現(xiàn)代船舶電力系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)、控制與應(yīng)用

前言專業(yè)術(shù)語(yǔ)與變量表第1章船舶電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與基本要求11.1船舶電力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與組成11.2船舶電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)與分類21.2.1船舶電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)21.2.2船舶電力系統(tǒng)的主要分類31.3船舶電網(wǎng)的主要形式與架構(gòu)41.3.1樹(shù)形架構(gòu)41.3.2雙母線架構(gòu)51.3.3環(huán)形架構(gòu)51.4船舶電力系統(tǒng)故障冗余要求61.4.1船舶推進(jìn)系統(tǒng)冗余度定義61.4.2船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的故障冗余71.4.3船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的故障冗余91.4.4具有冗余度的船舶電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)91.5船舶綜合電力系統(tǒng)111.5.1船舶IPS結(jié)構(gòu)與組成111.5.2船舶IPS的冗余結(jié)構(gòu)12參考文獻(xiàn)13第2章船舶發(fā)電機(jī)與主要電氣設(shè)備152.1船舶同步發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)與工作原理152.1.1船舶發(fā)電原動(dòng)機(jī)152.1.2同步發(fā)電機(jī)的組成與基本結(jié)構(gòu)172.1.3同步發(fā)電機(jī)的工作原理與輸出電壓182.1.4同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與主要參數(shù)192.2船舶同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)與并聯(lián)運(yùn)行212.2.1同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)212.2.2同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行222.3船舶輸電設(shè)備262.3.1電力變壓器262.3.2船舶電纜302.4船舶配電設(shè)備342.4.1配電盤(pán)352.4.2斷路器402.4.3繼電器422.5船舶主要用電設(shè)備442.5.1船舶電力負(fù)荷的分類442.5.2船舶電力負(fù)荷的特點(diǎn)452.5.3船用電動(dòng)機(jī)462.5.4電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的配電與控制49參考文獻(xiàn)53第3章船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)控制543.1船舶電力系統(tǒng)建模與混沌分析543.1.1船舶電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型543.1.2船舶電力系統(tǒng)非線性模型與混沌分析663.2船舶電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組控制基本原理773.3船舶電力系統(tǒng)電壓與無(wú)功功率控制783.3.1船舶發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與分類793.3.2船舶發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制基本原理813.4船舶電力系統(tǒng)頻率與有功功率控制843.4.1船舶發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類843.4.2船舶發(fā)電機(jī)特性及其自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載控制863.5船舶發(fā)電機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制893.5.1CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法893.5.2船舶柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制943.5.3船舶發(fā)電機(jī)勵(lì)磁神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制983.5.4船舶柴油發(fā)電機(jī)組雙回路神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行控制104參考文獻(xiàn)107第4章船舶電力系統(tǒng)的保護(hù)1094.1船舶電力系統(tǒng)保護(hù)基本原理1094.1.1概述1094.1.2船舶電力系統(tǒng)保護(hù)的構(gòu)成1104.1.3電力系統(tǒng)保護(hù)裝置基本要求1144.1.4船舶電力系統(tǒng)保護(hù)裝置安全運(yùn)行特殊要求1164.1.5電力系統(tǒng)保護(hù)裝置發(fā)展概況1164.2船舶電力系統(tǒng)的主要故障與檢測(cè)1164.2.1船舶電力系統(tǒng)的故障類型1164.2.2船舶電力系統(tǒng)的故障分析1174.2.3船舶電力系統(tǒng)設(shè)備故障特性1214.3船舶電力系統(tǒng)的保護(hù)1264.3.1概述1264.3.2保護(hù)裝置及器件1274.3.3船舶發(fā)電機(jī)的保護(hù)1364.3.4船舶電力變壓器保護(hù)1394.3.5電動(dòng)機(jī)饋電分路保護(hù)1404.3.6電力系統(tǒng)保護(hù)協(xié)調(diào)性1424.4交流三相不平衡系統(tǒng)分析1484.4.1交流三相不平衡電流分析1484.4.2發(fā)電機(jī)不對(duì)稱分量及序電抗關(guān)系1504.4.3三相系統(tǒng)不對(duì)稱故障分析154參考文獻(xiàn)158第5章現(xiàn)代船舶電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)1595.1船舶電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)1595.1.1船舶電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本依據(jù)1595.1.2 船舶電力系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)1605.2背景工程技術(shù)要求綜合分析認(rèn)證1645.2.1船舶電力系統(tǒng)可靠性分析1645.2.2海洋工程項(xiàng)目特殊要求1655.3環(huán)形電網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)1665.3.1開(kāi)環(huán)運(yùn)行模式特點(diǎn)1675.3.2背景工程簡(jiǎn)介1685.3.3設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)方法1685.3.4高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1695.3.5電力負(fù)荷計(jì)算1715.3.6短路電流計(jì)算1745.3.7保護(hù)電器設(shè)定1755.3.8發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)1785.3.9開(kāi)環(huán)保護(hù)分析1815.3.10開(kāi)環(huán)系統(tǒng)仿真及實(shí)效試驗(yàn)1915.4環(huán)形電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)1925.4.1閉環(huán)運(yùn)行模式特點(diǎn)1925.4.2背景工程簡(jiǎn)介1935.4.3設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)方法1935.4.4高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1945.4.5電力負(fù)荷計(jì)算2035.4.6短路電流計(jì)算2075.4.7保護(hù)電器協(xié)調(diào)動(dòng)作分析2095.4.8暫態(tài)壓降計(jì)算2135.4.9增強(qiáng)型發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)2145.4.10閉環(huán)保護(hù)分析2195.4.11閉環(huán)系統(tǒng)短路試驗(yàn)228參考文獻(xiàn)230第6章船舶電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量分析與控制2316.1船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)題2316.1.1船舶電能質(zhì)量概念、要求與特性2316.1.2船舶電力系統(tǒng)的諧波分析2406.1.3船舶電能質(zhì)量其他類型問(wèn)題2436.1.4船舶電能質(zhì)量問(wèn)題影響2476.2船舶電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)與分析2486.2.1船舶電力系統(tǒng)的諧波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)2486.2.2不同類型船舶電力系統(tǒng)諧波分析2496.2.3船舶電力系統(tǒng)諧波測(cè)量方法2506.2.4船舶電力系統(tǒng)諧波測(cè)量系統(tǒng)2526.2.5船舶電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)分析方法2556.3船舶電力系統(tǒng)諧波抑制方法2696.3.1諧波主動(dòng)式抑制方法2696.3.2諧波被動(dòng)式治理方法2716.3.3船舶電網(wǎng)諧波抑制應(yīng)用舉例2766.4船舶電網(wǎng)的電壓暫降分析2796.4.1電壓暫降及其特征參數(shù)2796.4.2船舶電網(wǎng)電壓暫降故障仿真分析2816.4.3電網(wǎng)電壓暫降檢測(cè)方法與算例分析2856.4.4電壓暫降的抑制措施296參考文獻(xiàn)297第7章船舶電力系統(tǒng)的應(yīng)用舉例3007.1船舶電力系統(tǒng)典型案例3007.1.1船舶低壓電力系統(tǒng)3007.1.2船舶中高壓電力系統(tǒng)3027.2船舶IPS的應(yīng)用舉例3087.3海洋平臺(tái)的電力系統(tǒng)3097.4船舶電力系統(tǒng)的其他形式3107.4.1專供諧波敏感負(fù)荷的“清潔”電力母線3107.4.2應(yīng)急柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組起動(dòng)系統(tǒng)3117.4.3岸電電源311參考文獻(xiàn)313第8章船舶電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)、能量管理與優(yōu)化3148.1船舶電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)3148.1.1船舶電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)概述3148.1.2船舶儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3208.1.3船舶儲(chǔ)能系統(tǒng)的變流技術(shù)3218.1.4船舶儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制技術(shù)3268.1.5儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理3308.1.6船舶電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用3368.2船舶混合動(dòng)力技術(shù)3378.2.1船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)分類3378.2.2船舶主軸發(fā)電混合動(dòng)力系統(tǒng)3408.2.3船舶機(jī)械與電力推進(jìn)混合動(dòng)力系統(tǒng)3418.2.4船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用3478.3船舶電能管理系統(tǒng)3508.3.1船舶PMS的結(jié)構(gòu)與功能3508.3.2船舶電能管理系統(tǒng)的組成3578.3.3船舶PMS的應(yīng)用與發(fā)展3598.4混合動(dòng)力船舶能量智能管理與優(yōu)化3618.4.1混合動(dòng)力船舶的PMS控制策略3618.4.2混合動(dòng)力船舶全局優(yōu)化能量管理策略3638.4.3混合動(dòng)力船舶瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略3688.4.4船舶電力推進(jìn)負(fù)荷預(yù)測(cè)378參考文獻(xiàn)380第9章船舶直流電力系統(tǒng)3839.1高壓直流輸電技術(shù)概要3839.1.1HVDC變流技術(shù)3849.1.2HVDC的直流變壓技術(shù)3859.2船舶直流電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)3879.2.1交直流混合電力系統(tǒng)3879.2.2純直流電力系統(tǒng)3899.3船舶直流電力系統(tǒng)的技術(shù)要求與關(guān)鍵技術(shù)3909.3.1船舶直流電力系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與要求3909.3.2船舶直流電力系統(tǒng)的整流技術(shù)3919.3.3船舶直流電力系統(tǒng)的逆變技術(shù)3949.4船舶直流電力系統(tǒng)的短路計(jì)算與保護(hù)3959.4.1船舶直流電力系統(tǒng)短路計(jì)算3959.4.2船舶直流電力保護(hù)及隔離裝置選型依據(jù)4029.4.3船舶直流電力系統(tǒng)短路與保護(hù)仿真試驗(yàn)4039.5船舶直流電力系統(tǒng)應(yīng)用案例412參考文獻(xiàn)415第10章船舶新能源發(fā)電技術(shù)41710.1船舶光伏發(fā)電41710.1.1光伏電池41810.1.2光伏變流器41910.1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)控制42510.1.4船舶光伏發(fā)電應(yīng)用42910.2風(fēng)力驅(qū)動(dòng)船舶43510.2.1風(fēng)力與電力混合推進(jìn)船舶43610.2.2海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)44010.2.3船舶風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)用45310.3船舶燃料電池發(fā)電系統(tǒng)45510.3.1氫燃料電池工作原理45510.3.2燃料電池電能變換46010.3.3燃料電池發(fā)電系統(tǒng)46610.3.4燃料電池的船舶應(yīng)用46810.3.5燃料電池實(shí)驗(yàn)船的研制472參考文獻(xiàn)478第11章船舶微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、建模與分析48011.1微電網(wǎng)的概念與關(guān)鍵技術(shù)48011.1.1微電網(wǎng)的基本概念與結(jié)構(gòu)48011.1.2微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)48111.2船舶微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與類型48111.2.1船舶微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)48211.2.2船舶交流微電網(wǎng)48211.2.3船舶直流微電網(wǎng)48311.2.4交直流混合微電網(wǎng)48411.3船舶微電網(wǎng)的建模48411.3.1船舶微電網(wǎng)的機(jī)理模型48411.3.2船舶微電網(wǎng)仿真48911.4船舶微電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析49311.4.1微電網(wǎng)穩(wěn)定性的概念和分類49411.4.2船舶微電網(wǎng)的小信號(hào)分析方法49611.4.3船舶微電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法50011.5船舶微電網(wǎng)的能量管理和控制50711.5.1微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)50711.5.2微電網(wǎng)的潮流計(jì)算與能量管理決策的求解方法50811.5.3基于多代理的船舶微電網(wǎng)能量管理策略51211.5.4船舶微電網(wǎng)EMS的控制52911.6船舶微電網(wǎng)應(yīng)用舉例536參考文獻(xiàn)540第12章船舶電力系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展54312.1綠色低碳船舶發(fā)展路線圖54312.2船舶的節(jié)能減排54612.2.1可替代燃料與雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)54612.2.2船舶余熱回收利用55012.3全電氣化船的發(fā)展55212.3.1交通電氣化發(fā)展進(jìn)程55312.3.2全電船的概念和結(jié)構(gòu)55312.3.3我國(guó)船舶電氣化發(fā)展路線55512.4船舶綠色電力系統(tǒng)55612.4.1氫能的獲取與利用55612.4.2其他能量的開(kāi)發(fā)利用55812.4.3新能源的綜合利用57612.5未來(lái)船舶展望58112.5.1船舶電氣化58112.5.2船舶信息化58212.5.3船舶智能化58612.5.4船舶網(wǎng)聯(lián)化58812.5.5船舶智能電網(wǎng)發(fā)展58812.5.6航運(yùn)智能交通系統(tǒng)的架構(gòu)593參考文獻(xiàn)594