海上直流微电网供电系统的制作方法

1.本发明涉及船舶技术领域，特别涉及一种海上直流微电网供电系统。


背景技术：

2.通常每个海上风场会安装少则几十台，多则上百台风机，当第一台海上风机安装完成后，需等待该风场所有风机安装调试完毕、海底电缆敷设、海上升压站建设全部完成后才能并网，这段时间周期内的电能并没有得到利用。
3.为了保证施工安全，海上风场的高空吊装通常是在较低的风速下进行，所以海上风电施工过程中存在大量的窗口期，以广东省为例，5～9月影响施工的主要原因为台风等极端恶劣海况，每次台风过境对施工影响天数约为7天。在船舶或平台在施工等待时，通常开启停泊发电机维持空调、照明、厨房等设备的运行，类似于船舶靠港工况。这些船舶或平台的用电只能采用船舶发电机组。
4.施工窗口期，风力发电机发电特点：由于风速存在不稳定性，输出电压不稳定，风力发电机直接输出电能存在不稳定的特点。这个情况导致施工船舶无法直接利用风力发电机的电能。
5.因此，现有技术存在以下问题：一方面，施工窗口期的风力发电机无法直接应用，造成能源浪费；另一方面，施工船舶或平台的用电还要采用船舶发电机组，造成大气污染。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种海上直流微电网供电系统。
7.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
8.一种海上直流微电网供电系统，其包括用于连接海上风力发电机的电缆绞车，其还包括蓄电池和第一配电板；电缆绞车的电缆连接有降压变压器，降压变压器连接有第一整流器；蓄电池连接有直流变流器；第一整流器和直流变流器均连接于第一配电板的母排，第一配电板的母排连接有逆变单元；逆变单元连接有隔离变压器；隔离变压器连接有第二配电板，第二配电板连接有插座箱；蓄电池还连接有电池管理系统；所述海上直流微电网供电系统还包括用于控制海上直流微电网供电系统运行和监测海上直流微电网供电系统状态的能量管理系统；电缆绞车、第二配电板、插座箱、电池管理系统和第一配电板均连接于能量管理系统。
9.所述海上直流微电网供电系统还包括发电机，发电机连接有第二整流器；第二整流器连接于第一配电板的母排。
10.第一整流器、第二整流器、直流变流器和逆变单元均设于第一配电板上。
11.能量管理系统连接有用于无线通讯的天线。
12.所述海上直流微电网供电系统还包括太阳能电池板，太阳能电池板连接有第一并网变流器，第一并网变流器连接于第二配电板；第一并网变流器连接于能量管理系统。
13.所述海上直流微电网供电系统还包括小型风力发电机；小型风力发电机连接有第二并网变流器，第二并网变流器连接于第二配电板；第二并网变流器连接于能量管理系统。
14.第一配电板的母排上设有隔离装置。
15.第二配电板上连接有输出电压为220v的变压器，输出电压为220v的变压器连接有用于连接常规负载的第三配电板。
16.本发明的有益效果在于：在海上风力发电机建设过程中，本发明可以利用海上风力发电机发出的电能，为正在海上施工或处于海上施工等待过程中的船舶提供稳定的电能，使得该些船舶无需使用船舶发电机组，从而解决了海上风力发电机的电能不能直接使用的难题，提高了经济效益，并有效降低了近海施工时大气污染物排放。
附图说明
17.图1为本发明较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
18.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
19.如图1所示，一种海上直流微电网供电系统，其包括用于连接海上风力发电机的电缆绞车11，其还包括发电机12、蓄电池13和第一配电板21。
20.电缆绞车11的电缆连接有降压变压器14，降压变压器14连接有第一整流器31；发电机12连接有第二整流器32；蓄电池13连接有直流变流器33。
21.第一整流器31、第二整流器32和直流变流器33均连接于第一配电板21的母排20，第一配电板21的母排20连接有逆变单元34；逆变单元34连接有隔离变压器15。
22.隔离变压器15连接有第二配电板22，第二配电板22连接有插座箱70；蓄电池13还连接有电池管理系统30。
23.海上直流微电网供电系统还包括用于控制海上直流微电网供电系统运行和监测海上直流微电网供电系统状态的能量管理系统40。
24.电缆绞车11、第二配电板22和插座箱70分别通过控制电缆连接于能量管理系统40；电池管理系统30和第一配电板21分别通过通讯电缆连接于能量管理系统40。
25.第一整流器31、第二整流器32、直流变流器33和逆变单元34均设于第一配电板21上。
26.能量管理系统40连接有用于无线通讯的天线41。
27.海上直流微电网供电系统还包括太阳能电池板50，太阳能电池板连接有第一并网变流器51，第一并网变流器51连接于第二配电板22；第一并网变流器51通过通讯电缆连接于能量管理系统40。
28.海上直流微电网供电系统还包括小型风力发电机60。小型风力发电机指的是发电功率在10千瓦及其以下的风力发电机。小型风力发电机是现有常见的设备。
29.小型风力发电机60连接有第二并网变流器52，第二并网变流器52连接于第二配电板；第二并网变流器52通过通讯电缆连接于能量管理系统40。
30.第一配电板21的母排上设有隔离装置35。
31.第二配电板22上连接有输出电压为220v的变压器61，输出电压为220v的变压器61
连接有用于连接常规负载的第三配电板23。常规负载可以为空调71、风机72和照明灯73等。
32.图1中，各个部件之间的连接用三种线来表示，其中，实线表示电力电缆，虚线表示通讯电缆，点划线表示控制电缆。
33.本发明中，能量管理系统可以对整个系统进行监控和控制，从而保证系统的稳定运行。能量管理系统可以对第二配电板的各个开关进行控制。
34.降压变压器14和第一配电板21的母排20之间、发电机12和第一配电板21的母排20之间、蓄电池13和第一配电板21的母排20之间均设有开关，这些开关和第一整流器、第二整流器和直流变流器均设于第一配电板上，能量管理系统根据系统运行情况，对第一配电板上的各个部件进行控制。
35.通过能量管理系统对与其连接的各个部件的控制，使得本系统能输出稳定的电能。
36.本发明设于可以移动的浮体(比如船舶)上。使用时，本发明的电缆绞车11的电缆与海上风力发电机连接，需要用电的船舶或海洋平台拉出电缆与本发明的插座箱70连接。
37.海上风力发电机发出的交流电，经降压变压器14降压，通过第一整流器31后转换成直流电；发电机12发出的交流电经第二整流器32转换成直流电；蓄电池13发出直流电；以上直流电汇总于第一配电板21的母排20，经逆变单元43转换成交流电。该交流电经隔离变压器15、第二配电板22后进入插座箱70。
38.需要用电的船舶或海洋平台通过与插座箱70的连接，获取稳定的电能。
39.施工窗口期，由于风速不稳定，导致海上风力发电机直接输出电能不稳定，为此，本发明中设置发电机12和蓄电池13，在海上风力发电机直接输出电能较低时，通过发电机12和蓄电池13补充提供直流电。这样，可以使本发明的输出电能很稳定。
40.在海上风力发电机直接输出电能较低时，为进一步补充电能，本发明还设置了太阳能电池板50和小型风力发电机60。太阳能电池板50和小型风力发电机60可以进一步补充本发明使用时的电能，这样，既可以减少其他部件的供电负担，又可以使得在海上风力发电机直接输出电能较低时能通过插座箱输出稳定的电能。
41.使用过程中，能量管理系统居中协调，当海上风力发电机直接输出电能较低时，通过补充电能组件(比如发电机、蓄电池、太阳能电池板或小型风力发电机)补充电能，使得本系统可以输出稳定的电能。
42.本发明具有以下优点：
43.一、本发明可以输出多种电压和频率电源，使得常规的船舶都能够直接使用海上风力发电机发出的电能。
44.二、本发明配置多个输出接口，多艘船舶可以同时通过此专利产品使用海上风力发电机发出的电能。
45.三、需要用电的船舶或平台通过本发明使用海上风力发电机发出的电能后，可以关闭船舶或平台上的柴油发电机组，从而节省能源，减少大气污染物排放。
46.四、本发明采用移动式设计，可以直接安装在驳船或拖船上，一个海上风电场施工完毕后，运输至其他风电场继续使用。
47.五、本发明配备了动力蓄电池组，当风力较小或风机发生故障无法发电时，可以短时间向船舶或平台供电，不会造成失电。
48.六、本发明与常规岸电系统相同，配备满足国标和iec要求插头插座，便于船舶或平台快速连接岸电。
49.七、本发明配备远程通信装置，能够实时远程监测系统各设备参数、报警参数、剩余电量等信息，方便工作人员监视设备工作状态。
50.本发明针对海上风力发电机建设过程中，风力发电机发出的电能没有得到充分利用，海上施工或海上施工等待过程中仍然使用船舶发电机组，造成资源浪费和大气污染的问题，提出了一种海上直流微电网供电系统，解决了海上风力发电机的电能不能直接使用的难题，提高了经济效益，并有效降低了近海施工时大气污染物排放。
51.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。