[发明专利]一种带蓄热-冷却电池热管理系统的船舶氨-电混合动力系统

说明书

本发明的目的在于提供一种带蓄热‑冷却电池热管理系统的船舶氨‑电混合动力系统，包括氨燃料发动机、可逆电机、柴发机组、蓄电池、电容、燃料电池、螺旋桨、液氨存储供给装置、变电装置变压装置、船舶主流电网、船舶负载、整船冷却系统、余热系统。本发明能够实现氨燃料发动机与电机的混合推进与柴发机组与储能单元的协调供电，同时实现储能单元与发动机冷能的多级利用，余热系统能够实现多级热能利用并且与冷却系统集成。

技术领域

本发明涉及的是一种船舶动力系统，具体地说是船舶混合动力系统。

背景技术

随着国际海事组织制定的排放法规以及能效设计指数愈加严格，解决船舶高耗能、高污染问题已迫在眉睫，在倡导绿色高效、可持续发展的时代背景下，国家积极推进船舶领域加快绿色化船舶建设，实现能源多元化发展，对船舶发展提出了新要求。

电力推进作为未来船舶动力发展的趋势，具有高效、清洁、可靠等优点。但是电池容量的限制，导致制造成本高昂、充电时间长、续航力短、冗余度低，目前仍难于满足现实需要。而且，受发电方式、功率密度以及储能技术的影响，现阶段的纯电动船舶并不能达到高性能的速度、加速度和自控性，其续航能力也受其电池容量制约，船舶电网能够为电力推进提供持续的能量输出，但是传统的电网柴发机组定速发电效率低，长期处于低负荷工况，燃料浪费严重。

石油资源的减少导致难以满足传统柴油机推进的需要，另一方面柴油机推进有着高排放、高污染的缺点，虽然加装后处理装置与优化燃油喷射等措施能够改善排放问题，但是未来难以满足更加严格的排放限制要求，纯天然气发动机或双燃料发动机推进虽然能大幅度减少硫化物与氮化物的排放，但是仍旧难以解决CO₂排放问题，且天然气发动机存在低工况特性差，扭矩加载不足等缺点，动力性方面存在明显不足，传统船舶余热利用能够提高一部分效率，但是针对混合动力领域的余热系统尚未研究，且集成困难，无成熟技术方案。

混合动力船舶兼有传统内燃机推进船舶和纯电力推进船舶的优点：相比于内燃机推进船舶，可根据灵活根据负荷调整工作模式，实现了全工况下的最优推进效率，冗余性好，动力性优；相比于纯电力推进船舶，初期投入成本低，且续航能力强。船舶的混合动力技术，解决能源问题与技术不成熟之间矛盾，实现了燃料的高效利用，为船舶从传统的机械式推进过渡到纯电力推进提供了可行性方案，新型式的氨-电混合动力船舶能够实现无碳化的优点，电机的引入同时能够改善氨燃料发动机的动态特性，实现多动力源的优势互补，储能装置的引入能够实现电网的削峰填谷，大大提高了柴发机组效率。因此，发展混合动力船舶具有非常重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供实现氨燃料发动机与电机、柴发机组与储能装置混合动力推进的一种带蓄热-冷却电池热管理系统的船舶氨-电混合动力系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带蓄热-冷却电池热管理系统的船舶氨-电混合动力系统，其特征是：包括燃料电池、电容、蓄电池、柴发机组、氨燃料发动机、齿轮箱、定桨距螺旋桨、变桨距螺旋桨，燃料电池、电容、蓄电池分别通过对应的变压装置连接船舶直流电网，柴发机组连接船舶直流电网，氨燃料发动机的曲轴通过皮带与第一可逆电机连接，输出端经过第一离合器与第二可逆电机连接，第二可逆电机经过第二离合器与齿轮箱连接，齿轮箱输出轴与变桨距螺旋桨连接，第一可逆电机通过第一变压装置与船舶电网连接，第二可逆电机通过第二变压装置与船舶电网连接，第三可逆电机直接驱动定桨距螺旋桨同时通过第三变电装置与船舶电网连接，液氨罐依次经过截止阀、冷凝器、稳压阀与氨燃料发动机连接。

本发明还可以包括：