一种新能源船动力电池系统及控制方法与流程

本发明涉及船舶电池，具体涉及一种新能源船动力电池系统及控制方法。

背景技术：

1、目前远洋船舶受制于航程长及电池能量密度低等限制，多采用常规燃油动力形式。随着国际海事组织发布的船舶能效设计指数(eedi)、船舶碳排放指数(cii)、营运船舶能效指数(eexi)限制，目前船舶多采用降速航行、加装轴带发电系统以及采用甲醇、液化天然气(lng)及氨燃料等新型燃料的方式，以降低船舶碳排放。

2、(1)降速航行

3、船舶现有的动力形式不变，燃料为重油或柴油，当船舶在开阔水域(锚地～锚地)航行时，通过降低航速进而降低主机和发电机的负荷率，最终实现降低船舶燃油消耗量，减少碳排放。

4、(2)加装轴带发电系统

5、在船舶现有主推进柴油机基础上，增加1套轴带发电系统，当船舶在开阔水域(锚地～锚地)航行时，利用主机富余功率，带动轴带发电机给船舶交流配电板供电，进而可关闭发电机，减少船舶燃油消耗量，减少碳排放。

6、(3)采用甲醇、lng及氨燃料等新型燃料

7、船舶现有的动力形式不变，燃料由重油或柴油替换为甲醇、lng或氨等低碳燃料，进而降低船舶碳排放。

8、在上述现有技术方案中，降速航行和轴带发电系统只能在开阔水域使用，船舶进出港和靠泊期间无法使用，船舶使用常规燃料，无法减少碳排放和相关的氮氧化物和硫氧化物污染物排放，而且直接在港区内排放，影响范围更广；采用新型燃料虽然可以在全航程使用，但是一方面新型燃料加装或改造成本较高，目前船东多处于观望状态；另一方面新型燃料的生产加工及加注产业链尚未成熟，船舶可能面临无法加注的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种新能源船动力电池系统，解决以上技术问题；

2、本发明的目的还在于，提供一种新能源船动力电池控制方法，解决以上技术问题。

3、本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

4、一种新能源船动力电池系统，包括，

5、岸电子系统，可控制地连接船舶主配电板用于提供岸侧供电；

6、发电机，可控制地连接所述船舶主配电板用于提供发电机供电；

7、光储直流变换柜，所述光储直流变换柜的第一侧通过隔离变压器连接所述船舶主配电板的光储接入控制屏，所述光储直流变换柜的第二侧连接集装箱式电源和光伏阵列，光储直流变换柜用于可控制地提供箱式电源供电和/或光伏供电。

8、优选的，所述光储直流变换柜包括，

9、直流变换器，所述直流变换器的第一端连接所述集装箱式电源；

10、光伏控制器，所述光伏控制器的第一端连接所述光伏阵列；

11、直流母线，连接所述直流变换器的第二端和所述光伏控制器的第二端；

12、逆变器，所述逆变器的第一端连接所述直流母线，所述逆变器的第二端通过交流断路器连接所述隔离变压器。

13、优选的，所述直流母线包括第一段母线和第二段母线，所述第一段母线通过对应的所述直流变换器和所述光伏控制器连接第一侧的所述集装箱式电源和第一侧的所述光伏阵列，所述第二段母线通过对应的所述直流变换器和所述光伏控制器连接第二侧的所述集装箱式电源和第二侧的所述光伏阵列，所述第一段母线和所述第二段母线通过母联装置连接。

14、优选的，所述母联装置为隔离开关和固态断路器，或所述母联装置为隔离开关和短路保护熔断器；

15、所述母联装置为常闭，所述第一段母线和所述第二段母线并联运行，或，所述母联装置为常开，所述第一段母线和所述第二段母线独立运行。

16、优选的，还包括，

17、直流隔离开关，分别设于所述直流变换器和所述集装箱式电源之间以及所述光伏控制器和所述光伏阵列之间；

18、熔断器，分别设于所述直流变换器和所述直流母线之间、所述光伏控制器和所述直流母线之间以及所述逆变器和所述直流母线之间；

19、滤波器，分别设于所述逆变器和所述交流断路器之间。

20、优选的，所述岸电子系统包括，

21、电缆绞车，所述电缆绞车上设有可展放的电缆，所述电缆的插头可控制地连接岸侧电源，所述电缆远离所述插头的一端通过低压岸电箱连接所述船舶主配电板；

22、低压岸电插座箱，用于连接低压岸电插头，所述低压岸电插座箱连接所述低压岸电箱，所述低压岸电插座箱包括左舷低压岸电插座箱和右舷低压岸电插座箱。

23、优选的，所述电缆绞车为低压电缆绞车，所述低压电缆绞车的所述电缆直接连接所述低压岸电箱；或；

24、所述电缆绞车为高压电缆绞车，所述高压电缆绞车的所述电缆连接高压岸电连接配电板后通过岸电降压变压器连接所述低压岸电箱。

25、优选的，所述岸侧供电、所述发电机供电、所述箱式电源供电和所述光伏供电设有不同的供电优先级，所述光伏供电具备第一优先级，所述箱式电源供电具备第二优先级。

26、一种新能源船动力电池控制方法，应用于如权利要求1-8中任意一项所述的新能源船动力电池系统，包括，

27、步骤s1，船舶的能量管理系统检查所述光伏阵列的最大可用输出功率和所述集装箱式电源的电量状态，判断所述光伏阵列的最大可用输出功率是否大于等于当前船舶交流负载需求功率，若是，执行步骤s2；否则，执行步骤s3；

28、步骤s2，判断所述集装箱式电源是否为满电状态，若是满电状态，控制所述光伏阵列提供所述光伏供电；若非满电状态，所述能量管理系统计算最大可用充电功率，以最大功率输出所述光伏供电，满足船舶交流负载供电的同时为所述集装箱式电源充电；

29、步骤s3，判断所述集装箱式电源是否为满电状态，若是满电状态，以最大功率输出所述光伏供电，船舶负载剩余需求功率由所述岸侧供电提供；若非满电状态，执行步骤s4；

30、步骤s4，以最大功率输出所述光伏供电，控制所述光储直流变换柜按照预设充电功率为所述集装箱式电源充电。

31、优选的，还包括步骤s0，检查所述岸电子系统是否可用，若可用，执行步骤s1；若不可用，执行步骤s5；

32、步骤s5，由所述能量管理系统检查所述光伏阵列的最大可用输出功率和所述集装箱式电源的电量状态，判断所述光伏阵列的最大可用输出功率是否大于等于当前船舶交流负载需求功率，若是，执行步骤s6；否则，执行步骤s7；

33、步骤s6，判断所述集装箱式电源是否为满电状态，若是满电状态，控制所述光伏阵列提供所述光伏供电；若非满电状态，所述能量管理系统计算最大可用充电功率，以最大功率输出所述光伏供电，满足船舶交流负载供电的同时为所述集装箱式电源充电；

34、步骤s7，判断所述集装箱式电源的电量是否大于设定最低放电阈值，若是，以最大功率功率输出所述光伏供电，并以设定功率输出所述箱式电源供电，使所述光伏供电和所述箱式电源供电的总输出功率满足船舶交流负载需求；若否，执行步骤s8；

35、步骤s8，启动所述发电机，并结合所述发电机的油耗率曲线和最低负荷率要求，计算所述发电机最小油耗对应的输出功率，若所述光伏供电的最大输出功率与所述发电机的最优输出功率之和小于等于船舶负载需求功率，以最大功率输出所述光伏供电，剩余需求功率由所述发电机供电提供；若所述光伏供电的最大输出功率与所述发电机的最优输出功率之和大于船舶负载需求功率，执行步骤s9；

36、步骤s9，以最大功率输出所述光伏供电，控制所述发电机按最优功率输出所述发电机供电，在满足船舶交流负载需求的前提下，控制所述光储直流变换柜利用剩余功率对所述集装箱式电源充电，当所述集装箱式电源充满电后，返回步骤s7。

37、本发明的有益效果：由于采用以上技术方案，本发明可在航行或锚地抛锚期间，由光伏供电，同时可利用光伏发电富余功率对集装箱式电源进行充电；在船舶进出港期间，由光伏和集装箱式电池共同输出，为交流负载提供全部电能，进而可关闭发电机，降低船舶排放，可有效保护港区内的空气质量。同时在船舶靠泊装卸货期间，可利用码头配置的岸电子系统和光伏阵列，为集装箱式电源进行充电。