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CN109120211A - 基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台 - Google Patents

基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台 Download PDF

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CN109120211A
CN109120211A CN201811068487.1A CN201811068487A CN109120211A CN 109120211 A CN109120211 A CN 109120211A CN 201811068487 A CN201811068487 A CN 201811068487A CN 109120211 A CN109120211 A CN 109120211A
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CN
China
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wind
power
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platform
shore
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CN201811068487.1A
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孙玉伟
饶昆鹏
李君宇
李昊泽
鹿晓晨
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Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
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Publication date
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Abstract

本发明设计了一种基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，主要由风光互补发电系统、岸基供电系统、趸船相应电气控制系统组成，风光互补发电系统由光伏发电系统和风力发电系统组成，光伏发电系统中光伏电池板置于供电平台甲板上方，风力发电系统中的负载供电风机安装在趸船两端上层甲板上，风机杆与趸船底钢结构进行连接，岸基供电系统主要由电缆以及船载配电箱组成，电缆将岸基变电站的电能输送至船载配电箱，由船载配电箱将岸电配送至用电船舶。本发明基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台以清洁能源为靠泊待闸船舶进行供电，实现有效的节能减排效益，提高锚地待闸船舶供电的经济性。

Description

基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台
技术领域
本发明属于待闸船舶供电技术领域，尤其涉及一种基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台。
背景技术
随着通航条件得到极大改善，运输量逐年递增，船闸的运力无法满足需求时，船舶待闸已成为常态。
船舶待闸期间，需要维持船上的照明、空调、水泵等终端的正常运行。目前待闸船舶多使用自带柴油发电机作为靠泊状态下的电源，柴油发电机多为怠速运行，其效率显著低于正常运行的柴油发电机，产生巨大的能源浪费，同时也产生大量的NOx、SOx等有害气体。使用岸电代替柴油发电机虽可在一定程度上减少有害气体排放，但国家电网电力标准煤耗以及CO2排放强度相比柴油发电机并无显著减少，节能效益以及低碳性并不明显。实地调研发现，以三峡为例，导致目前三峡库待闸船只仍以柴油发电机而非清洁能源为其靠泊期间提供电力的主要原因为(1)水位落差大，传统的在码头布置岸电箱的连接方式效果极差，船舶电缆接入岸基充电桩困难；(2)待闸船只数量庞大。为充分利用水域资源，待闸船只多并行停靠且停靠数量较多，接电安全隐患大，充电缆在拖拽时磨损、碾压，且受风浪的影响船舶的波动容易造成缆绳的拉断，并且在一定程度上影响邻近船舶驶离；(3)内河船舶数量众多，大规模推行船用光伏系统成本高昂，且普通船只甲板面积较小，难以布置较多光伏发电设备；(4)部分船只负载功率较大，船用光伏系统难以满足其使用需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，以清洁能源为靠泊待闸船舶进行供电，实现有效的节能减排效益，提高锚地待闸船舶供电的经济性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，主要由风光互补发电系统、岸基供电系统、趸船相应电气控制系统组成，风光互补发电系统由光伏发电系统和风力发电系统组成，光伏发电系统中光伏电池板置于供电平台甲板上方，风力发电系统中的负载供电风机安装在趸船两端上层甲板上，风机杆与趸船底钢结构进行连接，岸基供电系统主要由电缆以及船载配电箱组成，电缆将岸基变电站的电能输送至船载配电箱，由船载配电箱将岸电配送至用电船舶。
按上述技术方案，采用双体趸船作为靠泊船只岸电供电平台，通过双向水下电缆与岸基进行连接。
按上述技术方案，光伏电池板安装于单轴太阳能追踪装置上，排列于供电平台上甲板表面，通过并网设备进行靠泊船只供电或剩余功率的回送，光伏电池板有效面积为2000-2300m2。在风-光互补发电系统无法满足靠泊船只供电需求时由岸电进行补充。光伏发电系统主要结合趸船自身结构特点进行设计，光伏板集中置于趸船甲板面积上方，并通过有效的布局设计使其发电效率达到最大，对光伏发电系统的控制主要采用MPPT控制，再由并网型逆变器向船舶供电。风力发电系统利用风力发电机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，通过控制器对蓄电池充电，将风力发电系统与光伏发电系统相结合，产生清洁能源为靠泊船只供电。
按上述技术方案，风力发电系统与光伏发电系统通过并网逆变器以并网的方式实现电网接入；通过能量管理系统在供电平台自身功率多余的情况下将多余电力回送至岸基电网；水下电缆与岸基电网之间安装双向电表实现电量的计量。
按上述技术方案，还包括蓄电池，光伏发电系统以及风能发电系统为蓄电池充电。光伏发电以及风能发电系统采用离网式结构供电，在发电功率充足时直接向负载供电；发电功率不足时蓄电池放电补充；蓄电池电力不足时，供电平台通过双电源切换开关(ATS)改为由岸基电源供电。
本发明产生的有益效果是：以趸船平台作为锚地船舶岸电供电平台，解决大水位落差对岸电连接造成的影响；实现风-光-岸电等多种能源的并网供电，达到更佳的节能减排效果。进一步地，还可以通过丁靠方式实现靠泊船只直接与供电平台相连，提升安全性且可解决不同船只计费困难和岸电电缆影响邻近船舶驶离的问题；通过离网式光伏/风能发电系统实现清洁能源的储存和利用并通过双电源切换开关(ATS)实现新能源供电方式与岸基电源供电之间的切换。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台的工作情况示意图；
图2是本发明实施例中双体趸船平台示意图；
图3是本发明实施例中光伏电池板布局示意图；
图4是本发明实施例中单轴太阳能追踪装置示意图；
图5是本发明实施例系统工作示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，提供一种基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，如图1、图2、图5所示，主要由风光互补发电系统、岸基供电系统、趸船相应电气控制系统组成，风光互补发电系统由光伏发电系统和风力发电系统组成，光伏发电系统中光伏电池板置于供电平台甲板上方，风力发电系统中的负载供电风机安装在趸船两端上层甲板上，风机杆与趸船底钢结构进行连接，岸基供电系统主要由电缆以及船载配电箱组成，电缆将岸基变电站的电能输送至船载配电箱，由船载配电箱将岸电配送至用电船舶。还包括电缆卷筒，电缆卷筒则起到电缆的收放作用，保证电缆的稳定性。船载配电箱在必要时承担回送供电平台电能的功能。靠泊受电船只采取丁靠方案在供电平台两侧进行靠泊；每艘靠泊船只均能与供电平台建立独立的电气连接；风力发电系统中，负载供电风机设置在供电平台顶部转角处、趸船舱内设置相应的风机控制器以及并网逆变器；供电平台顶部甲板铺设有光伏电池板；光伏电池板安装在单轴太阳能追踪装置上实现太阳能的单轴追踪功能；光伏电池板之间留有检修通道供维护人员进行设备的检查和维护；供电平台舱室内设置有光伏控制器、并网型逆变器以及相应输电线路，与风力发电系统共同连接至供电平台电站汇流排上；供电平台与岸基间通过水下电缆连接；水下电缆具备双向输电功能以实现在并网型光伏系统发电功率较大时将剩余电量回送到岸；供电平台与岸基间的供电线路上设置有双向电表实现发电量以及用电量的计量。
采用双体趸船作为靠泊船只岸电供电平台，通过双向水下电缆与岸基进行连接。如图3、图4所示，光伏电池板安装于单轴太阳能追踪装置上，排列于供电平台上甲板表面，通过并网设备进行靠泊船只供电或剩余功率的回送，光伏电池板有效面积为2000-2300m2。风力发电系统与光伏发电系统通过并网逆变器以并网的方式实现电网接入；通过能量管理系统在供电平台自身功率多余的情况下将多余电力回送至岸基电网；水下电缆与岸基电网之间安装双向电表实现电量的计量。还包括蓄电池，光伏发电系统以及风能发电系统为蓄电池充电。光伏发电以及风能发电系统采用离网式结构供电，在发电功率充足时直接向负载供电；发电功率不足时蓄电池放电补充；蓄电池电力不足时，供电平台通过双电源切换开关(ATS)改为由岸基电源供电。
供电平台的能源主要由岸基供电、光伏、风电三种方式提供，因此供电平台电网须完成对三种能源的并网以及合理分配，将多种电制统一转换为AC400V/50Hz的三相交流电供负载使用。同时，在供电平台自身风-光互补发电系统以及蓄电池难以满足供电需求时快速切换至岸基电源供电。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，其特征在于，主要由风光互补发电系统、岸基供电系统、趸船相应电气控制系统组成，风光互补发电系统由光伏发电系统和风力发电系统组成，光伏发电系统中光伏电池板置于供电平台甲板上方，风力发电系统中的负载供电风机安装在趸船两端上层甲板上，风机杆与趸船底钢结构进行连接，岸基供电系统主要由电缆以及船载配电箱组成，电缆将岸基变电站的电能输送至船载配电箱，由船载配电箱将岸电配送至用电船舶。
2.根据权利要求1所述的基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，其特征在于，采用双体趸船作为靠泊船只岸电供电平台，通过双向水下电缆与岸基进行连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，其特征在于，光伏电池板安装于单轴太阳能追踪装置上，排列于供电平台上甲板表面，通过并网设备进行靠泊船只供电或剩余功率的回送。
4.根据权利要求1或2所述的基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，其特征在于，风力发电系统与光伏发电系统通过并网逆变器以并网的方式实现电网接入；通过能量管理系统在供电平台自身功率多余的情况下将多余电力回送至岸基电网；水下电缆与岸基电网之间安装双向电表实现电量的计量。
5.根据权利要求1或2所述的基于风、光、岸电混合供能的锚地供电平台，其特征在于，还包括蓄电池，光伏发电系统以及风能发电系统为蓄电池充电。
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