混合式联合循环电力系统的制作方法

本发明涉及一种用于船舶、特别是用于液化天然气(lng)和氢运载船的混合式联合循环电力和推进系统。

背景技术：

1、船舶运营者要求降低操作成本，而常规船舶受到对可能有害于环境的操作的增加的限制。期望改进性能来解决这些问题。

技术实现思路

1、根据本发明，一种混合式联合循环电力和推进系统，所述系统包括蒸汽涡轮机、至少一个燃气涡轮机、至少一个辅助发电机；电推进驱动系统和能量存储系统，其各自连接到ac母线的一个部段；所述系统还包括用于所述蒸汽涡轮机的蒸汽源，以及用于控制所述蒸汽涡轮机、所述燃气涡轮机、所述辅助发电机、所述电驱动推进系统和所述能量存储系统的操作的控制系统；其中，用于所述蒸汽涡轮机的主蒸汽源是来自所述燃气涡轮机的排气；用于所述燃气涡轮机的主气体源是来自货舱的蒸发气体；其中，所述ac母线包括ac母线的多个部段，所述多个部段通过在正常操作中闭合的母线联接器耦接在一起，从而形成闭环ac母线；并且所述电推进驱动系统包括变速驱动器，从而驱动通过驱动轴耦接到螺旋桨的电动马达。

2、通过具有快速作用开关，例如半导体开关，使得使用闭环系统成为可能。在没有这些的情况下，照常规，母线联接器(bus tie)在正常操作中会保持断开，因为它们在故障的情况下无法足够快地断开，以防止故障传播到系统的其他部分中。在常规系统中供电故障的情况下，母线联接器可被闭合，以允许将来自不同母线的能量供应到用电设备(consumer)，但共享供电并不是标准操作特征，因此所有母线都需要使它们断路的发电机在正常使用中操作，这会降低效率。

3、该电推进驱动系统可包括永磁马达。

4、使用永磁马达允许该系统在没有齿轮箱的情况下运行，因为该永磁马达可足够慢地运行，以匹配螺旋桨速度，因此不需要齿轮箱来将马达的速度降低到螺旋桨的速度。照常规马达以大约720rpm运行，并且螺旋桨的运行要慢得多，可能以更接近马达速度的1/10运行。

5、用于能量存储系统的主能量源可以是由蒸汽涡轮机、燃气涡轮机或辅助发电机中的一者产生的电。

6、该系统还可包括岸电连接，以使得船舶用电设备能够由岸电供应装置供电。

7、该系统可包括单燃料燃气涡轮机以及一个或多个火花点火辅助发电机。

8、这有助于最小化排放。

9、推进系统电动马达可包括耦接到船舶的每个驱动轴和螺旋桨的低速双向马达。

10、推进系统还可包括电耦接到ac母线的船首推进器(bow thruster)。这些是可选的。

11、船舶可包括液化天然气运载船、lpg运载船、氢气运载船以及其他大型船。

12、所述电动马达可包括双向马达。

13、这避免了需要齿轮箱以在前向和反向之间移动。变频/变速驱动器用于调整前向或反向推进的速度。

14、该系统还可包括用于燃气涡轮机的船载气体供应装置。

技术特征：

1.一种船舶混合式联合循环电力和推进系统，所述系统包括蒸汽涡轮机、至少一个燃气涡轮机、至少一个辅助发电机；电推进驱动系统和能量存储系统，其各自连接到ac母线的一个部段；所述系统还包括用于所述蒸汽涡轮机的蒸汽源，以及用于控制所述蒸汽涡轮机、所述燃气涡轮机、所述辅助发电机、所述电驱动推进系统和所述能量存储系统的操作的控制系统；其中，用于所述蒸汽涡轮机的主蒸汽源是来自所述燃气涡轮机的排气；用于所述燃气涡轮机的主气体源是来自货舱的蒸发气体；其中，所述ac母线包括ac母线的多个部段，所述多个部段通过在正常操作中闭合的母线联接器耦接在一起，从而形成闭环ac母线；并且所述电推进驱动系统包括变速驱动器，从而驱动通过驱动轴耦接到螺旋桨的电动马达。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电推进驱动系统包括永磁马达。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中，用于所述能量存储系统的主能量源是由所述蒸汽涡轮机、所述燃气涡轮机或所述辅助发电机中的一者产生的电。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括岸电连接，以使得船舶用电设备能够由岸电供应装置供电。

5.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述系统包括单燃料燃气涡轮机以及一个或多个火花点火辅助发电机。

6.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，推进系统电动马达包括耦接到所述船舶的每个驱动轴和螺旋桨的低速双向马达。

7.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述推进系统还包括电耦接到所述ac母线的船首推进器。

8.根据至少权利要求5所述的系统，其中，所述船舶包括液化天然气运载船、lpg运载船、h2运载船以及其他大型船。

9.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述电动马达包括双向马达。

10.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述系统还包括用于所述燃气涡轮机的船载气体供应装置。

技术总结一种船舶混合式联合循环电力和推进系统包括蒸汽涡轮机(6)、至少一个燃气涡轮机(8)、至少一个辅助发电机(3)；电推进驱动系统和能量存储系统(10)，其各自连接到AC母线(20、21)的一个部段。该系统还包括用于蒸汽涡轮机(6)的蒸汽源，以及用于控制蒸汽涡轮机、燃气涡轮机、辅助发电机、电驱动推进系统和能量存储系统的操作的控制系统。用于蒸汽涡轮机的主蒸汽源是来自燃气涡轮机(8)的排气(16)。用于燃气涡轮机(8)的主气体源是来自货舱的蒸发气体。该AC母线包括AC母线的多个部段(20、21、72、75、32、33)，它们通过在正常操作中闭合的母线联接器耦接在一起，从而形成闭环AC母线。该电推进驱动系统包括变速驱动器，从而驱动通过驱动轴(76)耦接到螺旋桨(77)的电动马达(24、25)。技术研发人员：R·B·安德森受保护的技术使用者：西门子能源有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29