本實(shí)用新型涉及新能源領(lǐng)域，尤其涉及一種使用太陽(yáng)能為能源，替代傳統(tǒng)船舶動(dòng)力推進(jìn)的一整套設(shè)備裝置。

背景技術(shù)：

在船舶行業(yè)中，船舶主要由柴油機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)力帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，以此推動(dòng)船舶前進(jìn)。柴油等石化燃料作為推進(jìn)動(dòng)力能源已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，由于船舶能耗高，排放大，對(duì)環(huán)境造成巨大污染，再者石化燃料始終有限，這種巨大消耗不符合節(jié)能環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求。現(xiàn)今雖然有太陽(yáng)能船舶的出現(xiàn)，但大多將其作為輔助能源應(yīng)用在船舶的照明系統(tǒng)、駕駛系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、輔助機(jī)械等方面，國(guó)內(nèi)尚未有真正意義上的將太陽(yáng)能作為主推進(jìn)能源的船舶出現(xiàn)。為此，本技術(shù)所提出的太陽(yáng)能船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置將太陽(yáng)能作為主推進(jìn)能源，通過(guò)太陽(yáng)能光伏電池板進(jìn)行發(fā)電，將其儲(chǔ)存在蓄電池中，經(jīng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)船舶前進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種太陽(yáng)能船舶推進(jìn)裝置，該裝置能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并由船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)推動(dòng)船舶的前進(jìn)。該裝置解決了傳統(tǒng)的船舶推進(jìn)裝置需要柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)等通過(guò)消耗石化燃料來(lái)推進(jìn)船舶前進(jìn)，造成的巨大的環(huán)境污染等問(wèn)題，符合低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種太陽(yáng)能船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置，所述太陽(yáng)能船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置包括太陽(yáng)能 光伏系統(tǒng)和船舶推進(jìn)系統(tǒng)；所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)和船舶推進(jìn)系統(tǒng)相互電連接；

所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)包括：太陽(yáng)能光伏組件、控制器、交直流變換器、蓄電池；所述太陽(yáng)能光伏組件、控制器、交直流變換器、蓄電池順序電連接；

所述船舶推進(jìn)系統(tǒng)包括：船舶電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)、螺旋槳；所述船舶電網(wǎng)與所述電動(dòng)機(jī)電連接；所述電動(dòng)機(jī)與所述螺旋槳機(jī)械軸連接；

所述交直流變換器與所述船舶電網(wǎng)相互電連接；

所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過(guò)控制器以及交直流變換器，儲(chǔ)存于所述蓄電池；

所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過(guò)控制器以及交直流變換器，輸出至船舶電網(wǎng)，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)船舶前進(jìn)。

進(jìn)一步地，所述太陽(yáng)能光伏組件包括有太陽(yáng)能電池板，所述太陽(yáng)能電池板鋪設(shè)在船舶甲板、船體、船舷、風(fēng)帆內(nèi)側(cè)、船舶建筑物外側(cè)中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述電動(dòng)機(jī)設(shè)置為交流異步電動(dòng)機(jī)；所述交流異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述蓄電池設(shè)置為鋰離子蓄電池，所述鋰離子蓄電池規(guī)格設(shè)置為單塊電壓12V、容量200AH。

進(jìn)一步地，所述控制器包括相互電性聯(lián)接的：

a，信號(hào)檢測(cè)單元：檢測(cè)光伏系統(tǒng)的各單元的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)，包括電流、電壓、溫度等；

b，蓄電池充放電控制單元：根據(jù)當(dāng)前太陽(yáng)能資源狀況和蓄電池電荷狀態(tài)，確定最佳充電方式，以實(shí)現(xiàn)高效快速充電，根據(jù)船舶的運(yùn)行狀況進(jìn)行放電控制；

c，設(shè)備保護(hù)單元：保護(hù)電路中因故障而出現(xiàn)的過(guò)壓、負(fù)載短路而出現(xiàn)的過(guò)流問(wèn)題等；

d，故障診斷定位單元：光伏系統(tǒng)或推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)故障類型并進(jìn)行故障定位，方便系統(tǒng)維護(hù)；

e，運(yùn)行狀態(tài)指示與調(diào)節(jié)單元：顯示整個(gè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行船舶推進(jìn)控制，調(diào)節(jié)推進(jìn)功率轉(zhuǎn)速。

所述交直流變換器包括相互電性聯(lián)接的交流逆變器、最大功率點(diǎn)控制器等。交流逆變器將太陽(yáng)能電池組件發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電；最大功率點(diǎn)控制器通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)載功率，改變光伏電池板的輸出電流和電壓，使光伏電池板的輸出電壓工作在最大功率點(diǎn)電壓處，從而實(shí)現(xiàn)光伏功率輸出最大化。

所述蓄電池組的作用是將太陽(yáng)能電池板發(fā)出的直流電儲(chǔ)存起來(lái)，以便在光線不足時(shí)用于負(fù)載供電。

所述異步電動(dòng)機(jī)是船舶推進(jìn)裝置的核心，上述光伏發(fā)電系統(tǒng)得到的交流電用以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以此帶動(dòng)螺旋槳推動(dòng)船舶前進(jìn)。

本發(fā)明采用了上述技術(shù)裝置，達(dá)到了以下效果：太陽(yáng)能船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置，有效利用了清潔能源，達(dá)到零排放無(wú)污染；不需購(gòu)買(mǎi)燃料，運(yùn)行成本降低；噪聲減小，船舶工作環(huán)境大大改善。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理框圖；

圖2是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的電力推進(jìn)系統(tǒng)原理框圖；

圖3是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的太陽(yáng)能船舶推進(jìn)裝置原理框圖；

圖4是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的太陽(yáng)能船舶電力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)方案框圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提出的下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅僅限于此。

圖1為并網(wǎng)光伏系統(tǒng)原理框圖。光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能——電能的轉(zhuǎn)化，太陽(yáng)能電池組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，一方面將電能以直流形式儲(chǔ)存于蓄電池，另一方面將直流電轉(zhuǎn)化為交流電并入船舶電網(wǎng)。

圖2為電力推進(jìn)系統(tǒng)原理框圖。實(shí)現(xiàn)電能——機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，發(fā)電設(shè)備將電力傳給驅(qū)動(dòng)裝置，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)螺旋槳，推進(jìn)船舶。

圖3為太陽(yáng)能船舶推進(jìn)裝置原理框圖。該裝置結(jié)合了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)與船舶 電力推進(jìn)系統(tǒng)：其中太陽(yáng)能電池組件為光伏系統(tǒng)核心部分，用以產(chǎn)生電能；DC/DC(直流/直流)變換器用以調(diào)節(jié)直流電壓；蓄電池為鋰離子電池，具有大容量，用以儲(chǔ)存直流電能；控制器太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)以及推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行控制與管理；DC/AC(直流/交流)變換器用以將直流電轉(zhuǎn)化為正弦交流電；電動(dòng)機(jī)為推進(jìn)系統(tǒng)核心部分，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)船舶前進(jìn)。

1.具體實(shí)施：

以3000t江運(yùn)散貨船為目標(biāo)船型，其具體參數(shù)如下：

2.1推進(jìn)裝置元器件的選型：

太陽(yáng)能電池板最大鋪設(shè)面積：1100m2(其中甲板與船身鋪設(shè)面積約700m2，風(fēng)帆鋪設(shè)約400m2)；

電池板參數(shù)：200W 36V/塊，尺寸：1.58(m)*0.8(m)；

DC/DC直流變換器：36V輸入，輸出12V，20A；

蓄電池規(guī)格：12V、200AH鋰離子電池；

DC/AC并網(wǎng)逆變器參數(shù)：輸出頻率：50(Hz)、輸出電壓：180V～240V；

交流電動(dòng)機(jī)參數(shù)：

功率：15kw，380V，電源方式：交流電，工作原理：異步電動(dòng)機(jī)；

運(yùn)轉(zhuǎn)速度：高速電動(dòng)機(jī)，電源相數(shù)：三相電動(dòng)機(jī)。

2.2整體設(shè)計(jì)方案：

整體設(shè)計(jì)方案如圖4所示，圖4為太陽(yáng)能船舶電力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)方案；

每塊太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生200W功率，36V電壓，鋪設(shè)電池板數(shù)量約800塊，總功率約160KW；DC/DC變換器輸入電流36V，對(duì)蓄電池進(jìn)行降壓充電，輸出電 壓12V，20A，每塊蓄電池充電需10小時(shí)；蓄電池經(jīng)并網(wǎng)逆變器將12V直流電轉(zhuǎn)化為220V交流電并入船舶電網(wǎng)；船舶電網(wǎng)可提供380V三相交流電驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)船舶前進(jìn)。

2.工作過(guò)程：

本裝置的工作有以下三種路線形式：

線路一：太陽(yáng)能電池組件利用光伏效應(yīng)產(chǎn)生直流電能，通過(guò)DC/DC變換器調(diào)節(jié)電壓后將電能儲(chǔ)存于蓄電池中。

線路二：太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)DC/AC變換器轉(zhuǎn)化為交流電驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)軸連接帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)工作，進(jìn)而為船舶前進(jìn)提供動(dòng)力。

線路三：當(dāng)光照不足時(shí)，太陽(yáng)能電池組件直接發(fā)出的電力不足以驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，此時(shí)由鋰離子蓄電池儲(chǔ)存的電量用以供能：經(jīng)DC/AC變換器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)軸連接從而帶動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)工作，為船舶前進(jìn)提供動(dòng)力。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。