船载大功率特殊负载供电方案优化策略浅析.pdf

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1、船载大功率特殊负载供电方案优化策略浅析边大伟刘文静(中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011】[摘要]为完成更为复杂的特殊任务，越来越多的大功率电负载设备实现了装船。在解决此类负载的供电问题时，缓冲方案的选择至关重要。文章从船总体与大功率负载适配的角度，针对三种不同的缓冲供电方案进行讨论，并给出相关建议。[关键词]大功率供电；储能；缓冲[中图分类号]U665．12[文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2015)06—0077-03Optimizationstrategyanalysisofpowersupplyplansforspecialshipbornehighpow

2、erloadingBIANDa—weiLIUWeng-jing(MarineDesign&ResearchInstituteofChina，Shanghai200011，China)Abstract：Moreandmoreequipmentswithhighpowerloadinghasbeeninstalledonshipstoaccomplishmorecomplicatedmissions．Itisveryimportanttochooseasuitablecushionwaytosolvethepowersupplyproblems．Threediferentcushionin

3、gpowersupplyplanshavebeendiscussedbasedonthematchbetweenshipandhighpowerloading，andthecorrespondingsuggestionsareofered．Keywords：highpowersupply；energystorage；cushion引言1电源需求海洋占据了地球70％的面积，但人类对海洋船载大功率负载最大能量需求是发射部分，的了解却还很欠缺，尤其是水下世界，对人类而言，功耗较大的收放装置与发射机不同时工作，其他电仍然是个谜团。随着对于海洋远距离探测需求的子部分功耗很小。根据大功率负载技术指

4、标论证结日益迫切，大功率声学探测设备⋯发展日新月异。果，发射机需求的三相AC380V电网输入功率约对于实现大功率声学探测设备的船载化而言，供电为1MW，其信号为脉冲波形式，由多种典型发射是一个相对比较复杂的问题，尤其是针对需要特殊波形组成，各典型模式脉宽不一，短至秒级，长至供电模式的大功率负载。分级，但占空比均为1：7。本文主要研究耗电功率达到兆瓦级的一项水本船电力系统暂定为综合电力推进模式，主柴声设备，针对不同的供电缓冲方案进行分析研究，油发电机组(1250kW)X4台，岸电柴油发电机得出相对合适的缓冲方案选用建议。由于本设计处组(600kW)×1台，其优点是为电力系统进行集于初步方

5、案设计阶段，以下多方案对比仅就方案初成优化，实现全船能耗的综合配置。能量转化简图步可行性以定性分析为主。如下页图1所示。[收稿日期]2014—10—08；[修回日期]2014—11-18[作者简介]边大伟(1981一)，硕士，高级工程师，研究方向：舰船设计。500kW直接从电网获取，另500kW脉冲能量从—①储能电源获取，储能电源连续输入功率为100kW。该方案优缺点介于不储能方案和全储能方案之间。图1发射能量需求2三种电源配置方案3几种储能方式的可行性分析储能电源通常用于切换备用电源所需的时间2．1不储能方案段，一般不超过15S，单体功率并不大。目前大功发射机所需的1MW能量全部从船

6、上的电站直率储能技术有化学电池、超导、飞轮、超级电容储接获取，发射机采用软启动，逐步加大输出功率，能等。化学电池的优点在于能量密度高、自放电慢，缓冲时间可以根据需要设置。但化学电池存在充电慢、寿命短、污染高或爆炸危优点：发射机组成较简单，体积小、质量轻，险性问题，燃料电池需要氢气等燃料，因此不适合成本最低，但可靠性最高；缺点：从交流电网吸取使用。超导储能是将能量储存在大电流线圈内，释功率大。放时通过逆变装置将储存在超导元件中的能量转换2．2全储能方案成需要的电源。其成本高且需要较复杂的低温维持装置，因此不适合采用。发射机脉冲功率为1MW，平均功率约为飞轮储能是将能量以机械能的方式储存在

7、转125kW，因此采用储能方式可以降低对电网的功动的飞轮中，带动发电机发电供负载使用。飞轮电率需求。如图2所示，储能电源从电网获取不大于源寿命长、无污染、动态响应快，缺点是自放电快、200kW功率的连续能量，转换成脉冲1MW功率储能时间短。以前的飞轮电源体积质量和噪声都很的电源供发射机。大。近几年对飞轮进行了改进，一方面采用真空磁悬浮技术来减小噪声和磨损；另一方面采用高强度纤维材料来提高转速，减小体积减轻质量。国外的Activepower等公司