[发明专利]用于向船舶传送电力的系统和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从交流电网向停泊在港湾码头的泊位的抵达船只供电的系统。

背景技术

岸边电源已经被用于为渡船供应电力。由于许多渡船典型地停靠在同一个码头的同一位置，因此容易提供合适的连接。目前，某些其它类型的商业船只，比如游轮、集装箱船舶和滚装船舶连接到世界各地港口中的电网。

在海上，可以由与推进引擎耦合的主发电机和用于生成船只所需电力的辅助引擎组合来提供船只的船上发电。一旦船只停泊在码头的泊位，船只的(多个)主发动机通常被关闭，并且辅助发电机控制所有的船上发电以供酒店、卸载和装载活动。目前辅助引擎是利用廉价且低质量的燃料来运行，这导致负面的环境影响。因此，推荐岸边电源。再者，如果辅助发电机关闭，则在船只停泊在码头时需要外部电源。

从岸边向船只的电力供应的问题在于，不同国家使用不同频率的交流电力传输，例如在美国是60Hz，而在欧洲各国是50Hz，并且船只在多个国家之间行进。船只通常使用或者50Hz或者60Hz系统用于它们的设备并且也需要不同电力的量，该电力的量可以是在几百kW直到大游轮的12-15MW的范围内。取决于船舶的类型，对于船舶，例如现代游轮，会需要在6-11kV范围内的高连接电压。

为了将交流电源转换为选定频率和功率等级，例如整流器、逆变器和变压器的一组设备必须安装在码头的每个泊位，这对电源转换的占地面积/空间施加了相当大的需求，并且也导致对泊位处的活动的干扰。例如，当集装箱船只停泊在泊位时，起重机经常在泊位的全程上运行以进行装载、卸载操作，这使得极大约束了至停泊船只的电气连接的灵活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于从交流电源向停泊在码头的泊位的船只供电的灵活电源系统，并且该系统被适于在码头的空间约束。

此目的是通过如权利要求1所限定的系统来实现的。

这种系统包括整流器，其具有交流侧和直流侧，用于将来自交流电源的交流电力转换为直流电力，该交流侧布置成连接到交流电源；以及用于向相应船只供电的多个船只连接装置，每个船只连接装置置于一个所述泊位处并且包括逆变器和用于连接船只的船只连接器，该逆变器可配置成输出在第一或第二频率的交流电力。该系统进一步包括连接到整流器的直流侧的直流配电网络，以及该整流器置于距码头一距离处，并且每个逆变器连接到直流配电网络。

本发明的系统布局在每个泊位需要比较小的空间。整流器不需要定位在码头的每个泊位，而可以置于中央位置，例如置于主船只装载区域之外。这意味着大量的设备可以置于其它位置，并且可以设置为远离这些终端，在终端有更多可用空间。由于整流器中央放置在距码头泊位区域一距离处并且直流配电网络适于将电力向下配送到每个泊位的事实，本发明解决了由于空间约束引起的利用在码头增加有限的设备来为船只供电的灵活性的问题。因此从集装箱装载、处理和卸载货物将不受干涉。

利用布置在每个船只连接装置中的逆变器，该系统使得有可能为船只提供可选择的频率。

根据本发明，多终端直流配电网络布置成将经转换的直流电力向下配送到泊位。本发明提供一种系统，其使得有可能经由相应整流器将具有不同电压和功率能力的若干交流电源连接到直流配电系统。例如，除了主电网，本地风力电源也可以经由第二整流器连接到直流配电网络。以此方式，实现了该系统的模块化。

根据本发明的实施例，直流配电网络适于配送高于1kV的电压等级的电力，从而实现高效的配电。利用高电压直流配电的优点在于它减小了功率损耗。利用高压连接，利用更少的线缆实现相同量的电力，这使得在连接过程中更为容易。例如，高压线缆使得有可能传送是相同尺寸的正常400伏特线缆25倍的电力。因此，实现了高效的配电。直流电网也实现了无电磁场的环境。

直流配电网络进一步包括包含线缆、到(多个)整流器和逆变器的线缆连接以及直流断路器或开关的直流配电电网。利用直流配电电网的优点在于，有可能附加地减小线缆损耗。然而，简单的直流母线也可应用于配送直流电力。

根据本发明的实施例，整流器为单向或双向整流器。利用双向整流器的优点在于，可以针对主电网的要求调整无功功率以实现期望的功率因数。

由于对于船只而言不存在标准电压等级，每个船只连接装置包括布置在船只连接器和船只连接装置的相应逆变器之间的变压器。变压器可配置成提供在至少两个电压等级，例如6kV和11kV的输出。以此方式，在每个码头泊位可以独立地选择频率和电压等级两者，使得可以向相应船只提供适当的电力。