一种海上船舶航行用风力发电方法与流程

本发明涉及海上风力发电，具体涉及一种海上船舶航行用风力发电方法。

背景技术：

1、船舶航行时同时存在真风、船行风、视风及瞬间冲击风，一种适应各种风力作用下能正常把风能转化为电能的技术，同时确保高转化率的风电能转换。

2、按常规当风力发电机在较高风速运行时电压升高、电流变化大时发电机及电网系统受冲击而损失，目前采用的超风速保护技术状态和一些主要的保护措施：1、叶片变桨；2、紧急停机；3、过速保护；4、主电网保护；5、振动保护；6、温度保护；7、刹车压力保护；8、纽揽保护；9、风向保护；10、防雷保护。除此之外，常规风力发电机还配有功率限制功能，当功率高于额定值5%时，风机也会制动停机。这些保护措施让风力发电机在极端天气条件下的安全运行，但是损失50%以上的风能转换率，而风机需要通过机械增速装置才能发电，再损失风能10%左右，导致风能发电的转化率低于20%，直接影响发电的经济效益。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种海上船舶航行用风力发电方法，通过垂直型多角度风机，最大程度的接受风阻面积，将风能有效转化为液压能，通过中间环节液能转换技术形成液压能，在额定压力时风机的转速的高低决定液能流量的多少，通过液能分配器分别输出额定压力的液能给各发电机组，可获取380ⅴ、220v交流电及48ⅴ直流电，每路均有额定的液能供液压动力的发电机组稳定发电，产生电能合并输入船船微电网，这种技术能全面消纳风能，风能转化率达到60%以上。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种海上船舶航行用风力发电方法，垂直型风机在风能作用下通过刚性连接驱动恒压油泵输出液压能，转速传感器实时监测垂直型风机的叶片轴转速，液压分配器接收转速传感器的反馈信号对各发电机组进行以下控制：

4、船舶停泊时，垂直型风机由真风带动运转，液压分配器接收转速传感器的反馈信号，启动1-2台辅发电机组，提供生活及通讯导航设备的用电；

5、船舶航行时，垂直型风机由航行风带动运转，垂直型风机的风轮叶片的受风量和转速大幅度升高，液压分配器接收转速传感器的反馈信号，启动1台主发电机组，提供船舶航行动力设备工作用电，同时启动1-2台辅发电机组，提供生活及通讯导航设备用电；

6、当风力过大时，液压分配器按需开启其余辅发电机组，转化多余风能，根据视风的变动大小，液压分配器适当增减辅发电机组数量；

7、当所有发电机组满载工作时，溢流阀开启，多余液压油补充到液压蓄能器，液压蓄能器充满后多余液压油回流至储油箱；

8、当存在突变风系统压力过高或电网发生故障电网失压时，各发电机组停止工作，溢流阀开启；

9、当风力不足时，液压蓄能器释放液力储油箱上的液压分配器，液压分配器重新分配液压动力至发电机组，维持发电机组的正常发电，根据局域网的配电等级分别自动关闭对应的发电机组。

10、优选的，液压分配器控制液压油流入各发电机组，控制各发电机组的运行，所述发电机组按功能分为主发电机组和辅发电机组，所述主发电机组设有1台，所述辅发电机组设有3-7台，主发电机组获取380v交流电供船舶动力设备用电，辅发电机组获取220v交流电供船舶生活用电或获取48v供通讯设备用电。

11、优选的，每个发电机组包括液压马达和发电机，液压马达的动力输出轴与发电机的动力输入轴连接，各发电机产生的电能并入船舶微电网组合柜，船舶微电网组合柜连接微电网能量管理系统。

12、优选的，液压马达的进液管连接溢流管，所述溢流管上设有溢流阀，所述溢流管内的液压油分为两路，一路进入液压蓄能器，另一路进入储油箱。

13、优选的，液压马达的进液管上设有流量调节阀，通过控制流量调节阀调节液压马达的进液口流量，通过调节阀口开度大小实现对定量马达输出额定转速及扭矩，驱动各发电机。

14、优选的，所述储油箱通过补油泵将液压油补入恒压油泵，及时补充液压系统中泄漏的液压油。

15、本发明的有益效果是：

16、通过垂直型多角度风机，最大程度的接受风阻面积，将风能有效转化为液压能，通过中间环节液能转换技术形成液压能，在额定压力时风机的转速的高低决定液能流量的多少，通过液能分配器分别输出额定压力的液能给各发电机组，可获取380ⅴ、220v交流电及48ⅴ直流电，每路均有额定的液能供液压动力的发电机组稳定发电，产生电能合并输入船船微电网，这种技术能全面消纳风能，风能转化率达到60%以上(贝兹理论风能最大利用系数0.593)，且输出的电能质量和电网稳定匹配，凸显绿电行业最佳的经济效益；

17、充分利用自然风力，减少机械传动的能量损耗，显著提高了风能发电的转换效率，液压系统的能量损失低而且使用寿命长，通过液压能传导到地面机房，系统设备部件安装和存放条件优，保养和维修极其方便；能实现能量封闭循环管理利用，不受尺寸与空间的限制。工作时不产生硬性磨损，液力产生的热易于传出和消散，非常适用于船舶微风电站及类似场景的风能微电网。

技术特征：

1.一种海上船舶航行用风力发电方法，其特征在于：垂直型风机在风能作用下通过刚性连接驱动恒压油泵输出液压能，转速传感器实时监测垂直型风机的叶片轴转速，液压分配器接收转速传感器的反馈信号对各发电机组进行以下控制：

2.根据权利要求1所述的一种海上船舶航行用风力发电方法，其特征在于：液压分配器控制液压油流入各发电机组，控制各发电机组的运行，所述发电机组按功能分为主发电机组和辅发电机组，所述主发电机组设有1台，所述辅发电机组设有3-7台，主发电机组获取380v交流电供船舶动力设备用电，辅发电机组获取220v交流电供船舶生活用电或获取48v供通讯设备用电。

3.根据权利要求2所述的一种海上船舶航行用风力发电方法，其特征在于：每个发电机组包括液压马达和发电机，液压马达的动力输出轴与发电机的动力输入轴连接，各发电机产生的电能并入船舶微电网组合柜，船舶微电网组合柜连接微电网能量管理系统。

4.根据权利要求3所述的一种海上船舶航行用风力发电方法，其特征在于：液压马达的进液管连接溢流管，所述溢流管上设有溢流阀，所述溢流管内的液压油分为两路，一路进入液压蓄能器，另一路进入储油箱。

5.根据权利要求3所述的一种海上船舶航行用风力发电方法，其特征在于：液压马达的进液管上设有流量调节阀，通过控制流量调节阀调节液压马达的进液口流量，通过调节阀口开度大小实现对定量马达输出额定转速及扭矩，驱动各发电机。

6.根据权利要求1所述的一种海上船舶航行用风力发电方法，其特征在于：所述储油箱通过补油泵将液压油补入恒压油泵，及时补充液压系统中泄漏的液压油。

技术总结本发明涉及一种海上船舶航行用风力发电方法，垂直型风机在风能作用下通过刚性连接驱动恒压油泵输出液压能，转速传感器实时监测垂直型风机的叶片轴转速，液压分配器接收转速传感器的反馈信号对各发电机组进行自动控制。本发明通过液能分配器分别输出额定压力的液能给各发电机组，可获取380Ⅴ、220V交流电及48Ⅴ直流电，每路均有额定的液能供液压动力的发电机组稳定发电，产生电能合并输入船船微电网，全面消纳风能，风能转化率达到60%以上。技术研发人员：朱安民,陈昉宇,惠明,严强,罗晓林,王国平,张思睿受保护的技术使用者：久扬星源科技（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6