具有飞轮储能系统的电池动力船舶及其使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110304228A(43)申请公布日2019.10.08(21)申请号201910736369.1(22)申请日2019.08.09(71)申请人大连海事大学地址116026辽宁省大连市高新园区凌海路1号(72)发明人李文华匡祺骥赵士铭岳英杰林珊颖韩凤翚周性坤张金男张君彦沈岩(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人王志强李洪福(51)Int.Cl.B63H21/00(2006.01)B63H21/17(2006.01)H02K7/02(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图1页(54)发明名称具有飞轮储能系统的电池动力船舶及其使用方法(57)摘要本发明提供一种具有飞轮储能系统的电池动力船舶及其使用方法，包括：为船舶航行提供动力的动力电池组、配电装置、能量管理系统、电力电子变换器、飞轮储能系统、推进系统及其它用电负载，配电装置包括主配电板和分配电板，动力电池组、推进系统、飞轮储能系统、分配电板通过不同类型的电力电子变换器连接到主配电板上，其它用电负载连接到分配电板上。本发明所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶及其使用方法，将飞轮储能技术应用于电池动力船舶，通过能量管理系统使飞轮储能系统与动力电池组协调工作，提高了电池动力船舶电力系统的动态响应速度与稳定性，能实现船舶制动时的能量回收，同时对动力电池组起到保护作用，延长其工作寿命。CN110304228ACN110304228A权利要求书1/2页1.一种具有飞轮储能系统的电池动力船舶，其特征在于，包括：动力电池组、推进系统、配电装置、电力电子变换器、飞轮储能系统及用电负载，所述配电装置包括主配电板和分配电板，所述主配电板通过电力电子变换器分别连通有用于提供电力的动力电池组、推进系统、飞轮储能系统和分配电板，所述分配电板用于连接用电负载，且所述分配电板为用电负载提供电力；所述飞轮储能系统包括飞轮本体、与所述飞轮本体同轴的可逆式电动/发电机和真空室，所述飞轮本体和可逆式电动/发电机设于所述真空室，且所述可逆式电动/发电机用于驱动所述飞轮本体旋转蓄能，或在飞轮本体的惯性旋转驱动下带动所述可逆式电动/发电机发电；当船舶上的船舶用电功率低于所述动力电池组提供的功率时，所述主配电板将电能分配至飞轮储能系统，驱动所述可逆式电动/发电机旋转，进而带动飞轮本体旋转蓄能；当船舶上的船舶用电功率高于所述动力电池组提供的功率时，所述飞轮本体惯性旋转驱动下，带动所述可逆式电动/发电机发电，且将电力通过电力电子变换器传输至主配电板。2.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶，其特征在于，所述的动力电池组为氢燃料电池组，且所述氢燃料电池组连接有储氢罐。3.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶，其特征在于，所述推进系统包括螺旋桨和驱动所述螺旋桨的推进电机。4.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶，其特征在于，所述飞轮储能系统与所述主配电板间设有双向变流器。5.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶，其特征在于，所述主配电板还连接有燃料发电设备，且所述燃料发电设备采用LNG、柴油，或LNG与柴油的混合燃料。6.根据权利要求1所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶，其特征在于，所述的主配电板中的连接母线采用直流母线或交流母线；当所述主配电板中的连接母线采用直流母线，所述的动力电池组通过DC/DC变换器与所述主配电板连接，所述推进系统通过变频器及第一DC/AC逆变器与所述主配电板连接，所述分配电板通过变压器、第二DC/AC逆变器与所述主配电板连接；当所述主配电板中的连接母线采用交流母线，所述的动力电池组通过DC/AC逆变器与所述主配电板相连，所述推进系统通过变频器及第一AC/AC变换器与主配电板相连，所述分配电板通过第二AC/AC变换器与所述主配电板相连。7.根据权利要求5所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶，其特征在于，所述燃料发电设备包括发电机和双燃料发动机，且所述发电机与所述主配电板间设有AC/DC整流器。8.一种上述权利要求1所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶的使用方法，其特征在于包括以下步骤：当船舶在启动、加速、过载等工况下，需要的驱动功率大于动力电池组提供的功率时，在能量管理系统的协调下，飞轮储能系统工作于放电模式，释放存储的电能，飞轮储能系统和动力电池组共同提供推进系统需要的功率；当船舶怠速、低速或减速航行等工况下，动力电池组功率大于驱动功率，动力电池组同时为飞轮储能系统和推进系统供电，飞轮储能系统工作于充电模式，将电能以飞轮旋转动2CN110304228A权利要求书2/2页能的形式存储起来。9.根据权利要求8所述的具有飞轮储能系统的电池动力船舶