超級電容儲能系統在船舶微電網中的全功率補償技術

劉俊杰， 龍昊天， 鄧康寧， 楊華峰， 陳小龍， 孫 力

（1. 哈爾濱工業大學， 哈爾濱 150001）（2. 中廣核研究院有限公司， 廣東 深圳 518000）

0 引言

船舶微電網系統與其他電網系統一樣， 內部也包含“源”“輸”“荷”等環節， 熱能通過汽輪發電機轉換為電能輸送到船舶微電網。 一方面， 船舶微電網系統存在階躍型負載， 要求發電系統具有較快的功率調節速度； 另一方面， 在船舶微電網中存在大量感性負載， 因此對無功功率也有一定需求， 如果僅由汽輪發電機組承擔這些無功功率，會嚴重影響汽輪發電機系統的帶載能力。

汽輪發電機組作為船舶動力發電系統中熱能到電能的轉換裝置， 為了適應負載突變的工況，應具有較快的輸出功率調節速度。 從目前情況看， 實際的汽輪發電機組很難滿足船舶微電網對動態性能的要求。 這些問題在一些文獻中有所闡述： 文獻[1]在ANSYS 軟件中運用積分隨機有限元分析方法， 針對汽輪發電機組動態性能給出了精確分析； 文獻[2]對1 000 MW 汽輪機組開展研究， 主要目標是調試該核電汽輪機組控制系統，并進一步設計了汽輪機組的動態仿真模型。 根據這兩篇文獻， 汽輪發電機組雖然具有能量轉化效率高、 安全性好的優點， 但是其動態響應速度較慢的缺點也同樣明顯。 當汽輪機組為階躍型負載供電時， 其輸出電壓和頻率將不可避免地出現嚴重跌落， 進而危害到船舶微電網中用電設備的正常運行， 甚至造成無法挽回的損失。 因此， 有效抑制船舶微電網中的“源”“荷”功率不平衡現象是保證微電網安全平穩運行的重要前提。……