[发明专利]用于操作双回路供电系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及操作双回路供电系统的方法，本发明方法具体可适用于带有本地发电装置的操作双回路船舶推进系统，该系统利用主动前端（AFE）功率变换器，该系统可安装在任何合适的船舶中，民用的或军用的船舶中。

背景技术

当前存在许多利用本地发电装置的双回路供电系统。典型地，这些系统包括第一母线、第二母线、与第一母线连接并具有一关联原动机的至少一发电机、与第二母线连接并具有一关联原动机的至少一发电机、以及一电负载，该电负载通过第一功率变换器与第一母线连接，通过第二功率变换器与第二母线连接。这些双回路供电系统根据特定系统的不同可以利用交流电或直流电进行运行。

可能的双回路供电系统的应用场景可以包括具有本地发电装置的工厂。例如，钢铁厂。这些系统的电负载可以包括机械可动部件的任一或所有机械操作，这些机械可动部件包括但不限于水泵、风扇、气体压缩机、电弧炉、辊轧机传动以及起重机传动。双回路供电系统的其它应用可以为使用本地发电装置的采矿系统，其中，电负载可以是起重机、输送机、压碎机、风扇或任何其它采矿设备。

作为利用本地发电装置的双回路系统的一实例，可以为一些船舶的推进系统。这些系统使用交流电进行运行，系统的负载为船舶的推进器。一般情况下，这些推进系统通过动力定位系统进行操作。

船舶的动力定位（DP）依赖于推进器，从而在参考点上下保持船体的位置和其航向，并抵御外部环境的力量，例如，风力和水流。DP系统的目的不是绝对地保持船舶静止，而是保持其位置在可接受范围内。术语“动力定位（DP）系统”可包括用于船舶的其它定位系统，例如定位锚泊系统以及辅助推进锚泊系统，辅助推进锚泊系统结合了DP系统一些方面和锚泊系统。

在一典型的DP系统中，根据一些最优情形的定义，来自一控制器的推力请求会被指派给可用的推进器。例如，可根据每个推进器的额定功率，通过共享推力对推力请求进行分配以取得最小总功率消耗。在船舶推进系统中，推进器与ac母线连接，该ac母线接收ac发电机的电力，该ac发电机与原动机耦合。典型地，如柴油发动机或燃气轮机，这些原动机会产生对环境有害的废气，例如，氮氧化合物（NO_x），二氧化碳（CO₂）以及与燃烧过程相关的其它污染物。

选择性催化还原（SCR）是一种利用催化剂将氮氧化合物转换为氮气（N₂）和水（H₂O）的方法。气态还原剂典型地如无水氨、氢氧化氨或尿素被添加到烟气或废气流中，并被吸收到催化剂上面。当尿素被作为还原剂时，二氧化碳是反应产物。在正确的预设条件下，SCR可以消除柴油发动机燃烧过程中产生的85%的氮氧化物。在热废气中，尿素溶液根据以下反应方程式可以分解为氨以及二氧化碳：

CO(NH₂)₂+H₂O→2NH₃+CO₂

而在废气中，根据下述方程式，氨可以将氮氧化物转换为氮气和水蒸气：

NO_x,NH₃,O₂→N₂,H₂O

而不期望的副反应会通过燃烧中的硫磺产生三氧化硫（SO₃）以及硫酸铵。因此，将废气的温度保持在一水平范围内非常重要，这样可以阻止硫酸盐的沉积，该沉积会覆盖在催化剂的表面，从而不利地影响到SCR系统NO_x的转换效率。因此，一般情况下，柴油发动机包括一旁通管，这意味着，当耦合在柴油发电机上的发电机在低于额定功率下运行时，大部分废气会绕过SCR系统，这样会增加每度电的NO_x排放。

由柴油发动机或燃气轮机产生的二氧化碳决定于发动机的效率，其中，发动机效率可以认为是关联的发电机输出的电能输出和燃料的热值的比值，该燃料为柴油发动机或燃气轮机消耗的燃料。在低效率情况下，每度电的输出将产生更多二氧化碳。因此，将柴油发动机以燃气轮机运行在高效率状态下，有益于减少二氧化碳的排放。