Под вълната от нисковъглеродна трансформация в корабоплаването, електрическите кораби, задвижвани от метанол, алкохол, водород, производство на енергия и батерии за съхранение на енергия, са основните зелени енергийни маршрути за вътрешни и крайбрежни товарни кораби и инженерни кораби. FARIZON, разчитайки на серията алкохолни водородни генератори GS13M, стартира решение за енергийна мрежа, обхващащо кораби с пълен тонаж от 1000t-15000t, като напълно решава проблемите на късата издръжливост на чисто електрическите кораби и високите емисии и консумацията на гориво на традиционните дизелови кораби. Тази статия съчетава параметрите за съвпадение на тонажа на корабите, за да демонтира композиционната архитектура, оперативната логика и принципа на съвместна работа при много работни условия на енергийната мрежа на алкохолно-водородни електрически кораби.
A、 Петте основни компонента на алкохолната водородна енергийна мрежа
Цялата енергийна система на кораба се състои от пет части: генераторен комплект за алкохол водород, литиева батерия за съхранение на енергия, мрежова система за постоянен ток, електрическо задвижване с висока мощност и интелигентна платформа за управление. Всяко устройство работи независимо и работи заедно, за да образува пълна захранваща мрежа със затворен контур.
1. GS13M алкохолен водороден генератор (източник на енергия)
Съвпадение 2-7 280kW GS13M метанол двигатели с вътрешно горене генераторни комплекти според тонажа на кораба, използващи течен метанол като гориво за изгаряне и генериране на електроенергия, без емисии на прахови частици, отговарящи на стандартите за емисии на IMO Tier III за кораби. Като непрекъснат и стабилен основен източник на захранване, екипажът е отговорен за осигуряването на основно захранване за стационарните условия на плаване на кораба, запълвайки празнината в разряда на батерията за дълго време. Малките лодки с тегло 1000-3000 t са оборудвани с 2-3 единици, докато големите кораби с тегло над 8000 t са оборудвани с до 7 паралелни генератора, за да осигурят мощни резерви за мощност.
2. Литиева батерия за съхранение на енергия с голям капацитет (пиков буфер за бръснене)
Капацитетът на батерията е конфигуриран с пакети за съхранение на енергия от 200-4000kWh според градиента на тонажа, които изпълняват две основни функции: моментална компенсация на висока мощност и съхранение на енергия при неактивен нисък товар. Мигновено освобождаване на електрическа енергия по време на стартиране на кораба, ускорение и тежко натоварване върху вълните, за да се намалят колебанията в единичния товар; По време на круиз с ниска скорост и периоди на ниско натоварване на акостиране и разтоварване, излишъкът от електроенергия на агрегата за алкохол водород се съхранява в батерията, за да се постигне възстановяване на енергията и да се намалят честите загуби при стартиране и изключване на модула.
3.750DC/380AC интегрирана захранваща мрежова шина (разпределителен център за енергия)
Цялата система приема 750V DC bus мрежова архитектура и всички генератори, батерии за съхранение на енергия и електрически задвижващи двигатели са свързани паралелно към общата DC шина. Двупосочното преобразуване между DC и AC се извършва чрез преобразувател на мощност. В сравнение с традиционното корабно разклонително захранване, интегрираната шина може свободно да регулира мощността на всяко устройство, постигайки безпроблемно превключване на захранване от множество източници, и е основният център на цялото решение.
4. Електрическа задвижваща система с висока мощност (терминал за изходна мощност)
Мощността на електрическото задвижване се регулира на етапи от 350kW до 1100kW. Малките кораби са оборудвани с двойни задвижващи двигатели с мощност 350 kW, а тежкотоварните кораби от 10 000 тона са оборудвани с двойни електрически тласкащи устройства с висока мощност от 1100 kW. Електрическата енергия се разпределя към електрическата задвижваща система през шината, а моторът директно задвижва витлото с висок начален въртящ момент, нисък шум при работа и много по-добра реакция на управление в сравнение с традиционните кораби с директно задвижване на дизелов двигател.
5. Платформа за управление на EMS за интелигентно управление на енергията
Като „мозък“ на цялата мрежа, той събира данни в реално време за генерирането на електроенергия от единица, SOC на батерията и натоварването на задвижването на кораба, автоматично регулира броя на стартиранията и спиранията на единицата, мощността за зареждане и разреждане на батерията и постига безпилотно интелигентно планиране на цялата система.
B、 Три основни режима на работа на алкохолно водородно захранване в мрежа
1. Круизен режим в стабилно състояние (захранван независимо от екипажа)
Корабът се движи с постоянна скорост в тихи води, със стабилно и умерено натоварване. Системата EMS стартира съответния брой комплекти алкохолни водородни генератори, разчитайки единствено на генерирането на енергия от единиците за доставяне на електрическо задвижване и спомагателно оборудване на борда, докато батерията поддържа баланс на мощността без зареждане или разреждане. Този режим на уреда работи със стабилна и икономична скорост за дълго време, с най-ниска консумация на метанол и е подходящ за дълги разстояния във вътрешността на страната и в морето през региона.
2. Режим на мощност при голямо натоварване (комбинирано разреждане на устройството и батерията)
Ускоряването на отплаването на кораба, насрещните ветрове и вълните, както и условията за изкачване на тежък товар значително увеличиха моментната нужда от мощност на електрическото задвижване и разчитането само на алкохолни водородни агрегати не може да отговори на пиковите натоварвания. Системата автоматично контролира батерията за съхранение на енергия, за да освобождава електрическа енергия синхронно и комбинира със захранването на устройството по DC шината, за да запълни мигновено липсата на висока мощност. Няма нужда да стартирате генераторния комплект отделно, като избягвате претоварване и работа при висока температура на уреда и удължавате експлоатационния живот на цялата машина.
3. Режим на съхранение на енергия при ниска скорост/закотвяне (генериране на енергия от единица и съхранение на енергия)
Когато корабите влизат в пристанището, се движат с ниски скорости и товарят и разтоварват стоки на дока, натоварването на задвижването намалява значително и изходната мощност на алкохолния водороден блок е по-голяма от консумацията на кораба. Излишното електричество автоматично се съхранява в батерията за съхранение на енергия, за да завърши попълването на енергията; След акостиране и спиране, всички агрегати за алкохол и водород могат да бъдат изключени, а осветлението, климатизацията и спомагателното оборудване на кораба могат да се захранват от батерии през целия ден, постигайки нулеви емисии и нулев шум при докинг в пристанищната зона.
C、 Логика за съпоставяне на мощността за базирана на тонажа корабна мрежа
Решението за захранване на FARIZON е стандартизирано на четири нива: 1000~3000t, 3000~5000t, 5000~8000t и>8000t. Всички тонажи споделят една и съща мрежова архитектура 750DC/380AC, като се правят само корекции в броя на единиците, батериите и електрическите тласкачи. За малки 1000-тонни вътрешни кораби са необходими 2-3 280 kW алкохолни водородни единици, 200-516 kWh батерии и двойни 350 kW електрически тласкачи за посрещане на нуждите от вътрешен транспорт на къси разстояния; Средно голям товарен кораб от 5000 тона: 3-4 единици, 500-700kWh съхранение на енергия, двойно 450kW електрическо задвижване, балансираща издръжливост и тежък товар; Десет хиляди тона офшорни плавателни съдове: 6-7 комплекта алкохолни водородни генератори, 1000-4000kWh батерии с голям капацитет, двойни електрически тласкащи устройства с висока мощност 950-1100kW, способни да се справят с океански бури и дългосрочна навигация при пълно натоварване. Стандартизираната мрежова архитектура улеснява модулната инсталация в корабостроителниците и могат да се добавят допълнителни батерии, ако е необходимо, за да се удължи живота на батерията на по-късен етап, без да е необходимо да се модифицира цялата система за захранване на шини.
D、 Основни работни предимства на мрежовото захранване с алкохол водород
1. Стабилно натоварване и по-ниски загуби на единица
Пиковото бръснене на батерията и балансираното натоварване при пълнене на долината, алкохолните водородни агрегати винаги работят в рамките на икономичния диапазон, като се избягва честото превключване на високо и ниско натоварване, а цикълът на основен ремонт се удължава с повече от 40% в сравнение с чистите генераторни модули;
2. Зелена навигация през целия период
Круизът разчита на генериране на електроенергия с ниски емисии на метанол и батерии с нулеви въглеродни емисии се използват за електрозахранване в пристанищните зони, за да отговорят на ограниченията на трафика на вътрешните зелени водни пътища и крайбрежните екологично чисти пристанищни зони;
3. Няма недостатъци в живота на батерията
За разлика от чисто електрическите кораби, които имат обхват от само няколкостотин километра, впръскването на метанолно гориво е удобно, а с батериите за съхранение на енергия междурегионалната крайбрежна навигация не е ограничена от пробега;
4. По-ниски разходи за експлоатация и поддръжка
Паралелният дизайн на няколко блока позволява нормално захранване на друго оборудване по време на поддръжката на един модул, елиминирайки необходимостта съдът да бъде заземен и значително намалява загубите поради престой.
Резюме
Основната работна логика на енергийната мрежа на FARIZON за алкохолно водородно захранване на кораби е да се използва DC интегрирана шина като хъб, с алкохолни водородни модули като основен източник на енергия и батерии за съхранение на енергия като захранващи буфери. Чрез интелигентна система EMS, той автоматично превключва между три работни режима: съвместно генериране на енергия, съвместно разреждане и докинг за съхранение на енергия и е подходящ за 1000 до 15000 тона вътрешни и офшорни кораби. Цялото решение взема предвид трите основни изисквания за дълга издръжливост, нулеви пристанищни емисии и ниски загуби при работа и поддръжка, осигурявайки зряло и практично решение за екологично захранване на кораби за корабни предприятия.
