[发明专利]一种采用燃料电池船舶直流组网系统和应用此系统的船舶

说明书

本发明公开了一种采用燃料电池船舶直流组网系统和应用此系统的船舶，燃料电池组作为船舶主要动力装置，蓄电池组作为辅助供电装置与燃料电池组形成船舶直流组网。风力发电机组发出的电能输出到电解池，电解海水制氢；多余的电能储存到蓄电池组内。光伏电池发出的电能输出到电解池，电解海水制氢；多余的电能储存到蓄电池组内，利用风能和太阳能，将其转换为清洁的氢能源，使船舶电力系统供电的动力全部来自新能源，且一定程度上解决了弃风、弃光问题，提高了新能源的利用效率，有助于降低船舶运营成本。风力发电与光伏发电通过电解水制氢联系到一起，省去了风力发电和光伏发电的并网控制，无需考虑船舶电网对新能源发电的并网消纳问题。

技术领域

本发明涉及一种船舶直流组网系统和应用此系统的船舶，特别是一种采用燃料电池的船舶直流组网系统和应用此系统的船舶。

背景技术

随着能源需求的不断增加，传统的化石能源已不能满足人们的需求。且基于对环境保护的要求，清洁的新能源发电变得越来越重要。传统的船舶电力系统的发电装置基本都采用化石能源为原料，但化石能源的成本不断上升，使得船舶的运营成本也在不断增加，而海洋上蕴藏着丰富的太阳能、风能等可再生能源，合理的开发和利用这些可再生资源有助于降低船舶的运营成本，对保护海洋环境，促进航运业的可持续发展有重要的意义。

新能源发电技术日益成熟，将其应用于船舶已经成为一种趋势，并得到广泛的应用。但由于风能、太阳能的随机性和不可预测性，将其作为主要发电装置还存在一定问题，且其并网发电会对电网造成一定的影响。相比陆地电网，船舶电网是一个移动的微电网，对新能源发电的消纳能力大大减小，弃风弃光问题更为严重。因此如何充分利用可再生能源，又减少其对电网的影响，保证稳定性是现今急需解决的问题。

燃料电池作为一种环保的可再生能源和理想的分布式电源，为船舶提供了一种新的能源选择，它甚至能够提供可与电力网媲美的足够大的电力。燃料电池中应用最为广泛的即为氢氧燃料电池，一般以氢气为燃料。氢能具有高效、清洁、无污染和易于产生的特点，为了获得足够大的电能需要大量的氢能，如何获取和存储氢能对船舶电力系统的稳定运行至关重要。

电解水制氢是目前广泛使用的制氢方法，利用可再生能源制氢更是未来能源的发展趋势。风电制氢和太阳能制氢是新能源制氢的主要途径。将风能、太阳能、氢能通过该方式结合在一起，省去了并网控制，且能够通过燃料电池输出足够的电能，为电力系统供电。燃料电池输出为直流电，采用直流组网相比较传统的交流组网存在诸多优点。

对于申请号CN201721390215.4公开的是一种风光氢独立电源系统，其风力发电机和太阳能电池板都通过蓄电池来为用户供电和供水解槽制氢，并不能充分利用可再生能源，也没有实现对弃风、弃光问题的考虑；申请号CN201320148892.0公开的是一种基于燃料电池、风能、太阳能的风光氢互补并网型电站，并不适合作为独立的电源使用，且需要考虑新能源发电并网问题；申请号CN201710363226.1公开的一种风电制氢储能的氢燃料复合电池及其发电方法和申请号CN201710570241.3公开的一种基于太阳能光伏制氢的氢燃料电池系统及其发电方法都分别需要考虑风力发电机和光伏电池直接为电网或负载供电，这就需要控制新能源发电满足并网条件；申请号CN201610597945.5公开的是风光-氢储能及煤化工混合动力发电系统，利用风光互补系统发出的多余的电能进行电解水，且仍然需要考虑风力发电和光伏发电的并网问题；申请号为CN201721807759.6公开了一种燃料电池电源及电池电源系统，燃料电池和辅助电源通过逆变器进行交流组网，需要控制幅值、频率和相位的匹配。

因此本发明提出一种基于燃料电池的新能源船舶直流组网系统，使船舶电力系统供电的动力全部来自新能源，提高了新能源的利用效率，且无需考虑风力发电和光伏发电的并网问题。并给出了基于燃料电池的新能源发电系统在船舶上的布置方式。

发明内容