[发明专利]多能源船舶能量管理方法和系统

说明书

本发明公开了一种多能源船舶能量管理方法和系统，该系统包括人机交互系统、船舶能量管理控制器、数据传输总线、复合储能系统、光伏发电系统、燃油发电机系统、负载系统、直流母线。船舶能量管理控制器连接数据传输总线实现对各系统的管理和控制，通过人机交互系统进行实况展示；复合储能系统包括超级电容器、锂电池以及对应DC/DC双向变换控制器；光伏发电系统以及燃油发电机系统中光伏发电板和燃油发电机通过对应的单向变换控制器连接至直流母线；负载系统中负载通过控制器连接至直流母线。该方法从船舶的整体能量管理出发，采用分层控制体系，实现数据的实时监测与采集、能量的调度与分配、重要参数显示和报警等功能。

技术领域

本发明属于船舶能量管理技术领域，尤其涉及一种多能源船舶能量管理方法和系统。

背景技术

船舶能量管理系统用于对发电单元进行调配，保持母线电压的稳定，其性能直接影响着船舶经济性指标、技术指标和安全性，是船舶安全、可靠、高效运行的重要保障，在船舶上具有极其重要的作用。

多能源船舶电力系统由多种能源联合供电，是一个复杂而多变的系统，在船舶运行过程中，各能量源之间的运行需依靠合理的能量管理系统，实现船舶在不同运行工况下各电力系统间的功率匹配，以及各供电单元的功率调配。并且为保证在安全可靠的航行条件下，充分利用太阳能为船舶供电，实现节能减排的效果，在传统的功率切换方法基础上，还需要设计合理的能量管理控制策略。因此多能源船舶的能源管理系统以及其控制策略的发展，是制约多能源船舶发展的关键性问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种多能源船舶能量管理方法和系统，达到准确性高，并且能够可靠高效运行的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先提供一种多能源船舶能量管理系统，包括人机交互系统、船舶能量管理控制器、数据传输总线、复合储能系统、光伏发电系统、燃油发电机系统、负载系统、直流母线，船舶能量管理控制器连接数据传输总线对采集到的复合储能系统、光伏发电系统、燃油发电机系统、负载系统信息通过程序运算后，向各系统控制器输出控制信号，通过人机交互系统进行实况显示；船舶电力采用共直流母线的方式，复合储能系统、光伏发电系统、燃油发电机系统、负载系统并联连接至直流母线以及数据传输总线；人机交互系统包括上位机监控系统、延伸报警系统、电压/电流传感器，上位机监控系统将电压/电流传感器采集至船舶能量管理控制器内的原始数据进行处理，并在监控界面进行显示，延伸报警系统对于电力系统中异常情况进行故障报警。

按上述技术方案，船舶能量管理控制器为工业用可编程逻辑控制器，对船舶各系统信息进行逻辑程序处理。

按上述技术方案，复合储能系统包括超级电容器、锂电池以及对应DC/DC双向变换控制器，以并联的方式接入直流母线，用于船舶能量的储存和供给。

按上述技术方案，光伏发电系统以及燃油发电机系统中光伏发电板和燃油发电机通过对应的单向变换控制器连接至直流母线；负载系统中负载通过负载控制器连接至直流母线。

还提供一种基于权利要求1的多能源船舶能量管理方法，包括以下步骤，步骤一，将多能源船舶能量管理系统划分为：配电调度层、集中控制层和设备控制层；步骤二，配电调度层为船舶能量管理控制器，根据主程序控制策略设定下发调度指令，对整个电力系统能量的参数进行监控和管理；步骤三，在集中控制层搭建光伏、复合储能、燃油发电机、负载能量管理系统，作为上下层之间信息交互的桥梁，实现电能调度、实时数据监测、负荷需求管理功能；步骤四，设备控制层为光伏发电板、锂电池、超级电容器、燃油发电机的变换控制器以及负载控制器，实现各自的最大功率点跟踪、功率调节及充放电管理功能。

按上述技术方案，主程序控制策略采用阈值限定法进行功率分配控制，包含如下控制方法：

(1)检测系统是否正常，若系统故障，则报警并返回，若系统正常则进入后续控制程序；