Chinese Journal of Ship Research, Volume. 18, Issue 6, 257(2023)
Design of DC grid system for green intelligent hybrid bulk carrier
Figures & Tables(10)
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Table 1. Comparison of main features between AC and DC grid system
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类别 交流组网 直流组网 设备集成度 较低 减少所采用的设备数量，设备集成度提高 体积和重量 体积较大、 重量较重 节省了变压器等设备，极大优化电气设备的体积和重量 谐波控制 较差 谐波、谐振方面的技术和施工风险明显降低 兼容性 储能设备、变频负载接入需要其他外部设备投入 DC/DC或DC/AC集成于直流组网变频控制配电系统中，简化设备配置，兼容性好 系统效率 较低 减少交−直流转换次数，功率损耗较小、效率较高 能效 一般 支持发电机变速运行，能效得到提升 电站控制 管理 电压的频率、相位和幅值都相等发电机组才能并车 与频率相位无关，调速性能、容量、频率、燃料差异大的不同类型发电机组可以并联稳定运行[ 21 ]外部接口 较复杂 降低了外部接口的复杂性，有利于电缆布线及冷却系统设计
Table 2. The principal dimensions of the bulk carrier
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参数 数值 总长/m 129.98 水线长/m 129.98 垂线间长/m 128.00 型宽/m 16.20 型深/m 7.20 设计吃水/m 5.20 最大吃水/m 6.20 最大载重量/t 9833.57 设计航速/(km·h-1) 19.00
Table 3. The configuration of main equipment of DC grid for hybrid system
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设备参数 额定值 设备台数 备注 主机功率/kW 648 2 柴油燃料 发电机组功率/kW 230 3 LNG燃料、异步发电机 轴带电机功率/kW 320 2 可逆 锂电池组容量/kWh 161 1 磷酸铁锂 艏侧推功率/kW 185 1 定距桨变频调速 直流配电板电压/V 750 1 8屏 交流配电板电压/V 400/230 1 3屏
Table 4. The equipment's efficiency of DC grid for hybrid system
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参数 数值 主机效率ηME 0.40 气体发动机效率ηGS 0.37 机组发电机效率ηG 0.953 轴带电机效率ηSM 0.958 直流电网效率ηDC 0.98 交流电网效率ηAC 0.98 齿轮箱主速比效率ηGB1 0.97 齿轮箱辅速比效率ηGB2 0.91 轴带电机变频器效率ηVDF 0.95 双向DC变换器效率ηDC-DC 0.97 整流器效率ηREC 0.97 隔离变压器效率ηt 0.98 逆变器效率ηINV 0.97 可逆AC-DC变流器效率ηAC-DC 0.97 锂电池组效率ηB 0.95 轴系效率ηS 0.98 螺旋桨效率ηFPP 0.63
Table 5. DC grid short circuit calculation results
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故障点 短路电流/kA FA1支路馈线 46.95 FA2支路馈线 48.12 FA3支路馈线 48.96 FA4支路馈线 55.09 FA5支路馈线 55.07 FA6支路馈线 51.71 FB1支路馈线 44.59 FB2支路馈线 45.24 FB3支路馈线 50.57 FB4支路馈线 48.61 FB5支路馈线 49.61 FDSU母排短路 23.73
Table 6. Parameters of DC grid quick acting fuses
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编号 型号 额定电流/A 分断容量/kA 弧前能量 /A 2 s备注 FA1 170M5497 700 100 160 000 1#日用逆变 FA2 170M5497 700 100 160 000 1#推进逆变 FA3 170M5497 700 100 160 000 艏侧推逆变 FA4 170M5438 250 100 6 500 1#制动单元 FA5 170M5497 700 100 160 000 1#整流器 FA6 170M5497 700 100 160 000 2#整流器 FB1 170M5497 700 100 160 000 2#日用逆变 FB2 170M5497 700 100 160 000 2#推进逆变 FB3 170M5438 250 100 6 500 2#制动单元 FB4 170M5497 700 100 160 000 3#整流器 FB5 170M5497 700 100 160 000 储能系统 FDSU 170M5498 800 100 245 000 母联处
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Li SU. Design of DC grid system for green intelligent hybrid bulk carrier[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2023, 18(6): 257
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Category: Marine Machinery, Electrical Equipment and Automation
Received: Aug. 18, 2022
Accepted: --
Published Online: Mar. 21, 2025
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