[发明专利]基于多端口能量路由器的船舶全直流综合电力系统架构

说明书

本发明提供了一种基于多端口能量路由器的船舶全直流综合电力系统架构，包括：发电系统、配电系统、综合电力推进系统、储能系统以及能量管理系统；所述发电系统用于生成电能，所述配电系统包括多端口的能量路由器，所述能量路由器的多个端口分别与发电系统和综合电力推力系统以及储能系统电连接，进行电制的转换和能量传输，所述能量管理系统与其他系统连接，实行电能分配和监控。本发明基于多端口能量路由器，实现多种形式电能变换，提高了能源转换效率，可以提升船舶综合能效。

技术领域

本发明涉及电气工程与船舶技术领域，具体地，涉及一种基于多端口能量路由器的船舶全直流综合电力系统架构。

背景技术

为响应国家“碳达峰”和“碳中和”的战略目标，倡导绿色可持续发展理念，在化石能源逐渐减少、环境问题日益突出、燃油成本和运输成本与日俱增的大时代背景下，如何提升船舶电力系统的能源利用率，减少运输成本与污染物排放已迫在眉睫。随着船舶电站电气化程度的逐步提升，融合了大型发电系统、储能系统和综合电力推进技术的全电力船舶可以改变这一不利局面。

在全电力船舶组网架构方面，随着船舶功率和体积的增加，传统交流供配电形式具有功率损耗大、转换效率低、供电直流低等缺陷。在此背景催生下，船舶全直流供配电方式逐渐兴起。然而，现有的船舶全直流组网需要多级变换装置才能顺利实现输配电功能，导致能量转换损耗大、空间占用率高等问题。而多端口能量路由器可以实现能量互补互济，具有高功率密度及控制灵活等优势，可以解决现有船舶全直流组网的多级变换问题，也可以更好地适配船舶综合电力系统的模块化、集成化特性，同时还能提高输变配电的效率，提高系统的可靠性，提升舰船生命力。

近年来，电力电子高频化和高功率密度发展逐渐成为主流，采用可控型电力电子器件柔性调节能量流动的“能量路由器”应运而生。借助于能量流和信息流的交互融合，多端口能量路由器可以实现多个能源设备的协调管理和控制调度，同时具备多个端口间能量流的路径选择和分配功能，是未来建设海上移动能源互联网的关键技术之一。

在公开号为CN101165988A的中国专利文献中，公开了一种中压直流区域配电系统，包括若干个配电分区和能量管理系统，每个配电分区内设置有DC/DC变流器，DC/DC变流器的输出端通过隔离互锁开关分别与左右舷低压直流母线相连接，左右舷直流母线联络屏分别与左右舷低压直流母线相连接，左右舷直流母线联络屏的输出端分别与各电力电子设备的输入端相连接，能量管理系统通过通讯总线和各配电分区内的电力电子设备相连接。本发明有效减少电缆用量，减少电缆穿舱孔数量和面积，缩短电缆敷设时间，降低配电系统尺寸、重量，降低了配电系统整体的经济、体积、重量等成本。该文献提出了一种船舶中压直流区域配电系统的设计方案，但该配电系统只适用于直流区域，同时使用多个直流变换器导致能量损失较多。本发明设计的基于多端口能量路由器的船舶直流组网架构，借助多端口能量路由器实现多种形式多种电制的电能变换与接口匹配，可以连接交直流两侧电力设备，同时各端口具备潮流可控的能力，可实现各端口所连接的船载设备互补互济，提升船舶电力系统供电可靠性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于多端口能量路由器的船舶全直流综合电力系统架构。

根据本发明提供的一种基于多端口能量路由器的船舶全直流综合电力系统架构，包括：发电系统、配电系统、综合电力推进系统、储能系统以及能量管理系统；所述发电系统用于生成电能，所述配电系统包括多端口的能量路由器，所述能量路由器的多个端口分别与发电系统和综合电力推力系统以及储能系统电连接，进行电制的转换和能量传输，所述能量管理系统与其他系统连接，实行电能分配和监控。

优选地，所述发电系统包括发电机组、可变直流母线，中压直流母线、以及岸电系统；所述发电机组通过整流后连接所述可变直流母线，所述可变直流母线与能量路由器电连接，所述岸电系统以及储能系统与中压直流母线电连接，所述中压直流母线与所述能量路由器电连接。