[发明专利]具有飞轮储能系统的电池动力船舶及其使用方法

权利要求书

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的使用方法，其特征在于，

当船舶正常航行时，动力电池组为推进系统供电，飞轮储能系统工作于保持模式，既不充电，也不放电；

当船舶制动时，动力电池组停止工作，飞轮储能系统工作于充电模式，吸收储存反馈到电网的再生制动能量。

10.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的使用方法，其特征在于，所述的能量管理系统包括发电管理子系统、负载管理子系统和配电管理子系统。