超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在船舶微電網(wǎng)中的全功率補(bǔ)償技術(shù)

劉俊杰， 龍昊天， 鄧康寧， 楊華峰， 陳小龍， 孫 力

（1. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 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(wǎng)系統(tǒng)與其他電網(wǎng)系統(tǒng)一樣， 內(nèi)部也包含“源”“輸”“荷”等環(huán)節(jié)， 熱能通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能輸送到船舶微電網(wǎng)。 一方面， 船舶微電網(wǎng)系統(tǒng)存在階躍型負(fù)載， 要求發(fā)電系統(tǒng)具有較快的功率調(diào)節(jié)速度； 另一方面， 在船舶微電網(wǎng)中存在大量感性負(fù)載， 因此對(duì)無功功率也有一定需求， 如果僅由汽輪發(fā)電機(jī)組承擔(dān)這些無功功率，會(huì)嚴(yán)重影響汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的帶載能力。

汽輪發(fā)電機(jī)組作為船舶動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)中熱能到電能的轉(zhuǎn)換裝置， 為了適應(yīng)負(fù)載突變的工況，應(yīng)具有較快的輸出功率調(diào)節(jié)速度。 從目前情況看， 實(shí)際的汽輪發(fā)電機(jī)組很難滿足船舶微電網(wǎng)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的要求。 這些問題在一些文獻(xiàn)中有所闡述： 文獻(xiàn)[1]在ANSYS 軟件中運(yùn)用積分隨機(jī)有限元分析方法， 針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組動(dòng)態(tài)性能給出了精確分析； 文獻(xiàn)[2]對(duì)1 000 MW 汽輪機(jī)組開展研究， 主要目標(biāo)是調(diào)試該核電汽輪機(jī)組控制系統(tǒng)，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了汽輪機(jī)組的動(dòng)態(tài)仿真模型。 根據(jù)這兩篇文獻(xiàn)， 汽輪發(fā)電機(jī)組雖然具有能量轉(zhuǎn)化效率高、 安全性好的優(yōu)點(diǎn)， 但是其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢的缺點(diǎn)也同樣明顯。 當(dāng)汽輪機(jī)組為階躍型負(fù)載供電時(shí)， 其輸出電壓和頻率將不可避免地出現(xiàn)嚴(yán)重跌落， 進(jìn)而危害到船舶微電網(wǎng)中用電設(shè)備的正常運(yùn)行， 甚至造成無法挽回的損失。 因此， 有效抑制船舶微電網(wǎng)中的“源”“荷”功率不平衡現(xiàn)象是保證微電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的重要前提。……