船舶电力推进系统的能量管理

Transformers
HVAC
控制功能
• 在电力系统，自控系统的各个部分控制着它们 各自的。如动态定位系统控制侧推器的运转， 卸载控制系统控制货物泵的运转，程序控制系 统控制压缩机和加热/制冷系统等。所有动力装 置的联系之处就是电源分配系统。 由于启动时的冲击、浪涌冲击、负荷的变化以 及电网谐波影响，负载与发电机会相互地作用 与影响。 对电力系统的最佳操作与控制是很有必要的， 以实现安全操作并保证燃料消耗最低。 能源控制系统（能源和电源能量管理系统）， 它总体上监控着电源能量系统，它把电力、自 动和定位系统综合在一起。
• Propulsion and Positioning Control
Sub Systems
OS
Controllers
Local Control I/O Auxilliaries VMS Propulsion PMS
Real System
Auxilliaries
VMS
Propulsion
PMS
PMS和EMS
• Energy Management Ｓystem(EMS)
目前，能量管理系统功能已经扩大，一些先进控制功能 加到能量管理中，通过监测和控制功率的流动，调节 电能的产生和消耗，使燃料消耗最少，并且为了优化 瞬态功率的流动，必须考虑历史功率使用情况和未来 功率的需求。
PMS和EMS
Measured
Control Hierarchy
User Interface - Operator Stations
System Level Control - Controllers / PLCs
Low Level Control - Governors, AVR, Protection
控制功能
• •
•
Power and Energy Management System
• Power Management (PMS)
– Optimal operation, automatic start/stop – Heavy consumer handling, start prevention – Blackout prevention, load reduction and load shedding – Black-out restart, automatic restoration of power system after blackout
– To keep power system running at optimal conditions under constraints for the actual operation
• Vessel Management System
– Manual / Semi- / Automatic remote and local control of vessel systems
PMS和EMS
• 能量管理系统是船舶控制设备的评判部件,不是分 配在各个隔离的单元中,通常分布在操作站、过程 控制站、远程处理站等不同控制站中，它们能共同 操作并共享信息。能量管理系统具备功能综合、信 息分散的特点。所有的PMS子站接受来自本站的 信息，并接受来自其它PMS子站的共享信息，执 行PMS计算。 • 一旦出现紧急情况，必须断开联络开关（电力系统 被分成二个或多个相互隔离的子系统）。每个子系 统有自己的PMS子站，每个PMS子站能作为独立 单元工作。
Power Plant
Vessel Loads Propulsion Auxilliaries
Energy Management System
Energ源自文库 Production and Distribution Prime movers
Energy Consumers Thrusters Pumps
1. 2. 3.
1. 2. 3. 4. 系统控制功能 电源管理—能量管理 船舶管理 推进和动态定位 底层控制功能 发动机的保护和调速器 自动电压调节器 保护继电器 推进控制
System Level Control Functions
• Energy / Power Management System
• Energy Management Ｓystem(EMS)
– ＥＭＳ包括：能量管理、失电保护、推进装置和其它 调速负载的功率控制、燃油优化（如提高原动机的利 用率，降低燃油消耗），ＥＭＳ是整个船舶控制系统 的有机组成部分。 – ＥＭＳ的功能设计和性能与船舶的运行模式、电力系 统的配置、电力系统的保护、故障容忍紧密相连。
POWER SYSTEM CONTROLS
Power Consumption - West Venture
Total active power 22 20 18 16 14 MW 12 10 8 6 4 2 0 0 100 200 300 400 500 600 Time [s] 700 800 900 1000
• Energy Management (EMS)
– Ensure that intended operation can be performed with minimum fuel consumption
PMS和EMS
• PMS
– 早期能量管理系统能监测负载实际的功率需求，与 可用的功率相比，并根据负荷的变化，按预先设计 好的启动、停车顺序设定，自动启动、停止发电机 组。 – 能量管理的目标是针对实际运行工况，确保有足够 的功率供应，防止电力供应中断。对电力系统优化 运行和控制的最基本要求是安全运行并且能量消耗 最少。
Power and Energy Management System
Generators
Compressors Separators Winches ...
Switchboards
Propulsion Control System
Vessel
Management
System
Other Control Systems
PMS能量管理系统的体系结构
PMS能量管理系统的体系结构
PMS系统采用二层冗余计算机网络体系结构。上层 为双冗余以太网络，它将中央控制中心互连，组成 一个上层系统实现管理及智能操控；下层为CAN现 场总线双冗余网，实现了发电自动化、监测报警、 输配电监控保护、主要用电设备监控管理等功能。