用于供應(yīng)近海電廠的混合電力的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于使用從近海電廠產(chǎn)生的再生電力來供應(yīng)混合電力的設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于供應(yīng)近海電廠的混合電力的設(shè)備，所述設(shè)備包括：發(fā)電機；AC/DC轉(zhuǎn)換器，其用于將從發(fā)電機生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，且將直流電供應(yīng)到DC總線；電力負載，其連接到DC總線以便再生電力；第一DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到DC總線；第二DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到DC總線；第一電力存儲單元，其連接到第一DC/DC轉(zhuǎn)換器，且在第一時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值的電平時存儲電力；以及第一電阻單元，其連接到第二DC/DC轉(zhuǎn)換器，且在第二時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值的電平時消耗電力，其中第二時間段長于第一時間段。
【專利說明】
用于供應(yīng)近海電廠的混合電力的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及近海電廠的混合電力供應(yīng)，且更確切地說，涉及使用產(chǎn)生于近海電廠中的再生電力的混合電力供應(yīng)設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在快速工業(yè)化和工業(yè)開發(fā)的情況下，例如石油等資源的消耗增加，且石油的穩(wěn)定生產(chǎn)和供應(yīng)已變?yōu)橹陵P(guān)重要的全球問題。
[0003]出于此原因，已由于缺乏經(jīng)濟可行性而被忽略的較小邊際油田(marginal field)或深海油田的開發(fā)現(xiàn)在新興起來。因此，連同海底采礦技術(shù)的開發(fā)一起積極地進行具備適用于此些油田的石油鉆井設(shè)備的近海電廠的開發(fā)。
[0004]近海電廠具備各種類型的鉆孔相關(guān)設(shè)備，例如桅桿式起重機系統(tǒng)、絞車(drawworks)、頂部驅(qū)動裝置、泥漿栗、水泥栗、立管和鉆探管。
[0005]絞車執(zhí)行鉆探管的提升、套管的插入及其類似的，且包含滾筒和電動機。藉由電動機發(fā)動滾筒以便卷繞或解繞用于控制鉆探管的提升的鋼絲繩?？烧{(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速以便調(diào)整滾筒的轉(zhuǎn)速，由此使得能夠調(diào)整鉆探管的速度。
[0006]頂部驅(qū)動裝置提供電力以用于在鉆孔操作中進行鉆孔和管緊固。
[0007]將近海電廠劃分成錨定在一近海點處以執(zhí)行鉆孔操作的固定平臺和能夠在3，OOOm或大于3，000m的海洋深度處執(zhí)行鉆孔操作的漂浮近海電廠。
[0008]漂浮近海電廠具備多個推進器(thruster)作為主推進裝置或用于計算機輔助動態(tài)定位(Dynamic Posit1ning)的推進裝置。推進器位于船的底部以改變螺旋槳的操作方向，且常用以允許船在運河中航行或行船，或在沒有拖船的情況下借助于其自身電力進入/離開港口。由連接到推進器的推進電動機發(fā)動推進器。
[0009]圖1為所屬領(lǐng)域中已知的典型電力供應(yīng)系統(tǒng)的圖。
[0010]參看圖1，由電力發(fā)電機(I1)產(chǎn)生的AC電力被供應(yīng)到AC總線，第一 AC/DC轉(zhuǎn)換器(121)、第二AC/DC轉(zhuǎn)換器(122)和第三AC/DC轉(zhuǎn)換器(123)連接到所述AC總線。
[0011]第一AC/DC轉(zhuǎn)換器(121)將從AC總線供應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，且將直流電供應(yīng)到第一 DC總線(131)，且DC/AC轉(zhuǎn)換器(141)將從第一 DC總線(131)供應(yīng)的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，且將交流電供應(yīng)到第一推進電動機(151)。
[0012]第二AC/DC轉(zhuǎn)換器(122)將從AC總線供應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，且將直流電供應(yīng)到第二 DC總線(132)，且DC/AC轉(zhuǎn)換器(142)將從第二 DC總線(132)供應(yīng)的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，且將交流電供應(yīng)到第二推進電動機(152)。
[0013]第三AC/DC轉(zhuǎn)換器(123)將從AC總線供應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，且將直流電供應(yīng)到第三DC總線(133)，且多個DC/AC轉(zhuǎn)換器(143到148)連接到第三DC總線(133)。多個DC/AC轉(zhuǎn)換器(143到148)將從第三DC總線(133)供應(yīng)的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，且將交流電供應(yīng)到多個絞車電動機(153、154、155、158、159)和多個頂部驅(qū)動裝置電動機(156、157)中的對應(yīng)的。
[0014]因為絞車電動機(153、154、155、158、159)和頂部驅(qū)動裝置電動機(156、157)經(jīng)配置以重復(fù)提升或降低例如鉆探管等鉆井設(shè)備，所以經(jīng)常將制動器放置在電動機上以使電動機突然停止，或在以額定負載旋轉(zhuǎn)期間使電動機在反向方向上旋轉(zhuǎn)，且對于推進電動機(151、152)，也經(jīng)常將制動器放置在電動機上以使電動機突然停止，或在以額定負載旋轉(zhuǎn)期間使電動機在相反方向上旋轉(zhuǎn)。在將制動器放置在電動機上時，電動機中產(chǎn)生再生電力。另夕卜，在推進器歸因于干擾而旋轉(zhuǎn)時，推進電動機中也產(chǎn)生再生電力。
[0015]當絞車電動機、頂部驅(qū)動裝置電動機或推進電動機中產(chǎn)生再生電力時，連接到絞車電動機、頂部驅(qū)動裝置電動機或推進電動機的DC總線的電壓增加，且在電壓增加超過DC總線可容許的程度時，DC總線跳閘(trip)。
[0016]因此，典型電力供應(yīng)系統(tǒng)具備電阻器(resist0r)(161到166)以消耗再生電力而成為熱能，由此防止DC總線跳閘。
[0017]圖2為示出所屬領(lǐng)域中已知的典型電力供應(yīng)系統(tǒng)的每一組件的電力消耗的曲線圖。
[0018]參看圖2，經(jīng)由分配器將由電力發(fā)電機生成的電力供應(yīng)到第一負載(220)和AC/DC轉(zhuǎn)換器(260) JC/DC轉(zhuǎn)換器(260)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，且在經(jīng)由DC/AC轉(zhuǎn)換器將直流電供應(yīng)到絞車(230)時，將直流電供應(yīng)到第二負載(240)。第一負載(220)和第二負載(240)中的每一個為消耗恒定電力電平的負載。與其相反，絞車(230)的電力消耗不斷地改變，且在圖2中，電力的負值意思是產(chǎn)生再生電力。絞車(230)中產(chǎn)生的再生電力由第二負載或電阻器(250)消耗。
[0019]在圖2中可以看出，絞車(230)的電力消耗的突然改變導(dǎo)致電力發(fā)電機(210)的電力輸出的突然改變。與電力輸出被維持于恒定電平的狀況相比，柴油電力發(fā)電機在電力輸出突然改變的狀況下會消耗更多燃料，且排放更多廢氣。
[0020]為了供應(yīng)對應(yīng)于絞車電動機、頂部驅(qū)動裝置電動機和推進電動機的電力消耗的突然改變的合適電力，有必要迅速地改變電力發(fā)電機的電力輸出。然而，電力發(fā)電機由于其低響應(yīng)性而難以提供對應(yīng)于絞車電動機、頂部驅(qū)動裝置電動機和推進電動機的電力消耗的突然改變的合適電力。如果并未實現(xiàn)到絞車電動機、頂部驅(qū)動裝置電動機和推進電動機的合適電力供應(yīng)，那么可能由于鉆孔操作的特性而出現(xiàn)危險情形。此外，在到絞車電動機或頂部驅(qū)動裝置電動機的電力供應(yīng)在電力損失之后突然中斷時，也可出現(xiàn)危險情形。
[0021]換句話說，典型電力供應(yīng)系統(tǒng)具有若干問題，例如歸因于電阻器對再生電力的消耗的能量浪費、歸因于電力發(fā)電機的電力輸出的突然改變的燃料消耗和廢氣的增加、難以將合適電力供應(yīng)到絞車電動機、頂部驅(qū)動裝置電動機和推進電動機，以及在電力損失之后的危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]技術(shù)問題
[0023]本發(fā)明的一個方面為提供用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備和方法，所述混合電力供應(yīng)設(shè)備和方法可有效地利用再生電力，將產(chǎn)生器的電力輸出維持于恒定電平，供應(yīng)對應(yīng)于電負載的電力消耗的突然改變的合適電力，和在電力突然損失之后供應(yīng)電力。
[0024]技術(shù)解決方案
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備，所述混合電力供應(yīng)設(shè)備包含:電力發(fā)電機;AC/DC轉(zhuǎn)換器，其將由電力發(fā)電機生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，且將直流電供應(yīng)到DC總線；電力負載，其連接到DC總線且產(chǎn)生再生電力；第一DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到DC總線；第二DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到DC總線；第一電力存儲單元，其連接到第一DC/DC轉(zhuǎn)換器，且在第一時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時存儲電力；以及第一電阻器，其連接到第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器，且在第二時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時消耗電力，其中第二時間段長于第一時間段。
[0026]第一DC/DC轉(zhuǎn)換器可測量DC總線的電壓，且可允許將電力從DC總線供應(yīng)到第一電力存儲單元，以使得第一電力存儲單元在第一時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時存儲電力。
[0027]第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器可允許將電力從DC總線供應(yīng)到第一電阻器，以使得第一電阻器在第二時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時消耗電力。
[0028]混合電力供應(yīng)設(shè)備可進一步包含:第三DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到DC總線;第四DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到DC總線;第二電力存儲單元，其連接到第三DC/DC轉(zhuǎn)換器，且在第一時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時存儲電力；以及第二電阻器，其連接到第四DC/DC轉(zhuǎn)換器，且在第二時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時消耗電力。
[0029]第一電力存儲單元可為超電容器。
[0030]電力負載可為絞車。
[0031 ]電力負載可為頂部驅(qū)動裝置。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法，所述混合電力供應(yīng)方法包含:測量DC總線的電壓;在第一時間段內(nèi)將所測量的電壓維持于第一閾值或更高閾值時由電力存儲單元存儲電力；以及在第二時間段內(nèi)將所測量的電壓維持于第一閾值或更高閾值時由電阻器消耗電力，其中DC總線連接到產(chǎn)生再生電力的電力負載，且第二時間段長于第一時間段。
[0033]DC總線可連接到第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器，電力存儲單元可連接到第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，且電阻器可連接到第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0034]第一DC/DC轉(zhuǎn)換器可測量DC總線的電壓，且可允許將電力從DC總線供應(yīng)到第一電力存儲單元，以使得第一電力存儲單元在第一時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時存儲電力。
[0035]第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器可允許將電力從DC總線供應(yīng)到第一電阻器，以使得第一電阻器在第二時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時消耗電力。
[0036]電力存儲單元可為超電容器。
[0037]電力負載可為絞車。
[0038]電力負載可為頂部驅(qū)動裝置。
[0039]有利效應(yīng)
[0040]根據(jù)本發(fā)明的實施例，有可能提供一種混合電力供應(yīng)設(shè)備和方法，其允許在將電力發(fā)電機的電力輸出維持于恒定電平以減少廢氣時，將絞車電動機、頂部驅(qū)動裝置電動機和推進電動機中產(chǎn)生的再生電力存儲于電力存儲單元中且在絞車電動機、頂部驅(qū)動裝置電動機和推進電動機的電力消耗突然增加之后供應(yīng)存儲于電力存儲單元中的電力，以有效地利用再生電力。
[0041]另外，有可能提供一種混合電力供應(yīng)設(shè)備和方法，其使用具有高響應(yīng)性的超電容器作為電力存儲單元，由此供應(yīng)對應(yīng)于電負載的電力消耗的突然改變的合適電力。
[0042]此外，有可能提供一種混合電力供應(yīng)設(shè)備和方法，其可利用存儲于電力存儲單元中的電力以在電力瞬變或損失之后安全地關(guān)閉(shutdown)例如絞車或頂部驅(qū)動裝置等鉆井設(shè)備。
[0043]此外，有可能提供混合電力供應(yīng)設(shè)備和方法，其可通過分別將多個電力存儲單元和多個電阻器連接到單獨DC/DC轉(zhuǎn)換器以獨立的方式操作多個電力存儲單元和多個電阻器。
【附圖說明】
[0044]圖1為所屬領(lǐng)域中已知的典型電力供應(yīng)系統(tǒng)的圖。
[0045]圖2為示出所屬領(lǐng)域中已知的典型電力供應(yīng)系統(tǒng)的每一組件的電力消耗的曲線圖。
[0046]圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備的圖。
[0047]圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備的圖。
[0048]圖5為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備的圖。
[0049]圖6為在根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法中將電力供應(yīng)到電力存儲單元的過程的流程圖。
[0050]圖7為在根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法中在電力不足之后將電力從電力存儲單元供應(yīng)到DC總線的過程的流程圖。
[0051]圖8為在根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法中在電力損失之后將電力從電力存儲單元供應(yīng)到DC總線的過程的流程圖。
[0052]圖9為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電力供應(yīng)設(shè)備的每一組件的電力消耗的曲線圖。
【具體實施方式】
[0053]在下文中，將參看附圖描述本發(fā)明的實施例。應(yīng)注意，在整個說明書和附圖中，類似參考標號將表示類似組件。另外，為清楚起見，將省略對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易知的細節(jié)描述。
[0054]首先，將參看圖3到圖5描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備。圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備的圖，圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備的圖，且圖5為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備的圖。
[0055]參看圖3到圖5，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備包含電力發(fā)電機(310)、AC/DC轉(zhuǎn)換器(320)、DC總線(bus) (321)、可變頻率驅(qū)動(variablefrequency drive，簡稱:VFD)控制器(330)、DC/DC轉(zhuǎn)換器(351 到353)、電力負載(361 到363)、電力存儲單元(371到373)、電阻器(381到383)和傳感器(391)。
[0056]電力發(fā)電機(310)為用于近海電廠的生成電力的裝置，且經(jīng)由AC總線連接到AC/DC轉(zhuǎn)換器(320)?；蛘?，由電力發(fā)電機(310)生成的電力可在更改為適合用于電力負載的電壓之后被供應(yīng)到AC/DC轉(zhuǎn)換器(320)。電力發(fā)電機(310)為AC發(fā)電機，且可生成AC電力。
[0057]AC/DC轉(zhuǎn)換器(320)將由電力發(fā)電機(310)生成的AC電力轉(zhuǎn)換成直流電，且將直流電供應(yīng)到DC總線(321)。
[0058]DC總線(321)將電力供應(yīng)到連接到DC總線(321)的電力負載。使用DC電力的電力負載可直接連接到DC總線(321)，且使用AC電力的電力負載可經(jīng)由DC/AC轉(zhuǎn)換器(341到343)連接到DC總線(321)。
[0059]圖3的電力負載(361到363)為使用AC電力的電力負載，且分別經(jīng)由DC/AC轉(zhuǎn)換器(341到343)連接到DC總線(321) AC/AC轉(zhuǎn)換器(341到343)將從DC總線(321)供應(yīng)的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，且分別將交流電供應(yīng)到電力負載(361到363)。
[0060]電力負載(361到363)可為絞車電動機或頂部驅(qū)動裝置電動機。
[0061 ]盡管在圖3中，作為電力負載的三個絞車電動機(361到363)經(jīng)示出為連接到DC總線(321)，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于此，且變化數(shù)目的絞車電動機和頂部驅(qū)動裝置電動機可連接到DC總線(321)。
[0062]因為絞車電動機(361到363)經(jīng)配置以重復(fù)提升或降低例如鉆探管等鉆井設(shè)備，所以經(jīng)常將制動器放置在電動機上以使電動機突然停止，或在以額定負載旋轉(zhuǎn)期間使電動機在相反方向上旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致在絞車電動機中產(chǎn)生再生電力。
[0063 ]電力存儲單元(371到373)從DC總線(321)接收電力以便在第一時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于第一閾值或更高閾值時存儲電力，且電力存儲單元在第二時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于第二閾值或更小閾值時將電力供應(yīng)到DC總線(321)。舉例來說，假定DC總線(321)為720V DC總線，且在750V或大于750V時跳閘，可將第一閾值設(shè)定為740V。
[0064]DC/DC轉(zhuǎn)換器(351到353)測量DC總線(321)的電壓，且將電力從DC總線(321)供應(yīng)到電力存儲單元(371到373)，以使得電力存儲單元(371到373)在第一時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時存儲電力，而DC/DC轉(zhuǎn)換器允許電力從電力存儲單元(371到373)流動到DC總線(321)，以在第二時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第二閾值或更小閾值時將電力從電力存儲單元(371到373)供應(yīng)到DC總線(321)。
[0065]在電力負載(361到363)中產(chǎn)生再生電力時，DC總線(321)的電壓增加，且在電力負載(361到363)的電力消耗突然增加時，DC總線(321)的電壓下降。
[0066]換句話說，在電力負載(361到363)中產(chǎn)生再生電力，導(dǎo)致DC總線(321)的電壓增加且在第一時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于所述閾值或更高閾值時，DC/DC轉(zhuǎn)換器(351到353)將電力供應(yīng)到電力存儲單元(371到373)，以使得電力存儲單元(371到373)存儲電力，由此允許電力負載(361到363)中產(chǎn)生的再生電力被存儲于電力存儲單元(371到373)中。
[0067]在電力負載(361到363)的電力消耗突然增加，導(dǎo)致DC總線(321)的電壓下降且在第二時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于第二閾值或更小閾值時，DC/DC轉(zhuǎn)換器(351到353)允許電力從電力存儲單元(371到373)流動到DC總線(321)，以使得DC總線(321)從電力存儲單元(371到373)接收電力。電力存儲單元(371到373)可至少具有超電容器、電容器、電池和飛輪(fly wheel)。確切地說，在電力存儲單元(371到373)為超電容器時，有可能在電力負載(361到363)的電力消耗突然增加之后將電力迅速地供應(yīng)到電力負載(361到363 )，因為此超電容器具有比電力發(fā)電機(310)更高的響應(yīng)性。
[0068]另外，電力存儲單元(371到373)可在電力瞬變或損失之后將電力供應(yīng)到DC總線(321)。在用于檢測電力瞬變或損失的傳感器(391)感測到電力瞬態(tài)或損失且將檢測信號發(fā)送至IjDC/DC轉(zhuǎn)換器(351到353)時，DC/DC轉(zhuǎn)換器(351到353)允許將電力從電力存儲單元(371到373)供應(yīng)到DC總線(321)。
[0069 ] 傳感器(391)可安裝于交換臺和DC總線(321)中的至少一個上。
[0070]例如絞車和頂部驅(qū)動裝置等鉆井設(shè)備可導(dǎo)致在電力供應(yīng)突然中斷之后的危險情形。因此，電力存儲單元(371到373)在電力瞬變或損失之后將電力供應(yīng)到DC總線(321)，以安全地關(guān)閉(shutdown)鉆井設(shè)備。
[0071]在第三時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于第一閾值或更高閾值時，電阻器(381到383)消耗電力。此處，第三時間段長于第一時間段。
[0072]在電力負載(361到363)中產(chǎn)生再生電力，導(dǎo)致DC總線(321)的電壓增加且在第一時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于所述閾值或更高閾值時，電力存儲單元(371到373)存儲電力。在電力存儲單元(371到373)滿了時，DC總線(321)的電壓不會下降，且被不斷地維持于第一閾值或更高閾值。因此，如果在第三時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于第一閾值或更高閾值，那么可以確定電力存儲單元(371到373)滿了。當甚至在電力存儲單元(371到373)滿了之后仍不斷地產(chǎn)生再生電力時，DC總線(321)的電壓不斷地增加，由此導(dǎo)致DC總線(321)跳閘。因此，在第三時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于第一閾值或更高閾值時，DC/DC轉(zhuǎn)換器(351到353)允許電阻器(381到383)消耗電力。
[0073]盡管圖3到圖5示出三個電力存儲單元(371到373)和三個電阻器(381到383)，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于此，且可包含變化數(shù)目的電力存儲單元和電阻器。
[0074]如圖3中所示出，電力存儲單元(371到373)和對應(yīng)電阻器(381到383)可成對連接到DC總線(321)。換句話說，第一電力存儲單元(371)和第一電阻器(381)經(jīng)由第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(351)連接到DC總線(321);第二電力存儲單元(372)和第二電阻器(382)經(jīng)由第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(352)連接到DC總線(321);以及第三電力存儲單元(373)和第三電阻器(383)經(jīng)由第三DC/DC轉(zhuǎn)換器(353)連接到DC總線(321)。在電力存儲單元和電阻器連接到相同DC/DC轉(zhuǎn)換器時，如在圖3中，有可能減少所需要DC/DC轉(zhuǎn)換器的數(shù)目和設(shè)備的總體大小。
[0075]或者，多個電力存儲單元(371到373)和多個電阻器(381到383)可分別經(jīng)由單獨DC/DC轉(zhuǎn)換器(451到456)連接到DC總線(321)，如圖4中所示。換句話說，第一電力存儲單元(371)經(jīng)由第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(451)連接到DC總線(321);第二電力存儲單元(372)經(jīng)由第DC/DC轉(zhuǎn)換器(452)連接到DC總線(321);第三電力存儲單元(373)經(jīng)由第三DC/DC轉(zhuǎn)換器(453)連接到DC總線(321);第一電阻器(381)經(jīng)由第四DC/DC轉(zhuǎn)換器(454)連接到DC總線(321);第二電阻器(382)經(jīng)由第五DC/DC轉(zhuǎn)換器(455)連接到DC總線(321);以及第三電阻器(383)經(jīng)由第六DC/DC轉(zhuǎn)換器(456)連接到DC總線(321)。在多個電力存儲單元(371到373)和多個電阻器(381到383)分別連接到單獨DC/DC轉(zhuǎn)換器(451到456)時，如在圖4中，有可能以獨立的方式操作多個電力存儲單元(371到373)和多個電阻器(381到383)。
[0076]或者，單個電力存儲單元(371到373)和單個電阻器(381到383)可專用于單個電力負載(361到363)，如圖5中所不。換句話說，在第一電力負載(361)中產(chǎn)生再生電力時，第一電力存儲單元(371)存儲再生電力，且第一電阻器(381)不消耗電力直到第一電力存儲單元(371)滿了為止。在第二電力負載(362)中產(chǎn)生再生電力時，第二電力存儲單元(372)存儲再生電力，且第二電阻器(382)不消耗電力直到第二電力存儲單元(372)滿了為止。在第三電力負載(363)中產(chǎn)生再生電力時，第三電力存儲單元(373)存儲再生電力，且第三電阻器(383)不消耗電力直到第三電力存儲單元(373)滿了為止。
[0077]在第一電力負載(361)中產(chǎn)生再生電力時，第一DC/AC轉(zhuǎn)換器(341)檢測第一電力負載(361)中的再生電力的產(chǎn)生，且將控制信號發(fā)送到第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(351)。響應(yīng)于控制信號，第一DC/DC轉(zhuǎn)換器(351)允許將電力從DC總線(321)供應(yīng)到第一電力存儲單元(371)，以使得第一電力存儲單元(371)可存儲電力。接著，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(351)檢測第一電力存儲單元(371)是否滿了，且在第一電力存儲單元(371)滿了時，第一DC/DC轉(zhuǎn)換器允許第一電阻器(381)消耗電力。盡管第一電力存儲單元(371)和第一電阻器(381)經(jīng)示出為連接到相同DC/DC轉(zhuǎn)換器(351)，但應(yīng)理解第一電力存儲單元(371)和第一電阻器(381)可連接到不同DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0078]接下來，將參看圖6到圖8描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法。圖6為在根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法中將電力供應(yīng)到電力存儲單元的過程的流程圖，圖7為在根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法中在電力不足之后將電力從電力存儲單元供應(yīng)到DC總線的過程的流程圖，且圖8為在根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法中在電力損失之后將電力從電力存儲單元供應(yīng)到DC總線的過程的流程圖。
[0079]參看圖6，測量DC總線的電壓(S610);在第一時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于第一閾值或更高閾值時將電力存儲于電力存儲單元中(S620);以及在第二時間段內(nèi)將DC總線(321)的電壓維持于第一閾值或更高閾值時由電阻器消耗電力(S630)。
[0080]參看圖7，測量DC總線(321)的電壓(S710);以及在第三時間段內(nèi)將DC總線的電壓維持于第二閾值或更小閾值時，將存儲于電力存儲單元中的電力供應(yīng)到DC總線(S720)。
[0081]在傳感器(391)檢測到電力損失(8810)時，傳感器(391)將控制信號發(fā)送到DC/DC轉(zhuǎn)換器(S820)，且DC/DC轉(zhuǎn)換器允許電力存儲單元響應(yīng)于來自傳感器(391)的控制信號將電力供應(yīng)到DC總線(S830)。
[0082]接下來，將參看圖9描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的電力供應(yīng)設(shè)備的每一組件的電力消耗。圖9為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電力供應(yīng)設(shè)備的每一組件的電力消耗的曲線圖。
[0083]如圖9中所示出，可以看出在電力負載中產(chǎn)生再生電力時，電力存儲單元存儲所產(chǎn)生的再生電力，且在電力負載的電力消耗突然增加時，電力存儲單元在電力供應(yīng)到電力負載，由此將電力發(fā)電機的電力輸出維持于恒定電平。
[0084]盡管本文中已經(jīng)描述了一些實施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，這些實施例僅作為說明而給出，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行各種修改、改變，以及更改。因此，本文中所揭示的實施例不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的技術(shù)范圍，而是應(yīng)解釋為說明本發(fā)明的想法。本發(fā)明的范圍應(yīng)根據(jù)所附權(quán)利要求書解釋為覆蓋源自所附權(quán)利要求書及其等效物的所有修改或變化。
【主權(quán)項】
1.一種用于近海電廠的混合電力供應(yīng)設(shè)備，其包括: 電力發(fā)電機； AC/DC轉(zhuǎn)換器，其將由所述電力發(fā)電機生成的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，且將所述直流電供應(yīng)到DC總線； 電力負載，其連接到所述DC總線且產(chǎn)生再生電力； 第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到所述DC總線； 第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到所述DC總線； 第一電力存儲單元，其連接到所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器且在第一時間段內(nèi)將所述DC總線的電壓維持于第一閾值或更高閾值時存儲電力；以及 第一電阻器，其連接到所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器且在第二時間段內(nèi)將所述DC總線的所述電壓維持于所述第一閾值或更高閾值時消耗電力， 其中所述第二時間段長于所述第一時間段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合電力供應(yīng)設(shè)備，其中所述第一DC/DC轉(zhuǎn)換器測量所述DC總線的所述電壓，且允許將電力從所述DC總線供應(yīng)到所述第一電力存儲單元，以使得所述第一電力存儲單元在所述第一時間段內(nèi)將所述DC總線的所述電壓維持于所述第一閾值或更高閾值時存儲電力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合電力供應(yīng)設(shè)備，其中所述第二DC/DC轉(zhuǎn)換器允許將電力從所述DC總線供應(yīng)到所述第一電阻器以使得所述第一電阻器在所述第二時間段內(nèi)將所述DC總線的所述電壓維持于所述第一閾值或更高閾值時消耗電力。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合電力供應(yīng)設(shè)備，其進一步包括: 第三DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到所述DC總線； 第四DC/DC轉(zhuǎn)換器，其連接到所述DC總線； 第二電力存儲單元，其連接到所述第三DC/DC轉(zhuǎn)換器且在所述第一時間段內(nèi)將所述DC總線的所述電壓維持于所述第一閾值或更高閾值時存儲電力；以及 第二電阻器，其連接到所述第四DC/DC轉(zhuǎn)換器且在所述第二時間段內(nèi)將所述DC總線的所述電壓維持于所述第一閾值或更高閾值時消耗電力。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合電力供應(yīng)設(shè)備，其中所述第一電力存儲單元為超電容器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合電力供應(yīng)設(shè)備，其中所述電力負載為絞車。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合電力供應(yīng)設(shè)備，其中所述電力負載為頂部驅(qū)動裝置。8.—種用于近海電廠的混合電力供應(yīng)方法，其包括: 測量DC總線的電壓； 在第一時間段內(nèi)將所述所測量的電壓維持于第一閾值或更高閾值時由電力存儲單元存儲電力；以及 在第二時間段內(nèi)將所述所測量的電壓維持于所述第一閾值或更高閾值時由電阻器消耗電力， 其中所述DC總線連接到產(chǎn)生再生電力的電力負載，且所述第二時間段長于所述第一時間段。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合電力供應(yīng)方法，其中所述DC總線連接到第一DC/DC轉(zhuǎn)換器和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述電力存儲單元連接到所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，且所述電阻器連接到所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合電力供應(yīng)方法，其中所述第一DC/DC轉(zhuǎn)換器測量所述DC總線的所述電壓，且允許將電力從所述DC總線供應(yīng)到所述第一電力存儲單元，以使得所述第一電力存儲單元在所述第一時間段內(nèi)將所述DC總線的所述電壓維持于所述第一閾值或更高閾值時存儲電力。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合電力供應(yīng)方法，其中所述第二DC/DC轉(zhuǎn)換器允許將電力從所述DC總線供應(yīng)到所述第一電阻器以使得所述第一電阻器在所述第二時間段內(nèi)將所述DC總線的所述電壓維持于所述第一閾值或更高閾值時消耗電力。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合電力供應(yīng)方法，其中所述電力存儲單元為超電容器。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合電力供應(yīng)方法，其中所述電力負載為絞車。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合電力供應(yīng)方法，其中所述電力負載為頂部驅(qū)動裝置。
【文檔編號】H02P3/14GK105830335SQ201480068890
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月18日
【發(fā)明人】鄭晧寧, 李相賢
【申請人】大宇造船海洋株式會社