JP6757570B2 - 船舶の電力システム - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る船舶の電力システム100を備えた船舶の構成を概略的に示す図である。図1に示すように、船舶300において、交流の船内母線50には主発電機40と、第1電力変換器21を介して第1電力貯蔵装置10と、第2電力変換器22を介して第2電力貯蔵装置20と、船内負荷60と、船舶300の推進システム200が接続される。
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態の電力システムを備える船舶の構成は、第1実施形態と同様である。以下では、第1実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態の電力システムを備える船舶の構成は、第1実施形態と同様である。以下では、第1実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。
尚、上記各実施形態では第1電力貯蔵装置10及び第2電力貯蔵装置20は、交流の船内母線50に個別の電力変換器を介して接続されたが(図1参照)、このような構成に限定されない。共通の電力変換器を介して接続されてもよいし、電動発電機又は電動機を駆動するために設けられた電力変換器の直流部に、個別の電力変換器を介して接続されていてもよい。図7は、変形例(A)(B)(C)(D)(F)(G)に係る船舶の電力システムを備える船舶の構成を概略的に示す図である。なお、図7において、破線で囲まれた(A)(B)(C)(D)(F)(G)が各変形例に対応するので、破線で囲まれた(A)(B)(C)(D)(F)(G)で示す構成のうちいずれか一つを備えればよく、複数を備えてもよい。図7に示すように、交流の船内母線50には、第1電力貯蔵装置10A,10C,10D及び第2電力貯蔵装置20B,20C,20Dが個別の電力変換器21A,22B,21C,22C,21D,22Dを介して接続されている。また、電動発電機80を駆動するために設けられた第3電力変換器23及び第4電力変換器24の直流中間部51に、第1電力貯蔵装置10B,10F,10G及び第2電力貯蔵装置20A,20F,20Gが個別の電力変換器22A、21B、21F,22F,21G,22Gを介して接続されている。
尚、上記各実施形態の船舶300はハイブリッド船としたが、電気推進船、軸発電機搭載機械推進船及び機械推進船のいずれでもよい。図9〜図11は、上記船舶の電力システム100を備えるその他の船舶の構成を概略的に示す図である。ここでも制御システム30は、発電機用途として、第1電力貯蔵装置を第2電力貯蔵装置20より優先的に放電させ、系統安定化用途として、第2電力貯蔵装置20を第1電力貯蔵装置10より優先的に充放電させるように構成されている。図9の船舶300は軸発電機搭載機械推進船である。軸発電機搭載機械推進船の推進システム200Aは軸発電推進システムである。軸発電推進システムでは軸発電機81を動作させて主発電機40の電力をアシストし、主機70の推力によりプロペラ90を駆動するように構成されている。あるいは、主発電機40を停止してもよい。図9では、制御システム30は、主機負荷変動補償用途としては、主機70の負荷変動を低減するために軸発電機81の発電電力を調整するように第2電力貯蔵装置20を第1電力貯蔵装置10より優先的に充放電させるように構成されている。
20 第2電力貯蔵装置
21 第1電力変換器
22 第2電力変換器
23 第3電力変換器
24 第4電力変換器
25 第0電力変換器
30 制御システム
31 第1ドループ制御部
32 第2ドループ制御部
32A 電力制御部
33 第3ドループ制御部
34 運転状態切替部
36 船内負荷変動検出部
37 主機負荷変動検出部
38 操作卓
40 主発電機
50 船内母線(交流)
51 直流中間部
52 船内母線(直流)
60 船内電力負荷
70 主機
80 推進用電動発電機
81 軸発電機
82 推進用電動機
90 プロペラ
100,100A,100B 電力システム
200,200A,200B,200C 推進システム
300 船舶
351 第1電力指令部
352 第2電力指令部
353 第3電力指令部
360 定電圧定周波数制御部
361 第1電力制御部
362 第2電力制御部
Claims (12)
- 船内母線に設置された第1電力貯蔵装置と、前記船内母線に設置された第2電力貯蔵装置と、前記第1電力貯蔵装置及び前記第2電力貯蔵装置の充放電を制御する制御システムとを備え、前記第1電力貯蔵装置は前記第2電力貯蔵装置よりもエネルギー密度が大きく、前記第2電力貯蔵装置は前記第1電力貯蔵装置よりも出力密度が大きい、船舶の電力システムであって、
前記制御システムは、発電機用途として、前記船内母線に接続された船内電力負荷に連続的にベース電力を給電するように前記第1電力貯蔵装置を前記第2電力貯蔵装置より優先的に放電させ、
前記船舶が負荷変動を伴う作業を行う場合には、系統安定化用途として、船内電力系統の周波数または電圧変動を補償するように前記第2電力貯蔵装置を前記第1電力貯蔵装置より優先的に充放電させるように構成されている、船舶の電力システム。 - 前記船舶は、主機と推進用電動機又は軸発電機又は推進用電動発電機とがプロペラに接続されるように構成された推進システムを備え、
前記制御システムは、主機負荷変動補償用途として、前記主機の負荷変動を低減するために前記推進用電動機又は軸発電機又は推進用電動発電機の駆動又は発電電力を調整するように前記第2電力貯蔵装置を前記第1電力貯蔵装置より優先的に充放電させるように構成されている、請求項1に記載の船舶の電力システム。 - 船内母線に設置された第1電力貯蔵装置と、前記船内母線に設置された第2電力貯蔵装置と、前記第1電力貯蔵装置及び前記第2電力貯蔵装置の充放電を制御する制御システムとを備え、前記第1電力貯蔵装置は前記第2電力貯蔵装置よりもエネルギー密度が大きく、前記第2電力貯蔵装置は前記第1電力貯蔵装置よりも出力密度が大きい、船舶の電力システムであって、
前記制御システムは、
前記船内母線に接続された船内電力負荷に連続的にベース電力を給電するための発電機用途と、船内電力系統の周波数または電圧変動を補償するための系統安定化用途のうちの少なくとも一つの用途に、前記第1電力貯蔵装置及び前記第2電力貯蔵装置のうち少なくとも1つを使用するにあたり、予め、入力された各用途の継続時間、又は、学習技術を用いて推定された各用途の運用時間に基づいて、各用途に必要な電力量を算出し、各前記用途において必要な充放電の電力量と電力を0から1の範囲で規格化し、前記規格化した電力量が前記規格化した電力よりも大きい場合には、前記第1電力貯蔵装置を前記第2電力貯蔵装置より優先的に充放電させ、前記規格化した電力が前記規格化した電力量よりも大きい場合には、第2電力貯蔵装置を前記第1電力貯蔵装置より優先的に充放電させる、船舶の電力システム。 - 前記船舶は、主機と推進用電動機又は軸発電機又は推進用電動発電機とがプロペラに接続されるように構成された推進システムを備え、
前記制御システムは、
前記発電機用途と、前記系統安定化用途と、前記主機の負荷変動を低減するために前記推進用電動機又は前記軸発電機又は推進用電動発電機の駆動又は発電電力を調整するための主機負荷変動補償用途のうちの少なくとも一つの用途に、前記第1電力貯蔵装置及び前記第2電力貯蔵装置のうち少なくとも1つを使用するにあたり、予め、入力された各用途の継続時間、又は、学習技術を用いて推定された各用途の運用時間に基づいて、各用途に必要な電力量を算出し、各前記用途において必要な充放電の電力量と電力を0から1の範囲で規格化し、前記規格化した電力量が前記規格化した電力よりも大きい場合には、前記第1電力貯蔵装置を前記第2電力貯蔵装置より優先的に充放電させ、前記規格化した電力が前記規格化した電力量よりも大きい場合には、第2電力貯蔵装置を前記第1電力貯蔵装置より優先的に充放電させる、請求項3に記載の船舶の電力システム。 - 前記第1電力貯蔵装置は二次電池であり、前記第2電力貯蔵装置はキャパシタである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の船舶の電力システム。
- 前記船内母線に接続された主発電機と、前記船内母線と前記第1電力貯蔵装置の間に接続された第1電力変換器と、を備え、
前記制御システムは、前記発電機用途において、前記第1電力貯蔵装置が、単独で又は前記主発電機と並列で、少なくとも前記船内電力負荷に給電可能であり、前記主発電機に予期せず出力不足が生じた場合には自動的に前記第1電力貯蔵装置から放電されるように、前記第1電力変換器を制御する、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の船舶の電力システム。 - 前記船内母線に接続された主発電機と、前記船内母線と前記第2電力貯蔵装置の間に接続された第2電力変換器と、を備え、
前記制御システムは、前記系統安定化用途において、前記第2電力貯蔵装置の充放電電力が周波数又は電圧に対するドループ特性を有し、且つ有効電力変動に対する周波数変動又は電圧変動の追従の速さが前記主発電機又は前記第1電力貯蔵装置の有効電力変動に対する周波数変動又は電圧変動の追従の速さよりも遅くなるように、前記第2電力変換器を制御する、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の船舶の電力システム。 - 前記船内母線と前記第2電力貯蔵装置の間に接続された第2電力変換器を備え、
前記制御システムは、前記系統安定化用途において、前記船内電力負荷の負荷変動を検出し、当該負荷変動が小さくなるように、第2電力貯蔵装置の充放電電力を調節するように前記第2電力変換器を制御する、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の船舶の電力システム。 - 前記船内母線に接続された主発電機と、前記船内母線と前記第1電力貯蔵装置の間に接続された第1電力変換器と、前記船内母線と前記第2電力貯蔵装置の間に接続された第2電力変換器と、を備え、
前記制御システムは、前記主機負荷変動補償用途において、前記主機の負荷変動を検出し、当該負荷変動が小さくなるように前記第2電力貯蔵装置の充放電電力を調整するように前記第2電力変換器を制御する、請求項2又は4に記載の船舶の電力システム。 - 前記第1電力貯蔵装置又は第2電力貯蔵装置は、前記船舶の交流母線に、個別の電力変換器を介して接続されている、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の船舶の電力システム。
- 前記第1電力貯蔵装置又は第2電力貯蔵装置は、前記船舶の直流母線に、個別の電力変換器を介して接続されている、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の船舶の電力システム。
- 前記船舶は、電動機又は電動発電機を駆動するための電力変換器を備え、
前記第1電力貯蔵装置又は第2電力貯蔵装置は、前記電力変換器の直流部に、個別の電力変換器を介して接続されている、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の船舶の電力システム。
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