用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台以及海上测试方法与流程

1.本发明涉及一种用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台以及海上测试方法，尤其涉及一种可以对开发环保船舶时所必须的船舶用蓄电池、燃料电池、无碳燃料引擎、无碳燃料混烧(mixed-combustion)引擎以及使用不同的环保替代燃料的混合推进系统的船舶适用性进行试验和评估并记录其运营实绩(track record)的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台以及海上测试方法。


背景技术：

2.伴随着国际海事组织(imo，international maritime organization)决定截止2050年为止将从船舶排出的温室气体的排放量与2008年相比降低50％以上，不再允许建造或运营二氧化碳排放量达到一定水准以上的船舶。在欧洲等地，正在为了开发出环保船舶而积极开展与蓄电池或燃料电池、无碳燃料燃烧引擎相关的技术开发活动，并且已经建造了使用蓄电池或燃料电池作为推进动力源的多个试验船舶且正在运营。但是，即使是已经在陆地上获得安全性验证的船舶用燃料电池以及蓄电池，因为很难全面地考虑到在适用于实际船舶运营时因为波浪而导致的船舶的6自由度运动和垂直/水平加速度的发生、混合有盐分的外部气体以及震动等造成的影响，因此需要耗费大量的成本以及时间。
3.从船舶的设计到建造所需要的时间通常会达到2年至3年，如果效仿每当开发出新的环保替代燃料技术时都会设计和建造试验船舶并运营的欧洲的方式，则为了将中小型企业所开发出的环保替代燃料技术搭载和运营到实际船舶上并记录其运营实绩(track record)，需要耗费几十亿韩元至几百亿韩元的成本以及3年以上的时间。


技术实现要素：

4.技术问题
5.本发明旨在解决解决如上所述的现有问题，其目的在于提供一种可以对开发环保船舶时所必须的船舶用蓄电池、燃料电池、无碳燃料引擎、无碳燃料混烧(mixed-combustion)引擎以及使用不同的环保替代燃料的混合推进系统的船舶适用性进行试验和评估并记录其运营实绩(track record)的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台以及海上测试方法。
6.技术方案
7.适用本发明之一实施例的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台，其特征在于，包括：电力供应部，与配备有电力推进系统的船舶的主发电机连接，且可替代所述主发电机的电力生产量而作为所述船舶的推进动力源使用；以及，船舶适用性评估部，在通过所述电力供应部对所述船舶进行推进的过程中执行一个以上的船舶适用试验，从而判断所述电力供应部是否可作为所述船舶的推进动力源使用。
8.在一实施例中，其特征在于：所述电力供应部，包括一个以上的燃料电池(fuel cell)、蓄电池(battery)、无碳燃料引擎以及无碳燃料混烧引擎中的某一个以上。
9.在一实施例中，其特征在于：所述电力供应部，与连接到所述船舶的主发电机的基于直流(dc)电网的配电盘或基于交流(ac)电网的配电盘电气连接。
10.在一实施例中，其特征在于：所述船舶适用性评估部，在所述电力供应部的所述燃料电池连接到所述基于直流(dc)电网的配电盘的状态下替代所述主发电机的电力生产量供应电力时，对所述燃料电池的输出稳定性、燃料消耗率以及温湿度进行测定以及记录。
11.在一实施例中，其特征在于：所述船舶适用性评估部，在所述电力供应部的所述蓄电池连接到所述基于直流(dc)电网的配电盘的状态下替代所述主发电机的电力生产量供应电力时，对所述蓄电池的输出稳定性、燃料消耗率以及温湿度进行测定以及记录。
12.在一实施例中，其特征在于：所述船舶适用性评估部，在所述电力供应部的所述无碳燃料引擎或无碳燃料混烧引擎替代所述主发电机的电力生产量供应电力时，从与所述主发电机连接的引擎控制系统(mcs)获取冷却水温度、润滑油温度以及每分钟转数(rpm)信息。
13.在一实施例中，其特征在于：所述船舶适用性评估部，在所述电力供应部的所述无碳燃料引擎或无碳燃料混烧引擎替代所述主发电机的电力生产量供应电力时，从预先安装在所述船舶上的一个以上的传感器获取燃料泄漏与否以及排出物质排放信息。
14.在一实施例中，其特征在于：所述船舶适用性评估部，用于执行额定电流/满载试验、短路电流试验、充电以及再充电能量试验、交直流过压以及欠压保护功能试验、频率上升以及下降保护功能试验、温度上升试验、电网电压瞬时停电以及瞬时降压试验、效率试验、功率因数测定试验、输入功率突变试验、电网电压突变试验、电网电压相位突变试验、触电保护试验、温度上升试验、输出短路试验、输出过载试验中的某一个以上的试验。
15.适用本发明之另一实施例的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试方法，其特征在于，包括：通过与配备有电力推进系统的船舶的主发电机连接的电力供应部替代所述主发电机的电力生产量而作为所述船舶的推进动力源供应电力的步骤；以及，在通过所述电力供应部对所述船舶进行推进的过程中利用船舶适用性评估部执行一个以上的船舶适用试验，从而判断所述电力供应部是否可作为所述船舶的推进动力源使用的步骤。
16.有益效果
17.在本发明的一方面，可以通过在配备有电力推进系统的船舶中搭载多个燃料电池(fuel cell)、蓄电池(battery)、无碳燃料引擎以及无碳燃料混烧引擎(mixed combustion)并在0～100％的范围内自由地替代供应主发电机的电力生产量，可以在海上对所研发出的燃料电池、蓄电池以及混烧引擎是否可以替代用于供应船舶的服务电力的发电机或主发电机、在运营过程中是否有发生火灾或爆炸或短路的危险、是否具有设计可靠性进行实证并对其运营实绩(track record)进行记录。
18.此外，在本发明的一方面，还可以通过同时安装作为多种类型的电机和逆变器以及电力推进系统的发电源使用的可靠性以及安全性评估设备而进行试验以及实证并对其运营实绩进行记录。
附图说明
19.图1是对适用本发明之一实施例的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台100的构成进行图示的示意图。
20.图2是对图1中所图示的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台100的系统性构成进行图示的示意图。
21.图3是对图1中的电力供应部110与基于直流(dc)电网的配电盘连接的状态下的构成进行图示的示意图。
22.图4是对图1中的电力供应部110与基于交流(ac)电网的配电盘连接的状态下的构成进行图示的示意图。
23.附图标记说明
24.100：船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台
25.110：电力供应部
26.120：船舶适用性评估部
具体实施方式
27.接下来，将为了便于理解本发明而对较佳的实施例进行介绍。但是，下述实施例只是为了帮助更加轻易地理解本发明，本发明的内容并不因为实施例而受到限定。
28.图1是对适用本发明之一实施例的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台100的构成进行图示的示意图，而图2是对图1中所图示的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台100的系统性构成进行图示的示意图。
29.参阅图1以及图2，适用本发明之一实施例的用于船舶用环保推进系统的海上实证以及运营实绩记录的海上测试台100，大体上包括电力供应部110以及船舶适用性评估部120。
30.首先，电力供应部110与配备有电力推进系统的船舶的主发电机连接，且可替代所述主发电机的电力生产量而作为所述船舶的推进动力源使用。
31.具体来讲，配备有电力推进系统的船舶利用燃料罐内的燃料以及主发电机生产出航行所需要的电力，本发明的电力供应部110通过与如上所述的主发电机连接，可以起到在0％至100％的范围内替代主发电机的电力生产量而生产出可作为船舶的推进动力源使用的电力。
32.如上所述的电力供应部110，包括多个燃料电池(fuel cell)、蓄电池(battery)、无碳燃料引擎以及无碳燃料混烧引擎(mixed combustion)。借此，后续说明的船舶适用性评估部120可以通过多种试验对如上所述的电力供应部110是否可以在0％～100％的范围内充分地替代船舶的主发电机的电力生产量并分担电力负载进行测试以及判断。
33.如上所述的电力供应部110与连接到船舶的主发电机的基于直流(dc)电网的配电盘或基于交流(ac)电网的配电盘电气连接，关于此将在后续的内容中进行说明。此外，所述配电盘可以是指安装在机架上的开关板(能源管理系统，ems)。
34.船舶适用性评估部120可以在通过电力供应部110对船舶进行推进的过程中或在替代主发电机的电力生产量的过程中执行多种多样的船舶适用试验，从而起到在海上对是
否可以作为船舶的推进动力源替代主发电机使用、在运营过程中是否有发生火灾或爆炸或短路的危险、是否具有设计可靠性等进行实证并对其运营实绩(track record)进行记录的作用。接下来，将参阅图3以及图4对其进行更为详细的说明。
35.图3是对图1中的电力供应部110与基于直流(dc)电网的配电盘连接的状态下的构成进行图示的示意图，图4是对图1中的电力供应部110与基于交流(ac)电网的配电盘连接的状态下的构成进行图示的示意图。
36.参阅图3，电力供应部110的燃料电池、蓄电池、无碳燃料引擎以及无碳燃料混烧引擎与基于直流(dc)电网的配电盘电气连接。此时，在基于直流(dc)电网的配电盘中，根据不同的负载配备有直流/交流(dc/ac)逆变器。
37.此时，船舶适用性评估部120在燃料电池与基于直流(dc)电网的配电盘之间的电气连接状态下，由燃料电池替代主发电机的电力生产量供应电力时，对燃料电池的输出稳定性、燃料消耗率以及温湿度等环境条件进行记录并借此对运营可靠性进行实证。
38.此外，船舶适用性评估部120在蓄电池与基于直流(dc)电网的配电盘之间的电气连接状态下，由蓄电池替代主发电机的电力生产量供应电力时，对蓄电池的输出稳定性、燃料消耗率以及温湿度等环境条件进行记录并借此对运营可靠性进行实证。
39.此外，船舶适用性评估部120在电力供应部的所述无碳燃料引擎或无碳燃料混烧引擎替代所述主发电机的电力生产量供应电力时，从与所述主发电机连接的引擎控制系统(mcs)获取冷却水温度、润滑油温度以及每分钟转数(rpm)信息。
40.在一实施例中，船舶适用性评估部120以与预先安装在船舶上的润滑油、冷却水以及燃料供应管道连接且可以连接到自身的烟囱(排气口)或安装在船舶上的烟囱的方式配备。此时，船舶适用性评估部120可以从预先安装在船舶上的一个以上的传感器获取燃料泄漏与否以及排出物质排放信息。其中，排出物质排放信息是指如nox、sox、颗粒物(pm)以及温室气体(ghg)等信息。
41.此外，如图4所示，为了对船舶适用性评估部120与基于交流(ac)电网的配电盘连接且利用燃料电池、大容量蓄电池以及混烧引擎完全替代主发电机的电力的情况进行海上实证，船舶适用性评估部120可以通过基于交流(ac)电网的配电盘与船舶的主推进发电机连接，在如上所述的情况下，为了防止因为短路而导致的不可航行以及船舶漂流的情况，只连接到2轴的主发电机中的某一个发电机。
42.此外，在一实施例中，为了可以支持船舶的主推进发电机容量以上的综合负载试验，适用本发明的海上测试台的直流(dc)电网可以以为提供船舶的主推进发电机的发电容量以上的电力负载的方式构成。
43.在上述内容中参阅本发明的较佳实施例进行了说明，但是相关技术领域的熟练的从业人员应该可以理解，本发明可以在不脱离所附的权利要求书中所记载的本发明的思想以及领域的范围内进行各种修改以及变更。
44.产业可用性
45.通过本发明，可以对开发环保船舶时所必须的船舶用蓄电池、燃料电池、无碳燃料引擎、无碳燃料混烧(mixed-combustion)引擎以及使用不同的环保替代燃料的混合推进系统的船舶适用性进行试验和评估并记录其运营实绩(track record)，因此本发明是一种可以在造船海洋产业领域广泛利用并创造出实用性且经济性方面的价值的技术。