一种用于LNG运输船的混合动力推进系统及LNG运输船的制作方法

本发明涉及船舶推进系统领域，具体涉及一种用于lng运输船的混合动力推进系统及lng运输船。

背景技术：

1、目前效率最高的lng运输船推进方式是通过天然气双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨推进船舶运行，这种推进方式取代了上一代lng运输船双燃料4冲程发电机电力推进方式，发动机54％的热效率几乎已经做到了奥拓循环内燃机效率的顶峰，只有采用燃料电池才能进一步提高推进效率。

2、另外，传统的lng运输船的电站系统采用双燃料4冲程发电机，综合发电效率最高约47％，而固体氧化物燃料电池(sofc)直接发电效率目前已能达到60％-65％，如果利用废热回收技术，综合发电效率将更高，因此传统4冲程内燃机电站系统提升发电效率的潜力巨大。

3、由于目前燃料电池的成本和寿命难以满足全电力推进系统的使用，基于此本发明提出了一种介于纯内燃机推进系统和纯燃料电池全电力推进系统之间的混合推进系统，提升燃料利用率的同时减少碳排放。

技术实现思路

1、为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于lng运输船的混合动力推进系统及lng运输船，通过天然气双燃料4冲程发电机和天然气固体氧化物燃料电池及储能动力电池组组合的混合电力系统，提升燃料利用率的同时降低碳排放。

2、本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种用于lng运输船的混合动力推进系统，包括双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和全回转吊舱推进器、用以全回转吊舱推进器供电的供电系统；

4、供电系统包括双燃料发电机、燃料电池模块、交流配电板、直流配电板；

5、双燃料发电机为交流配电板供电，燃料电池模块为直流配电板供电，直流配电板为全回转吊舱推进器供电，燃料电池模块的供电优先级高于双燃料发电机的供电优先级。

6、进一步地，直流配电板和交流配电板之间连接有ac/dc转换器和变压器，燃料电池模块和直流配电板之间连接有dc/dc转换器。

7、进一步地，燃料电池模块包括燃料电池和储能动力电池组组，燃料电池和储能动力电池组组分别通过dc/dc转换器连接到直流配电板。

8、进一步地，储能动力电池组组的额定放电功率与单台双燃料发电机的功率相近，功率差不超过10％，储能动力电池组组满负荷持续放电时间大于5min。

9、进一步地，供电系统还包括用以监控双燃料发电机和燃料电池模块运行状态的功率管理系统。

10、进一步地，混合动力推进系统还包括混合推进控制系统，混合推进控制系统用以根据双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和供电系统的燃料消耗配置双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和全回转吊舱推进器运行。

11、进一步地，燃料电池为固体氧化物燃料电池。

12、进一步地，交流配电板为6600v交流配电板，直流配电板为1000v直流配电板。

13、本发明还提供了一种具有混合动力推进系统的lng运输船，包括混合动力推进系统，该混合动力推进系统包括双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和全回转吊舱推进器、用以全回转吊舱推进器供电的供电系统；

14、供电系统包括双燃料发电机、燃料电池模块、交流配电板、直流配电板；

15、双燃料发电机为交流配电板供电，燃料电池模块为直流配电板供电，直流配电板为全回转吊舱推进器供电，燃料电池模块的供电优先级高于双燃料发电机的供电优先级。

16、相比与现有技术，本发明的有益效果在于：

17、1、本发明通过双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和全回转吊舱推进器组合形成混合动力的推进系统，双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨直接消耗燃料形成动力，全回转吊舱推进系统通过消耗燃料产生电力作为动力，混合动力的形成使得燃料的利用率更加充分，同时提升全船的推进效率。

18、2、本发明通过优先级较高的燃料电池模块取代原先配置的4冲程内燃机发电机和部分2冲程低速主机的功能，可以降低船舶的总装机功率。

19、3、本发明通过燃料电池模块向直流配电板供电，可以满足常规电力供应和部分推进动力供应，降低船舶正常营运时内燃机运行缸数，可减少船舶的日常营运和维护成本。

技术特征：

1.一种用于lng运输船的混合动力推进系统，其特征在于，包括双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和全回转吊舱推进器、用以全回转吊舱推进器供电的供电系统；

2.根据权利要求1所述的一种用于lng运输船的混合动力推进系统，其特征在于，所述直流配电板和交流配电板之间连接有ac/dc转换器和变压器，所述燃料电池模块和直流配电板之间连接有dc/dc转换器。

3.根据权利要求1所述的一种用于lng运输船的混合动力推进系统，其特征在于，所述燃料电池模块包括燃料电池和储能动力电池组组，所述燃料电池和所述储能动力电池组组分别通过dc/dc转换器连接到直流配电板。

4.根据权利要求1所述的一种用于lng运输船的混合动力推进系统，其特征在于，所述储能动力电池组组的额定放电功率与单台双燃料发电机的功率相近，功率差不超过10％,所述储能动力电池组组满负荷持续放电时间大于5min。

5.根据权利要求1所述的一种用于lng运输船的混合动力推进系统，其特征在于，所述供电系统还包括用以监控双燃料发电机和燃料电池模块运行状态的功率管理系统。

6.根据权利要求5所述的一种用于lng运输船的混合动力推进系统，其特征在于，所述混合动力推进系统还包括混合推进控制系统，所述混合推进控制系统用以根据双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和供电系统的燃料消耗配置双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和全回转吊舱推进器运行。

7.根据权利要求1所述的一种用于lng运输船的混合动力推进系统，其特征在于，所述燃料电池为固体氧化物燃料电池。

8.根据权利要求1所述的一种用于lng运输船的混合动力推进系统，其特征在于，所述交流配电板为6600v交流配电板，所述直流配电板为1000v直流配电板。

9.一种具有混合动力推进系统的lng运输船，其特征在于，包括混合动力推进系统，所述混合动力推进系统如权利要求1-8任意一项所述。

技术总结
本发明涉及一种用于LNG运输船的混合动力推进系统及LNG运输船，该混合动力推进系统包括双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和全回转吊舱推进器、用以全回转吊舱推进器供电的供电系统；供电系统包括双燃料发电机、燃料电池模块、交流配电板、直流配电板；双燃料发电机为交流配电板供电，燃料电池模块为直流配电板供电，直流配电板为全回转吊舱推进器供电，燃料电池模块的供电优先级高于双燃料发电机的供电优先级。本发明通过双燃料2冲程低速主机直驱螺旋桨和全回转吊舱推进器组合形成混合动力的推进系统，混合动力的形成使得燃料的利用率更加充分，同时提升全船的推进效率。

技术研发人员：黄冠皓,江浩,潘薇
受保护的技术使用者：沪东中华造船（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22