器后，連接到所述直流母線排；
[0070]此外，所述Y形側(cè)可控AC/DC整流器和所述Δ形側(cè)可控AC/DC整流器均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。
[0071]上述配電單元的工作原理為:
[0072]分布在碼頭區(qū)域內(nèi)的多個供電站(箱)(35KV)分別經(jīng)三相電纜、三相可調(diào)變壓器進(jìn)行濾波與調(diào)壓后，接入可控AC/DC整流器的交流側(cè)，經(jīng)可控AC/DC整流器變流調(diào)壓，輸出直流電壓600VDC并網(wǎng)在公共直流母線排上。
[0073]岸電管理系統(tǒng)與各個可控AC/DC整流器通信，可根據(jù)直流母線排功率自動控制可控AC/DC整流器投入工作的數(shù)目。具體控制方式為:
[0074]岸電管理系統(tǒng)檢測碼頭供電質(zhì)量，包括電壓、電流、頻率、功率、諧波、功率因數(shù)、瞬間變化等，可實(shí)時判斷各個可控AC/DC整流器工作狀態(tài)是否正常，當(dāng)識別到一個工作狀態(tài)正常且空閑的可控AC/DC整流器后，啟動可控AC/DC整流器工作，并鑒別直流并網(wǎng)條件(極性相同、電壓相等)是否滿足，如果滿足，可控AC/DC整流器導(dǎo)通直流側(cè)的空氣斷路器，進(jìn)行直流母線并網(wǎng)，然后，可控AC/DC整流器向直流母線排輸出穩(wěn)定的600VDC。
[0075]在整個系統(tǒng)運(yùn)行過程中，岸電管理系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控并自動控制每個可控AC/DC整流器的工作過程，保證直流母線排提供的工作功率滿足船舶用電需求。
[0076](2)自帶岸電系統(tǒng)的船舶
[0077]三相可調(diào)變壓器的原邊用于與一個分布在碼頭區(qū)域內(nèi)的供電設(shè)備連接，所述三相可調(diào)變壓器的副邊用于直接與自帶岸電系統(tǒng)的船舶供電插頭連接。
[0078]其工作原理為:
[0079]對于某些已經(jīng)安裝了岸電系統(tǒng)的船舶，將船舶上的電纜絞車輸送插頭直接插在碼頭上的三相可調(diào)變壓器，碼頭直接供交流電上船，經(jīng)過船上的岸電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，滿足船舶所需岸電電源。
[0080](3)綠色能源配電單元
[0081 ]所述配電系統(tǒng)還包括綠色能源配電單元；
[0082]所述綠色能源配電單元包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池儲能系統(tǒng);所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、所述光伏發(fā)電系統(tǒng)和所述蓄電池儲能系統(tǒng)并聯(lián)到所述直流母線排；
[0083]所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、獨(dú)立的第I可控AC/DC整流器、獨(dú)立的第I空氣斷路器以及風(fēng)力發(fā)電控制器;所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和所述第I可控AC/DC整流器串聯(lián)后，通過所述第I空氣斷路器連接到所述直流母線排;另外，所述風(fēng)力發(fā)電控制器分別與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和獨(dú)立的第I可控AC/DC整流器連接；
[0084]所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電組件、第I可控DC/DC斬波器、獨(dú)立的第2空氣斷路器以及光伏發(fā)電控制器;所述光伏發(fā)電組件和所述第I可控DC/DC斬波器串聯(lián)后，通過所述第2空氣斷路器連接到所述直流母線排;另外，所述光伏發(fā)電控制器分別與所述光伏發(fā)電組件和第I可控DC/DC斬波器連接；
[0085]所述蓄電池儲能系統(tǒng)包括蓄電池組、雙向可控DC/DC斬波器、獨(dú)立的第3空氣斷路器以及儲能控制器;所述蓄電池組和所述雙向可控DC/DC斬波器串聯(lián)后，通過所述第3空氣斷路器連接到所述直流母線排;另外，所述儲能控制器分別與所述蓄電池組和雙向可控DC/DC斬波器連接；
[0086]此外，所述風(fēng)力發(fā)電控制器、所述光伏發(fā)電控制器以及所述儲能控制器均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。
[0087]本實(shí)用新型綜合利用碼頭的風(fēng)能、太陽能等綠色能源，光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能經(jīng)可控DC/DC并入直流母線排，風(fēng)能發(fā)電經(jīng)AC/DC直流并網(wǎng)變流器接入直流母線排，蓄電池儲能系統(tǒng)經(jīng)雙向可控DC/DC并接在直流母線排上，可緩沖、穩(wěn)壓直流母線，提高供電質(zhì)量。
[0088](二)移動式供電接船單元
[0089]所述移動式供電接船單元包括至少一個移動式低壓供電接船單元、至少一個移動式中壓供電接船單元以及至少一個移動式高壓供電接船單元；
[0090]所述移動式低壓供電接船單元包括第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第4空氣斷路器和第5空氣斷路器;所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第4空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上，從而實(shí)現(xiàn)第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)與直流母線排通電的效果;所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)通過所述第5空氣斷路器與低電船舶的用電接口連接；
[0091]所述移動式中壓供電接船單元包括:第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第I升壓變壓器、第6空氣斷路器和第I真空自動斷路器;所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第6空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上;所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)依次通過所述第I升壓變壓器和所述第I真空自動斷路器后，與中壓船舶的用電接口連接；
[0092]所述移動式高壓供電接船單元包括第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第2升壓變壓器、第7空氣斷路器和第2真空自動斷路器;所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第7空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上;所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)依次通過所述第2升壓變壓器和所述第2真空自動斷路器后，與高壓船舶的用電接口連接；
[0093]另外，所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC和所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。
[0094]可見，移動式高壓供電接船單元分為低壓、中壓、高壓三種類型，交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)接在直流母線排上，將600VDC的直流電變壓-變流-變頻為船舶所需的三相交流電。其交流側(cè)與不同電壓需求的船舶連接，即:低壓船舶由低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC直接供電，對于中壓、高壓型的船舶，由交流并網(wǎng)變流器DC/AC輸出的電能需要經(jīng)過升壓變壓器、真空自動斷路器VCB后，再供電給中壓、高壓船舶。
[0095]移動式供電接船單元具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0096]具有低壓、中壓、高壓及不同容量的供電方式，可滿足不同類型船舶使用岸電的情況，解決了傳統(tǒng)船用岸電系統(tǒng)容量限制及船舶電壓等級限制。
[0097](三)固定式供電接船單元
[0098]通過固定式供電接船單元，將交流并網(wǎng)變流器DC/AC組合并聯(lián)使用，形成局部交流母線供電系統(tǒng)，從而可為大容量船舶供電，也可同時為多艘船舶供電，也可配置升壓變壓器為中高壓大功率船舶供電。從而滿足各類型船舶使用需求。
[0099]具體的，固定式供電接船單元包括交流母線排、若干個交流并網(wǎng)變流器DC/AC以及若干個輸電支路；
[0100]各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)分別通過獨(dú)立的空氣斷路器連接到所述直流母線排的輸出端;各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)分別通過獨(dú)立的空氣斷路器連接到所述交流母線排的輸入端;所述交流母線排的輸出端并聯(lián)有若干個輸電支路，每個所述輸電支路上均安裝有一個獨(dú)立的空氣斷路器;每個所述輸電支路用于連接到一個船舶的用電接口；
[0101]另外，各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC和所述交流母線排均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。
[0102]其工作原理為:
[0103]岸電管理系統(tǒng)可自動檢測每個交流并網(wǎng)變流器DC/AC的狀態(tài)，包括DC/AC直流側(cè)和交流側(cè)開關(guān)的閉合或脫開狀態(tài)、DC/AC供電或斷電狀態(tài)、DC/AC通訊是否正常、DC/AC提供的電壓電流是否在允許的范圍內(nèi)等;還可自動鑒別DC/AC類型，包括DC/AC的電壓等級型號、DC/AC的容量大小型號、DC/AC工作模式;其中，DC/AC工作模式包括兩類，一種為交流并網(wǎng)型工作模式，一種為單獨(dú)供電型工作模式。
[0104]具體的，岸電管理系統(tǒng)根據(jù)靠泊船舶類型和功率范圍，確定交流并網(wǎng)變流器DC/AC的數(shù)量，并可自由選擇組合交流并網(wǎng)變流器DC/AC并網(wǎng)數(shù)量。理由為:不同類型船舶的電力系統(tǒng)電壓等級和所需的供電容量是不同的，包括低壓、中壓和高壓，100KVA?10000KVA功率范圍，因此，需要根據(jù)船電電壓等級選擇逆變器DC/AC的電壓類型，根據(jù)船電容量確定DC/AC的并網(wǎng)數(shù)量，船電功率越大，需要并網(wǎng)的DC/AC就越多。
[0105]該公共交流母線可為多艘船舶供電，也可為大容量船舶供電。公共交流母線出口自動斷路器ACB或VCB執(zhí)行與船舶電網(wǎng)并網(wǎng)操作，交流并網(wǎng)變流器DC/AC自動調(diào)整，使船電與岸電滿足相序一致、電壓、頻率和相位在允許的范圍內(nèi)時，公共交流母線出口自動斷路器ACB或VCB合閘接入船舶電網(wǎng)，進(jìn)行船電負(fù)荷自動轉(zhuǎn)移到岸電，當(dāng)船舶柴油發(fā)電機(jī)減負(fù)荷到(3-5)%時，發(fā)電機(jī)的自動斷路器跳閘脫開，從船舶電網(wǎng)上切除發(fā)電機(jī)組，由岸電為全船供電。
[0106]通過上述描述可以看出，本實(shí)用新型提供的可控逆變器DC/AC具有兩種工作模式，分別為單獨(dú)工作模式和并網(wǎng)工作模式。其中，單獨(dú)工作模式是指:DC/AC的直流側(cè)接在直流母線排上，DC/AC的交流側(cè)直接僅供給一艘船舶，單個DC/AC即可滿足船電需要，則執(zhí)行船電與岸電并網(wǎng)操作，即:交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)自動斷路器ACB或VCB接入船舶電網(wǎng)，進(jìn)行船電負(fù)荷自動轉(zhuǎn)移到岸電，當(dāng)船舶柴油發(fā)電機(jī)減負(fù)荷到(3-5)%時，發(fā)電機(jī)的自動斷路器跳閘脫開，從船舶電網(wǎng)上切除發(fā)電機(jī)組，由岸電為全船供電。
[0107]并網(wǎng)工作模式是指:需要多個DC/AC并聯(lián)工作，多個DC/AC的直流側(cè)并接在公共直流母線上，其交流側(cè)接在公共的交流母線上，則自動判斷DC/AC是否滿足交流并網(wǎng)條件，DC/AC自動調(diào)整即相序一致、電壓、頻率和相位在允許的范圍內(nèi)，執(zhí)行交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)自動并網(wǎng)，形成局部的交流公共母線。
[0108](四)直流母線排和交流母線排
[0109]直流母線排和交流母線排敷設(shè)在碼頭地下電纜溝的單獨(dú)走線槽內(nèi)，直流母線排可以每隔300米增加隔離開關(guān)，便于故障隔離和維修。另外，直流母線排可以每隔50米預(yù)安裝有快速插座，用于與可控AC/DC整流器連接以及用于與交流并網(wǎng)變流器DC/AC連接。
[0110]直流母線排和交流母線排均與岸電管理系統(tǒng)連接，岸電管理系統(tǒng)可實(shí)時檢測直流母線排的電壓、電流、紋波、溫度和濕度，控制并自動識別直流母線排上各個隔離開關(guān)，從而可根據(jù)直流母線排所需功能，對各個隔離開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。岸電管理系統(tǒng)還實(shí)時檢測交流母線排的電壓、電流、頻率、相位、功率、功率因數(shù)、三相平衡度、諧波、溫度和濕度等參數(shù)。
[0111]本實(shí)用新型提供的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電供電系統(tǒng)，其工作原理可概括描述為:
[0112]岸電管理系統(tǒng)SHS是一種數(shù)字化檢測與控制系統(tǒng)，靠泊船舶接岸電時，岸電管理系統(tǒng)與船舶電站管理系統(tǒng)PMS建立通訊、數(shù)據(jù)共享，岸電管理系統(tǒng)成為船舶電站管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)，岸電管理系統(tǒng)接受船舶電站管理系統(tǒng)的管理與調(diào)度，岸電管理系統(tǒng)通過船舶電站管理系統(tǒng)識別船舶類型和功率范圍并顯示船電參數(shù)，船舶電站管理系統(tǒng)通過岸電管理系統(tǒng)檢測到岸電參數(shù)并控制岸電管理系統(tǒng)是否為本船供電。
[0113]岸電管理系統(tǒng)采用光纖、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)和無線通訊技術(shù)，在船岸間、直流并網(wǎng)變流器之間、交流并網(wǎng)變流器之間進(jìn)行全方位通訊，具有實(shí)時監(jiān)測、實(shí)時控制，自動電壓跟蹤、自動調(diào)整、自動穩(wěn)壓、自動控制變流器的投入或切除等功能，實(shí)時顯示船電和岸電參數(shù)，實(shí)時電能計(jì)量。船舶與岸電之間切換只需“一鍵式”啟動就能自動完成。
[0114]具體的，岸電管理系統(tǒng)檢測整個交直流復(fù)合電網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)、自動識別直流并網(wǎng)變流器AC/DC和交流并網(wǎng)變流器DC/AC類型、數(shù)量和工作狀態(tài)。船舶接岸電或解岸電采用航空插頭快速聯(lián)接或脫開，岸電管理系統(tǒng)首先判別船電與岸電的轉(zhuǎn)換插頭與插座控制信號、通訊信號是否正常，只有正常時，才能快速聯(lián)接或脫開;聯(lián)接到位或脫開到位時，自動發(fā)出“允許操作”信號，然后快速聯(lián)接或脫開動力線，當(dāng)動力線航空插頭與插座聯(lián)接到位或脫開到位時，自動發(fā)出“允許通電操作”。最后由計(jì)算機(jī)自動控制進(jìn)行船電與岸電之間的并網(wǎng)或解除操作，條件滿足時發(fā)出“允許合閘”指令或“允許分閘”指令，DC/AC交流側(cè)斷路器ACB或VCB自動合閘或分閘。岸電船電并網(wǎng)后，立即執(zhí)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移程序。
[0115]需要岸電為船電供電，則負(fù)荷由船電自動轉(zhuǎn)移到岸電，當(dāng)船舶柴油發(fā)電機(jī)減負(fù)荷至lj(3_5)%時，發(fā)電機(jī)的自動斷路器跳閘脫開，從船舶電網(wǎng)上切除發(fā)電機(jī)組，由岸電為全船供電。需要切除岸電時，則負(fù)荷由岸電自動轉(zhuǎn)移到船電，當(dāng)岸電承擔(dān)負(fù)荷減小到(3-5) %時，單獨(dú)工作模式的交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)斷路器或并網(wǎng)工作模式的交流并網(wǎng)變流器DC/AC的公共交流母線出口斷路器自動跳閘脫開，將岸電從船舶電網(wǎng)上切除，由船舶柴油發(fā)電機(jī)組為全船供電。
[0116]本實(shí)用新型提供的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，采用船岸間無線以太網(wǎng)通訊，具有船岸實(shí)時監(jiān)測、實(shí)時控制，自動電壓跟蹤、自動調(diào)整、自動穩(wěn)壓等功能。具體的，每個并網(wǎng)變流器各有自己唯一的地址碼，系統(tǒng)中的所有AC/DC和DC/AC可以自動識別且相互通訊、數(shù)據(jù)共享，從而可自動判別變流器的工作是否正常。然后，根據(jù)靠泊船舶選擇DC/AC類型和工作模式，即DC/AC單獨(dú)工作或交流并網(wǎng)工作，根據(jù)靠泊船舶的電壓等級、功率范圍選擇變流器類型和并網(wǎng)數(shù)量。具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0117](I)解決了船電與岸電匹配的難題:交直流并網(wǎng)變流器將船電和岸電聯(lián)接起來，消除了船電和岸電之間頻率、電壓、相位和供電制式的影響與限制，且交直流并網(wǎng)變流器組合方便，具有濾波、功率因數(shù)調(diào)整、動態(tài)特性好、供電質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。
[0118](2)解決了船電與岸電供電制式不兼容的問題:可控整流器將岸電提供的三相電源整流成直流，成為公共直流母線，消除了岸電三相四線制及頻率的影響；多個可控逆變器并聯(lián)連接在直流母線上，將直流電轉(zhuǎn)換為船用三相電源，根據(jù)船電要求，可控逆變器提供的船電為三相三線制、60或50Hz頻率和所需的船電電壓等級。
[0119](3)解決了船電與岸電的可靠性問題:由于船電系統(tǒng)與岸電系統(tǒng)被交直流并網(wǎng)變流器隔離而沒有直接相連，船電與岸電之間的供電制式、頻率、電壓沒有影響；岸電單相接地時漏電保護(hù)器動作發(fā)出報警且跳閘保護(hù)，船電單相接地時僅發(fā)出接地報警而不發(fā)生跳閘保護(hù)，船電和岸電的單相接地故障防護(hù)措施不同且相互不影響，由于船電與岸電之間為可控變流器，船電或岸電發(fā)生的過流、過壓/欠壓、過頻/欠頻等故障不會進(jìn)入對方系統(tǒng)，由變流器(即整流器和逆變器)隔離且進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)，從而提供可靠性。
[0120](4)船舶岸電系統(tǒng)采用模塊化、分布式設(shè)計(jì)，系統(tǒng)集成化技術(shù)方案，具有布置靈活、擴(kuò)展方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0121]具體的，可從碼頭多個分區(qū)的供電站接線，可控整流模塊AC/DC(直流并網(wǎng)變流器)后依次并入直流母線排，通過直流母線排把分布式碼頭供電集中起來，滿足容量擴(kuò)展需求。船舶用電側(cè)通過多個可控逆變模塊DC/AC(交流并網(wǎng)變流器)分別為多艘船不間斷供電，DC/AC模塊組合供電靈活、方便，同類型的DC/AC模塊并網(wǎng)在交流母線上為大功率船舶供電，滿足不同類型船舶用電需求。
[0122](5)直流母線排和交流母線排的布線都在地下延伸，不影響碼頭作業(yè)和交通，其AC/DC直流并網(wǎng)逆變器、DC/AC交流并網(wǎng)變流器為移動式設(shè)備，根據(jù)船舶需要進(jìn)行配置，自由組合擴(kuò)展容量，一套岸電系統(tǒng)可供多艘船舶用電，減少空間需求，既滿足船舶供電需求，又不影響碼頭作業(yè)和交通。
[0123](6)與交流母線排連接的可控DC/AC逆變模塊可自動分組、并聯(lián)，滿足實(shí)船用電需求。為單船供電的可控DC/AC逆變模塊是移動式，使用方便、提高利用率。
[0124](7)適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足不同類型、不同容量船舶用電需求，還能為某些自帶岸電系統(tǒng)的船舶直接供電。
[0125]具體的，可控逆變DC/AC配合變壓器解決了船舶不同電壓等級和不同頻率上的難題，還具有濾波、功率因數(shù)調(diào)整功能。
[0126]因大型化船舶所需的電力功率大，還需考慮多艘船舶同時應(yīng)用岸電的情況，要求岸電電源容量足夠大。本實(shí)用新型具有低壓、中壓、高壓及不同容量的供電方式，滿足不同類型船舶使用岸電，即:滿足不同頻率、不同配電電壓等級船舶的供電需求，為船舶提供高質(zhì)量的岸電電源品質(zhì)。
[0127](8)直流母線具有穩(wěn)壓、緩沖、平衡船舶負(fù)載起停對電網(wǎng)的沖擊，減小多個船舶用岸電并網(wǎng)時相互之間的影響。
[0128](9)可方便的接入風(fēng)能、太陽能等綠色能源，為綠色港口建設(shè)作出貢獻(xiàn)。
[0129](10)可控AC/DC直流并網(wǎng)變流器、可控DC/AC交流并網(wǎng)變流器組合并網(wǎng)，利用整流/回饋單元的功能模塊，消除高次諧波，提高功率因數(shù)，不受電網(wǎng)波動的影響，具有卓越的動態(tài)特性，提尚了供電質(zhì)量和品質(zhì)。
[0130](11)適用于港口碼頭電氣環(huán)境供電模式和船舶電氣受電模式，具有普適性，滿足該領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，滿足規(guī)模化推廣的需要。
[0131](12)滿足靠港船舶連接岸電快速、安全、穩(wěn)定的技術(shù)需求，快速鏈接、操作簡便。船岸聯(lián)接后，船上岸電操作屏顯示“岸電可用”，可按下“接入岸電”開關(guān)，則岸電自動調(diào)壓、自動變頻、自動調(diào)整后并網(wǎng)、自動轉(zhuǎn)移船岸負(fù)載后，停發(fā)電機(jī)。操作過程中自動進(jìn)行船-岸負(fù)荷轉(zhuǎn)移，不需要接岸電或切除岸電時令船舶斷電，實(shí)現(xiàn)整個過程不間斷供電。
[0132]可見，本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的岸電系統(tǒng)中存在的諸多技術(shù)問題和難點(diǎn)，解決因船舶電網(wǎng)電壓頻率不同導(dǎo)致的供電電源不匹配問題，解決船電與岸電因供電制式不兼容而產(chǎn)生的問題，對不同類型船舶適應(yīng)性強(qiáng)，容量擴(kuò)展容易，碼頭布置方便，風(fēng)能、太陽能、儲能容易接入，功能擴(kuò)展更加便利。
[0133]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，包括岸電管理系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、直流母線排、至少一個移動式供電接船單元和至少一個固定式供電接船單元； 其中，所述岸電管理系統(tǒng)分別與所述配電系統(tǒng)、所述直流母線排、所述移動式供電接船單元和所述固定式供電接船單元通信連接； 所述配電系統(tǒng)與所述直流母線排的一端連接;所述直流母線排的另一端分別與各個所述移動式供電接船單元和各個所述固定式供電接船單元連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，所述配電系統(tǒng)包括若干個配電單元;每個所述配電單元均包括:三相可調(diào)變壓器、獨(dú)立的Y形側(cè)可控AC/DC整流器、獨(dú)立的Λ形側(cè)可控AC/DC整流器、獨(dú)立的Y形側(cè)空氣斷路器、獨(dú)立的Λ形側(cè)空氣斷路器;所述三相可調(diào)變壓器為Υ-Υ-Λ型變壓器，其原邊為Y形，用于與一個分布在碼頭區(qū)域內(nèi)的供電設(shè)備連接;其副邊包括Y形三相繞組和Λ形三相繞組，所述Y形三相繞組依次通過所述Y形側(cè)可控AC/DC整流器和所述Y形側(cè)空氣斷路器后，連接到所述直流母線排;所述Λ形三相繞組依次通過所述Λ形側(cè)可控AC/DC整流器和所述Λ形側(cè)空氣斷路器后，連接到所述直流母線排； 此外，所述Y形側(cè)可控AC/DC整流器和所述Λ形側(cè)可控AC/DC整流器均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，所述三相可調(diào)變壓器的原邊用于與一個分布在碼頭區(qū)域內(nèi)的供電設(shè)備連接，所述三相可調(diào)變壓器的副邊用于直接與自帶岸電系統(tǒng)的船舶供電插頭連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，所述配電系統(tǒng)還包括綠色能源配電單元； 所述綠色能源配電單元包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池儲能系統(tǒng);所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、所述光伏發(fā)電系統(tǒng)和所述蓄電池儲能系統(tǒng)并聯(lián)到所述直流母線排； 所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、獨(dú)立的第I可控AC/DC整流器、獨(dú)立的第I空氣斷路器以及風(fēng)力發(fā)電控制器;所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和所述第I可控AC/DC整流器串聯(lián)后，通過所述第I空氣斷路器連接到所述直流母線排;另外，所述風(fēng)力發(fā)電控制器分別與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和獨(dú)立的第I可控AC/DC整流器連接； 所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電組件、第I可控DC/DC斬波器、獨(dú)立的第2空氣斷路器以及光伏發(fā)電控制器;所述光伏發(fā)電組件和所述第I可控DC/DC斬波器串聯(lián)后，通過所述第2空氣斷路器連接到所述直流母線排；另外，所述光伏發(fā)電控制器分別與所述光伏發(fā)電組件和第I可控DC/DC斬波器連接； 所述蓄電池儲能系統(tǒng)包括蓄電池組、雙向可控DC/DC斬波器、獨(dú)立的第3空氣斷路器以及儲能控制器;所述蓄電池組和所述雙向可控DC/DC斬波器串聯(lián)后，通過所述第3空氣斷路器連接到所述直流母線排;另外，所述儲能控制器分別與所述蓄電池組和雙向可控DC/DC斬波器連接； 此外，所述風(fēng)力發(fā)電控制器、所述光伏發(fā)電控制器以及所述儲能控制器均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，所述移動式供電接船單元包括至少一個移動式低壓供電接船單元、至少一個移動式中壓供電接船單元以及至少一個移動式高壓供電接船單元； 所述移動式低壓供電接船單元包括第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第4空氣斷路器和第5空氣斷路器;所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第4空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上，從而實(shí)現(xiàn)第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)與直流母線排通電的效果;所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)通過所述第5空氣斷路器與低電船舶的用電接口連接； 所述移動式中壓供電接船單元包括:第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第I升壓變壓器、第6空氣斷路器和第I真空自動斷路器;所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第6空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上;所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)依次通過所述第I升壓變壓器和所述第I真空自動斷路器后，與中壓船舶的用電接口連接； 所述移動式高壓供電接船單元包括第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、第2升壓變壓器、第7空氣斷路器和第2真空自動斷路器;所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)通過所述第7空氣斷路器安裝到已預(yù)留在直流母線排的DC/AC交流并網(wǎng)變流器接口上;所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)依次通過所述第2升壓變壓器和所述第2真空自動斷路器后，與高壓船舶的用電接口連接； 另外，所述第I低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC、所述第2低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC和所述第3低壓交流并網(wǎng)變流器DC/AC均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，所述固定式供電接船單元包括交流母線排、若干個交流并網(wǎng)變流器DC/AC以及若干個輸電支路； 各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC的直流側(cè)分別通過獨(dú)立的空氣斷路器連接到所述直流母線排的輸出端;各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC的交流側(cè)分別通過獨(dú)立的空氣斷路器連接到所述交流母線排的輸入端;所述交流母線排的輸出端并聯(lián)有若干個輸電支路，每個所述輸電支路上均安裝有一個獨(dú)立的空氣斷路器;每個所述輸電支路用于連接到一個船舶的用電接口； 另外，各個所述交流并網(wǎng)變流器DC/AC和所述交流母線排均連接到所述岸電管理系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，還包括:若干個所述固定式供電接船單元的交流母線排之間通過隔離開關(guān)串聯(lián);所述交流母線排敷設(shè)在碼頭地下電纜溝的單獨(dú)走線槽內(nèi)； 所述直流母線排同樣敷設(shè)在碼頭地下電纜溝的單獨(dú)走線槽內(nèi)；并且，所述直流母線排由若干個通過隔離開關(guān)串聯(lián)的直流母線組成;所述直流母線排每隔設(shè)定距離預(yù)留有用于與可控AC/DC整流器連接的接口以及用于與交流并網(wǎng)變流器DC/AC連接的接口。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于交直流復(fù)合電網(wǎng)的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，每個所述輸電支路上還串聯(lián)有升壓變壓器。
【文檔編號】H02J3/02GK205544287SQ201620085781
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】張桂臣, 臧緒運(yùn)
【申請人】上海冠圖電氣科技有限公司