如今,人们越来越关注电网的稳定性。这是因为峰值功率在不断增加,而用电需求变化也在不断增加。这些在陆地发生的与电网相关的问题,对于在海上行驶的船只而言,也是需要关注的。
典型的峰值时间通常从清晨开始,当人们醒来并开始活动时。大概时间是从早上5点至六点一直到11点及至中午时间。从人们每天一醒来,对于电力的需求就在不断稳定增加。之后,到大约下午2点至3点,人们对于电力的需求会稍稍减少。从下午三点开始,峰值又会出现,因为人们开始下班回家,做晚饭及准备就寝。直到过了晚上8点或9九点,对于电力的需求又会逐渐下降。
解决这种不平衡的电力需求问题的方法就是加大电力供应。
另外一项用电需求的变化来自短时的变化。这种情况下,会有突然的电力生产和消耗的不平衡,并造成电网的频率或电压的大幅变化。
为了能够在这种变化下支持电网,一些国家要求发电厂能够有一定的储备电量。这些储备电量相当于额定发电量的10-20%。
频率波动会影响很多方面。它有可能对全国范围的电网或是某几个电力运营联合体造成影响。因此,每个国家都力图将频率波动控制在一定的范围内。如果波动超过了限值,国家电网则必须采取另一种方法干预。
如果频率的幅度超过了上限值,电力供应必须减少。我们需要一些电力储备作为缓冲,来应对突发的极快的无功注入需求。如果频率的幅度击穿了下限值,电网必须得到增加电力供应的支持。再一次的,电力储备成为应对快速无功的解决方案。
对于本地电网来说,电压的水平也会变动。当电力供应比需求大得多时,电压会增加;同样的,如果电力供应过低,这会使得电压降低至预定的变化区间。
从相应的角度来看,基于半导体元器件的电力储存解决方案。通过使用功率变频器,电力在数十毫秒之内就能够被使用。电力可以被存储在压缩空气、飞轮储能系统、或者是电池里。
船只的供电电网级别类似于一个城市的电网。船只的电网具有各种负载,并且有不只一个发电端。对于快速的电力需求变化,燃油引擎对于平衡功率的控制可能会太慢。另外,所需的最优工作点也很难达到。
如果安装了变速发电机,控制就会简单。基于永磁技术的轴带发电机及一个电力功率变频器会让发电控制变得简单,而且加快反应时间,从而能够处理用电需求的变化。和其他类型的发电机相比,永磁技术还能同时保证高效率,尤其是在部分负载的情况下,而船只大部分运行的状态正是部分负载的情况。
这就是为什么绿色船舶需要其电力系统具有出色的效率。轴带发电机同时还是达到该效率要求的优良解决方案。轴带发电机能够优化主引擎的工作点,甚至能够使得多余的发电机在航行时被关闭。
从经济的角度,使用轴带发电机可以大大降低每千万时的燃油消耗。而且船东可以从主引擎方面获得更多燃油节约费用,因为主引擎所需的燃油费用比发电机所需的燃油要低1.5倍。
Jari Riikonen
船舶系统市场部经理