一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法与流程

本发明属于港口船舶岸电技术领域，具体涉及一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法。

背景技术：

港口停靠码头的船舶必须每时每刻采用船舶辅助发电来满足其的用电需求，在此过程中产生了大量的废气和噪声等污染，为了解决这个问题，船舶岸电供电技术便应运而生。船舶岸电供电技术是指船舶在停靠港口码头期间，停止使用船舶上的发电机电源供电，改用港区码头上的岸电通过电缆对船舶供电替代船舶自身发电供电。

建设船舶岸电系统受到码头设施与电力现状、码头生产规划与管理、船舶作业等因素影响，特别是现有技术大多采用公共电网变电室的50hz/10kv(或6kv)电力接入并提供船舶岸电供电系统，将其整流及变频逆变为60hz/0.45kv的船用电；由于港口码头有众多的不同类型船舶停靠，用电规格多样不定，而现有技术的岸电设备设施相对固定，对于不同应用场景的适用性差，而且供电的时效性差并不易调节，适应范围局限性大且难于应用到设备接线范围以外的供电用电，对于等待在锚地的众多船舶无法提供清洁的电力，以及也不能优化用电的经济性。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺陷和不足，本发明提出一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法，主要包括：主控系统模块、电流源控制器、电压源控制器、60hz频率控制器、50hz频率控制器、双向逆变器模块、多绕组变压器、系统总线、通信电路模块、直流母线排、监控通信链路、电源电路模块、人工操控面板、远程通信网络、数据中心及移动终端、第m组储能蓄电池组串模块、第n组储能蓄电池组串模块、第m组储能蓄电池组管理系统bms模块、第n组储能蓄电池组管理系统bms模块、60hz/0.45kv电力线电控开关、50hz/0.4kv电力线电控开关、60hz/6.6kv电力线电控开关、50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关、第m组储能蓄电池组串连接电控开关、第n组储能蓄电池组串连接电控开关、60hz/0.45kv电力监测传感器、50hz/0.4kv电力监测传感器、60hz/6.6kv电力监测传感器、50hz/10kv(或6kv)电力监测传感器、60hz/0.45kv电力输入输出连接器、50hz/0.4kv电力输入输出连接器、60hz/6.6kv电力输入输出连接器、50hz/10kv(或6kv)电力输入输出连接器，其中：

第m组储能蓄电池组串模块通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关连接直流母线排，并由直流母线排连接双向逆变器模块的直流连接端子以及由双向逆变器模块交流连接端子接入多绕组变压器，再通过多绕组变压器连接的60hz/0.45kv电力线电控开关与60hz/0.45kv电力输入输出连接器相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块的60hz/0.45kv电力电能交换电力路径；

第m组储能蓄电池组串模块通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关连接直流母线排，并由直流母线排连接双向逆变器模块的直流连接端子以及由双向逆变器模块交流连接端子接入多绕组变压器，再通过多绕组变压器连接的50hz/0.4kv电力线电控开关与50hz/0.4kv电力输入输出连接器相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块的50hz/0.4kv电力电能交换电力路径；

第m组储能蓄电池组串模块通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关连接直流母线排，并由直流母线排连接双向逆变器模块的直流连接端子以及由双向逆变器模块交流连接端子接入多绕组变压器，再通过多绕组变压器连接的60hz/6.6kv电力线电控开关与60hz/6.6kv电力输入输出连接器相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块的60hz/6.6kv电力电能交换电力路径；

第m组储能蓄电池组串模块通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关连接直流母线排，并由直流母线排连接双向逆变器模块的直流连接端子以及由双向逆变器模块交流连接端子接入多绕组变压器，再通过多绕组变压器连接的50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关与50hz/10kv(或6kv)电力输入输出连接器相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块的50hz/10kv(或6kv)电力电能交换电力路径；

第n组储能蓄电池组串模块通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关连接直流母线排，并由直流母线排连接双向逆变器模块的直流连接端子以及由双向逆变器模块交流连接端子接入多绕组变压器，再通过多绕组变压器连接的60hz/0.45kv电力线电控开关与60hz/0.45kv电力输入输出连接器相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块的60hz/0.45kv电力电能交换电力路径；

第n组储能蓄电池组串模块通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关连接直流母线排，并由直流母线排连接双向逆变器模块的直流连接端子以及由双向逆变器模块交流连接端子接入多绕组变压器，再通过多绕组变压器连接的50hz/0.4kv电力线电控开关与50hz/0.4kv电力输入输出连接器相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块的50hz/0.4kv电力电能交换电力路径；

第n组储能蓄电池组串模块通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关连接直流母线排，并由直流母线排连接双向逆变器模块的直流连接端子以及由双向逆变器模块交流连接端子接入多绕组变压器，再通过多绕组变压器连接的60hz/6.6kv电力线电控开关与60hz/6.6kv电力输入输出连接器相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块的60hz/6.6kv电力电能交换电力路径；

第n组储能蓄电池组串模块通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关连接直流母线排，并由直流母线排连接双向逆变器模块的直流连接端子以及由双向逆变器模块交流连接端子接入多绕组变压器，再通过多绕组变压器连接的50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关与50hz/10kv(或6kv)电力输入输出连接器相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块的50hz/10kv(或6kv)电力电能交换电力路径；

主控系统模块通过系统总线分别连接电流源控制器、电压源控制器、60hz频率控制器、50hz频率控制器、双向逆变器模块，构成双向逆变频率与运行调节控制链路；

主控系统模块通过通信电路模块连接监控通信链路，并由监控通信链路分别连接第m组储能蓄电池组管理系统bms模块、第n组储能蓄电池组管理系统bms模块、60hz/0.45kv电力线电控开关、50hz/0.4kv电力线电控开关、60hz/6.6kv电力线电控开关、50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关、第m组储能蓄电池组串连接电控开关、第n组储能蓄电池组串连接电控开关、60hz/0.45kv电力监测传感器、50hz/0.4kv电力监测传感器、60hz/6.6kv电力监测传感器、50hz/10kv(或6kv)电力监测传感器，构成船舶岸电系统实时监测及控制链路；

主控系统模块通过通信电路模块连接监控通信链路，并由监控通信链路连接人工操控面板，构成船舶岸电系统人工操控的通信链路；

主控系统模块连接通信电路模块，并由通信电路模块通过远程通信网络连接数据中心及移动终端，构成数据中心及移动终端与船舶岸电系统交互信息的通信链路；

电源电路模块连接主控系统模块，构成系统电源供电电力路径；

第m组储能蓄电池组管理系统bms模块连接第m组储能蓄电池组串模块，同时顺次经监控通信链路及通信电路模块连接主控系统模块，构成第m组储能蓄电池组管理系统bms模块与主控系统模块交互信息以及储能蓄电池监测与均衡的控制链路；

第n组储能蓄电池组管理系统bms模块连接第m组储能蓄电池组串模块，同时顺次经监控通信链路及通信电路模块连接主控系统模块，构成第n组储能蓄电池组管理系统bms模块与主控系统模块交互信息以及储能蓄电池监测与均衡的控制链路；

一种多功能储能移动式船舶岸电系统的主要控制方法为：

1)系统上电自检，异常时报警及进入异常处理流程；

2)正常时连通数据中心及移动终端，接受人工和数据中心及移动终端设置和选择参数及运行模式；

3)如果设置和选择参数及运行模式不符合要求时，系统提示进行重新设置与选择；否则，进入选择的运行模式，即：

储能蓄电池充电模式：主控系统模块控制c3或c4闭合，检测分析储能蓄电池组管理系统bms模块监测数据是否正常，异常时报警及进入异常处理流程；正常时根据c3或c4闭合的状态选择相应的60hz频率控制器或50hz频率控制器，主控系统模块调用电流源控制器控制双向逆变器模块按设定的相应充电策略为储能蓄电池充电，并且bms模块实时监测蓄电池的荷电状态，没有达到充满设定标志时，反复进行bms模块实时监测蓄电池的荷电状态并充电，直至充满则停止充电；主控系统模块计算分析储能蓄电池组管理系统bms模块监测数据，生成充放电计划并发送提示信息；

储能蓄电池放电模式：主控系统模块控制c1或c2闭合，检测分析储能蓄电池组管理系统bms模块监测数据是否正常，异常时报警及进入异常处理流程；正常时根据c1或c2闭合的状态选择相应的60hz频率控制器或50hz频率控制器，主控系统模块调用电压源控制器控制双向逆变器模块按设定的相应充电策略控制储能蓄电池担当供电电源，并且bms模块实时监测蓄电池的荷电状态，没有达到电量放完的设定标志时，持续进行bms模块实时监测蓄电池的荷电状态并保持放电供电，直至达到电量放完的设定标志则停止充电；主控系统模块计算分析储能蓄电池组管理系统bms模块监测数据，生成充放电计划并发送提示信息；

4)返回第2)步，等待进入下一次充放电的任务流程。

一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法，所述60hz/0.45kv电力线电控开关、50hz/0.4kv电力线电控开关、60hz/6.6kv电力线电控开关、50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关的特征是，采用常断开状态开关并且60hz/0.45kv电力线电控开关和50hz/0.4kv电力线电控开关为单闭合互锁，即同一时间只有一个开关闭合；以及60hz/6.6kv电力线电控开关和50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关为单闭合互锁，即同一时间只有一个开关闭合。

本发明一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法，通过智能控制的双向储能逆变系统和多绕组变压器构建技术，实现了多功能储能移动式船舶岸电系统；克服了建设船舶岸电系统受到码头设施与电力现状、码头生产规划与管理、船舶作业等因素的不利影响，通过储能逆变技术实现了高压50hz/10kv(或6kv)电力及高压60hz/6.6kv电力或低压60hz/0.45kv电力及50hz/0.4kv电力的双向多用途船舶供电蓄电；满足港口码头中众多的不同类型船舶停靠供电，提供不同用电规格的电力，彻底改变了现有技术的岸电设备设施相对固定，对于不同应用场景适用性差的缺陷，提供可移动、可调峰、经济灵活的电力供应，便于应用到设备接线范围以外的船舶实施供电用电，可为等待在锚地的众多船舶提供清洁、经济的电力。

附图说明

图1是一种多功能储能移动式船舶岸电系统的构成原理框图。

图2是一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法的主要控制流程图。

具体实施方式

作为实施例子，结合图1对一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。

如图1所示，本发明提出一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法，主要包括：主控系统模块(1)、电流源控制器(2)、电压源控制器(3)、60hz频率控制器(4)、50hz频率控制器(5)、双向逆变器模块(6)、多绕组变压器(7)、系统总线(8)、通信电路模块(9)、直流母线排(10)、监控通信链路(11)、电源电路模块(12)、人工操控面板(13)、远程通信网络(14)、数据中心及移动终端(15)、第m组储能蓄电池组串模块(sm)、第n组储能蓄电池组串模块(sn)、第m组储能蓄电池组管理系统bms模块(bm)、第n组储能蓄电池组管理系统bms模块(bn)、60hz/0.45kv电力线电控开关(k1)、50hz/0.4kv电力线电控开关(k2)、60hz/6.6kv电力线电控开关(k3)、50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关(k4)、第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)、第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)、60hz/0.45kv电力监测传感器(t1)、50hz/0.4kv电力监测传感器(t2)、60hz/6.6kv电力监测传感器(t3)、50hz/10kv(或6kv)电力监测传感器(t4)、60hz/0.45kv电力输入输出连接器(c1)、50hz/0.4kv电力输入输出连接器(c2)、60hz/6.6kv电力输入输出连接器(c3)、50hz/10kv(或6kv)电力输入输出连接器(c4)，其中：

第m组储能蓄电池组串模块(sm)通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的60hz/0.45kv电力线电控开关(k1)与60hz/0.45kv电力输入输出连接器(c1)相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块(sm)的60hz/0.45kv电力电能交换电力路径；

第m组储能蓄电池组串模块(sm)通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的50hz/0.4kv电力线电控开关(k2)与50hz/0.4kv电力输入输出连接器(c2)相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块(sm)的50hz/0.4kv电力电能交换电力路径；

第m组储能蓄电池组串模块(sm)通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的60hz/6.6kv电力线电控开关(k3)与60hz/6.6kv电力输入输出连接器(c3)相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块(sm)的60hz/6.6kv电力电能交换电力路径；

第m组储能蓄电池组串模块(sm)通过第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关(k4)与50hz/10kv(或6kv)电力输入输出连接器(c4)相连接，构成第m组储能蓄电池组串模块(sm)的50hz/10kv(或6kv)电力电能交换电力路径；

第n组储能蓄电池组串模块(sn)通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的60hz/0.45kv电力线电控开关(k1)与60hz/0.45kv电力输入输出连接器(c1)相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块(sn)的60hz/0.45kv电力电能交换电力路径；

第n组储能蓄电池组串模块(sn)通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的50hz/0.4kv电力线电控开关(k2)与50hz/0.4kv电力输入输出连接器(c2)相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块(sn)的50hz/0.4kv电力电能交换电力路径；

第n组储能蓄电池组串模块(sn)通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的60hz/6.6kv电力线电控开关(k3)与60hz/6.6kv电力输入输出连接器(c3)相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块(sn)的60hz/6.6kv电力电能交换电力路径；

第n组储能蓄电池组串模块(sn)通过第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)连接直流母线排(10)，并由直流母线排(10)连接双向逆变器模块(6)的直流连接端子以及由双向逆变器模块(6)交流连接端子接入多绕组变压器(7)，再通过多绕组变压器(7)连接的50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关(k4)与50hz/10kv(或6kv)电力输入输出连接器(c4)相连接，构成第n组储能蓄电池组串模块(sn)的50hz/10kv(或6kv)电力电能交换电力路径；

主控系统模块(1)通过系统总线(8)分别连接电流源控制器(2)、电压源控制器(3)、60hz频率控制器(4)、50hz频率控制器(5)、双向逆变器模块(6)，构成双向逆变频率与运行调节控制链路；

主控系统模块(1)通过通信电路模块(9)连接监控通信链路(11)，并由监控通信链路(11)分别连接第m组储能蓄电池组管理系统bms模块(bm)、第n组储能蓄电池组管理系统bms模块(bn)、60hz/0.45kv电力线电控开关(k1)、50hz/0.4kv电力线电控开关(k2)、60hz/6.6kv电力线电控开关(k3)、50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关(k4)、第m组储能蓄电池组串连接电控开关(km)、第n组储能蓄电池组串连接电控开关(kn)、60hz/0.45kv电力监测传感器(t1)、50hz/0.4kv电力监测传感器(t2)、60hz/6.6kv电力监测传感器(t3)、50hz/10kv(或6kv)电力监测传感器(t4)，构成船舶岸电系统实时监测及控制链路；

主控系统模块(1)通过通信电路模块(9)连接监控通信链路(11)，并由监控通信链路(11)连接人工操控面板(13)，构成船舶岸电系统人工操控的通信链路；

主控系统模块(1)连接通信电路模块(9)，并由通信电路模块(9)通过远程通信网络(14)连接数据中心及移动终端(15)，构成数据中心及移动终端(15)与船舶岸电系统交互信息的通信链路；

电源电路模块(12)连接主控系统模块(1)，构成系统电源供电电力路径；

第m组储能蓄电池组管理系统bms模块(bm)连接第m组储能蓄电池组串模块(sm)，同时顺次经监控通信链路(11)及通信电路模块(9)连接主控系统模块(1)，构成第m组储能蓄电池组管理系统bms模块(bm)与主控系统模块(1)交互信息以及储能蓄电池监测与均衡的控制链路；

第n组储能蓄电池组管理系统bms模块(bn)连接第m组储能蓄电池组串模块(sn)，同时顺次经监控通信链路(11)及通信电路模块(9)连接主控系统模块(1)，构成第n组储能蓄电池组管理系统bms模块(bn)与主控系统模块(1)交互信息以及储能蓄电池监测与均衡的控制链路；

如图2所示，一种多功能储能移动式船舶岸电系统的主要控制方法为：

1)系统上电自检，异常时报警及进入异常处理流程；

2)正常时连通数据中心及移动终端(15)，接受人工和数据中心及移动终端(15)设置和选择参数及运行模式；

3)如果设置和选择参数及运行模式不符合要求时，系统提示进行重新设置与选择；否则，进入选择的运行模式，即：

储能蓄电池充电模式：主控系统模块(1)控制c3或c4闭合，检测分析储能蓄电池组管理系统bms模块监测数据是否正常，异常时报警及进入异常处理流程；正常时根据c3或c4闭合的状态选择相应的60hz频率控制器(4)或50hz频率控制器(5)，主控系统模块(1)调用电流源控制器(2)控制双向逆变器模块(6)按设定的相应充电策略为储能蓄电池充电，并且bms模块实时监测蓄电池的荷电状态，没有达到充满设定标志时，反复进行bms模块实时监测蓄电池的荷电状态并充电，直至充满则停止充电；主控系统模块(1)计算分析储能蓄电池组管理系统bms模块监测数据，生成充放电计划并发送提示信息；

储能蓄电池放电模式：主控系统模块(1)控制c1或c2闭合，检测分析储能蓄电池组管理系统bms模块监测数据是否正常，异常时报警及进入异常处理流程；正常时根据c1或c2闭合的状态选择相应的60hz频率控制器(4)或50hz频率控制器(5)，主控系统模块(1)调用电压源控制器(3)控制双向逆变器模块(6)按设定的相应充电策略控制储能蓄电池担当供电电源，并且bms模块实时监测蓄电池的荷电状态，没有达到电量放完的设定标志时，持续进行bms模块实时监测蓄电池的荷电状态并保持放电供电，直至达到电量放完的设定标志则停止充电；主控系统模块(1)计算分析储能蓄电池组管理系统bms模块监测数据，生成充放电计划并发送提示信息；

4)返回第2)步，等待进入下一次充放电的任务流程。

一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法，所述60hz/0.45kv电力线电控开关(k1)、50hz/0.4kv电力线电控开关(k2)、60hz/6.6kv电力线电控开关(k3)、50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关(k4)的特征是，采用常断开状态开关并且60hz/0.45kv电力线电控开关(k1)和50hz/0.4kv电力线电控开关(k2)为单闭合互锁，即同一时间只有一个开关闭合；以及60hz/6.6kv电力线电控开关(k3)和50hz/10kv(或6kv)电力线电控开关(k4)为单闭合互锁，即同一时间只有一个开关闭合。

本发明一种多功能储能移动式船舶岸电系统及控制方法，通过智能控制的双向储能逆变系统和多绕组变压器构建技术，实现了多功能储能移动式船舶岸电系统；克服了建设船舶岸电系统受到码头设施与电力现状、码头生产规划与管理、船舶作业等因素的不利影响，通过储能逆变技术实现了高压50hz/10kv(或6kv)电力及高压60hz/6.6kv电力或低压60hz/0.45kv电力及50hz/0.4kv电力的双向多用途船舶供电蓄电；满足港口码头中众多的不同类型船舶停靠供电，提供不同用电规格的电力，彻底改变了现有技术的岸电设备设施相对固定，对于不同应用场景适用性差的缺陷，提供可移动、可调峰、经济灵活的电力供应，便于应用到设备接线范围以外的船舶实施供电用电，可为等待在锚地的众多船舶提供清洁、经济的电力。