一种薄膜型LNG船的光伏发电系统及薄膜型LNG船的制作方法

一种薄膜型lng船的光伏发电系统及薄膜型lng船
技术领域
1.本技术涉及船舶建造技术领域，具体而言，涉及一种薄膜型lng船的光伏发电系统及薄膜型lng船。


背景技术：

2.液化天然气运输船，简称为lng船，是指专门运输液化天然气的船舶。相对于其他独立式存储的lng船，薄膜型lng船的优点是容积利用率高，结构重量轻，因此在lng船中占据了绝对主导地位。此类lng船具有典型的双底双壳双甲板的结构形式，通过在其内壳上敷设薄膜和绝缘承载液态lng货物。在lng船的航行过程中，针对船舶的用电需求，通常通过设置蓄电机构，并通过蓄电机构内储存的电能满足船舶的用电需求。随着船体的增大以及船舶功能的增加，现有的蓄电机构不能满足船舶的用电需求。因此需设置发电装置进行自行发电，以满足lng船的正常用电。
3.现有的燃料发电装置均需设置于平面上，且占用面积较大。若将燃料发电装置安装至薄膜型lng船的甲板上，由于薄膜型lng船的结构形式的限制，安装发电装置的空间有限，则会直接影响甲板的使用面积，从而影响液货管系、舾装件的布置等问题。并且会增加薄膜型lng船的船舶重量和重心，使薄膜型lng 船失去了重量轻的优点。同时燃料发电装置在发电过程中会产生大量污染物，污染环境，不满足零碳低碳船舶的技术发展需求。
4.综上所述，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种薄膜型lng船的光伏发电系统，使用光伏发电凸型甲板以替代薄膜型lng船的次要结构，能够满足船舶用电需求的同时，进一步减轻薄膜型lng船的船舶重量。
6.本技术实施例的第二目的还在于提供一种薄膜型lng船，包括上述光伏发电系统。
7.第一方面，提供了一种薄膜型lng船的光伏发电系统，包括光电转化单元和电能储存单元。
8.光电转化单元包括光伏发电凸型甲板，所述光伏发电凸型甲板包括设于平直段的顶板和分别设于顶板两侧的斜板，所述斜板沿光伏发电凸型甲板长度方向分别设有光伏发电段斜板和集管区域段斜板，所述光伏发电段斜板为光伏发电板矩阵，所述集管区域段斜板为钢质结构面板；所述光伏发电板矩阵用于将光能转化为电能并输出。
9.电能储存单元包括与所述光伏发电板矩阵电连接的蓄电池组；所述蓄电池组用于储存所述光伏发电板矩阵产生的电能；所述蓄电池组分别用于与船舶应急系统、船舶辅助系统电连接后进行供电。
10.在一种实施方式中，所述光伏发电板矩阵的外侧面用于光伏发电，所述光伏发电板矩阵的内侧面用于通过多个船舶肘板与货舱内壳的斜板固定连接，所述光伏发电凸型甲板与货舱内壳之间形成货舱区的安全通道。
11.在一种实施方式中，每个所述光伏发电板的连接电缆均设于所述安全通道内；所述连接电缆用于将所述光伏发电板产生的电能输送至所述电能储存单元内。
12.在一种实施方式中，所述电能储存单元还包括光伏汇流箱，所述光伏汇流箱通过所述连接电缆接收所述光电转化单元的电能；所述光伏汇流箱与控制器连接，所述控制器用于分别将电能输送至船舶应急系统、船舶辅助系统内。
13.在一种实施方式中，所述光伏发电板矩阵包括多个拼接的光伏发电板，多个所述光伏发电板之间通过u型连接件连接后与船舶肘板固定连接。
14.在一种实施方式中，所述u型连接件包括底板、两个侧板和两个压板，两个所述侧板的底部通过所述底板固定连接，两个所述侧板的顶部分别向两侧伸出后与所述压板固定连接；所述底板用于与船舶肘板可拆卸连接，所述压板用于压设于所述光伏发电板的边缘处，以将相邻的两个所述光伏发电板与船舶肘板固定连接。
15.在一种实施方式中，所述侧板的外部与所述光伏发电板的侧边之间设置预定间隙。
16.在一种实施方式中，所述压板与所述光伏发电板之间设置橡胶垫圈。
17.在一种实施方式中，所述橡胶垫圈的长度大于接触面积。
18.根据本技术的第二方面，还提供了一种薄膜型lng船，包括如第一方面提供的薄膜型lng船的光伏发电系统。
19.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
20.在本技术的技术方案中，通过光伏发电凸型甲板的设置，能够实现光电转化，并将光伏发电凸型甲板产生的电能输送至电能储存单元内，以满足船舶应急系统、船舶辅助系统的用电需求。并且将光伏发电板矩阵替代薄膜型lng船的次要钢结构，充分利用主甲板两侧有限的空间，并且能够进一步减轻薄膜型lng船的船舶重量。同时将光伏发电系统的电能储存单元包括用电和储能两部分作用，并将电能储存单元设置最小电量，最小电量用于船舶应急系统使用，以提高光伏发电系统的可靠性。本技术通过利用清洁能源进行发电，能够降低碳排放，并节约成本。
附图说明
21.图1为本发明实施例的薄膜型lng船的光伏发电系统的结构示意图；
22.图2为图1中a-a剖视图；
23.图3为本发明实施例的薄膜型lng船的光伏发电系统中，光伏发电的连接结构示意图；
24.图4为本发明实施例的薄膜型lng船的光伏发电系统中，u型连接件的俯视图；
25.图5为图4中b-b剖视图；
26.图6为本发明实施例的薄膜型lng船的光伏发电系统中，u型连接件的结构示意图。
27.其中，附图标记说明如下：
28.1、光伏发电板
29.2、u型连接件
30.21、压板
31.22、紧固螺栓
32.23、橡胶垫圈
33.3、光伏发电凸型甲板
34.31、光伏发电段斜板
35.32、集管区域段斜板
36.33、安全通道
37.4、电能储存单元
38.5、船舶肘板
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.随着全球变暖，零碳低碳船舶的技术发展需求，大型lng船也需进一步进行绿色环保升级，因此零碳节能技术不断应用发展，光伏发电系统便是其中之一用以部分替代传统燃料发电装置。
44.传统的光伏发电系统需要足够的甲板面或外壁，占用面积很大，并且需要额外设置固定连接装置，增加船舶的重量和重心高度。同时对于薄膜型lng船来说，甲板面通常设置复杂的液货管系和舾装件，几乎没有多余的甲板面布置光伏发电板。因此如何解决光法发电板的布置问题以及解决重量重心增加的不利因素是关键。
45.根据本技术的第一方面，参见图1和图2，首先提供一种薄膜型lng船的光伏发电系统，包括光电转化单元和电能储存单元4。
46.光电转化单元，包括光伏发电凸型甲板3，光伏发电凸型甲板3为薄膜型 lng船的主甲板，光伏发电凸型甲板3包括设于平直段的顶板和分别设于顶板两侧的斜板，斜板沿光伏发电凸型甲板3长度方向分别设光伏发电段斜板和集管区域段斜板32，光伏发电段斜板为光伏发电板矩阵，集管区域段斜板32为钢质结构面板。光伏发电板矩阵用于将光能转化为电能并输出。
47.需要说明的是，光伏发电段斜板避开集管区域进行设置，能够保障集管区结构安全，同时由于集管区管系较多，光照效果有限，因此在集管区域采用钢质结构面板作为斜
板。
48.电能储存单元4包括与光伏发电板矩阵电连接的蓄电池组。蓄电池组用于储存光伏发电板矩阵产生的电能。蓄电池组分别与船舶应急系统、船舶辅助系统电连接。
49.船舶航行过程中，需要额外设置蓄电池组，保障应急电源的供电需求，在船舶突然失电时提供应急照明及其他必要功能，而实际船舶运行中，该蓄电池系统很少使用，通常仅作为一个保险措施。而光伏发电系统需要提供发电及储能两个部分，过于复杂的系统会额外增加船舶的重量及维护成本，需要考虑在满足规范要求的基础上，尽可能使得系统简洁可靠。
50.具体的，通过在电能储存单元4设置最小电量，如蓄电池组中电能的20％，最小电量用于船舶应急系统使用。在蓄电池组内的电量小于20％时，电能储存单元4停止为船舶辅助系统供电，以保证船舶应急系统等能够随时启动以及正常使用。需要说明的是，电能储存单元4布置于船舶危险区域以外的单独舱室内，按照规范要求设置防火及通风系统，为船舶运行提供电力。
51.本技术通过光伏发电凸型甲板3的设置，能够实现光电转化，并将光伏发电凸型甲板3产生的电能分别输送至电能储存单元4中，以满足船舶应急系统、船舶辅助系统的用电需求。并且将光伏发电板矩阵替代薄膜型lng船的次要结构，充分利用主甲板两侧有限的空间，并且能够进一步减轻薄膜型lng船的船舶重量。本技术通过利用清洁能源进行发电，能够降低碳排放，并节约成本。
52.在一种实施方式中，光伏发电板矩阵的外侧面用于光伏发电，光伏发电板矩阵的内侧面与多个船舶肘板连接。
53.需要说明的是，如图2所示，光伏发电凸型甲板3的斜板与货舱内壳的斜板之间形成的空间为安全通道空间，在安全通道空间内沿光伏发电凸型甲板3长度方向均布多个肋板，光伏发电凸型甲板3的斜板与货舱内壳的斜板通过多个肋板连接。安全通道空间用于为船舶的其他设备提供布置空间。
54.在一种实施方式中，如图2所示，光伏发电凸型甲板3还用于与货仓内壳围成货舱区的安全通道33，光伏发电板1的连接电缆设于安全通道33内，连接电缆用于将光伏发电板1产生的电能输送至电能储存单元4内。
55.在一种实施方式中，电能储存单元4还包括光伏汇流箱，光伏汇流箱通过连接电缆接收光电转化单元的电能。光伏汇流箱与控制器连接，控制器分别将电能输送至船舶应急系统、船舶辅助系统内。
56.具体的，本技术将光电转化单元产生的电能分为两个方向：一是与船舶上的蓄电池组连接，为相关船舶辅助系统及应急系统供电。二是通过逆变器直接连接到船舶辅助系统负载进行供电。在光伏汇流箱内汇流后，通过控制器分为两个方向进行输送。
57.需要说明的是，电能储存单元4至少还包括：直流配电柜、光伏逆变器，交流配电柜，配套使用从而构成完整的光伏发电系统，实现与船舶上的电网进行并网。
58.在一种实施方式中，光伏发电板矩阵包括多个拼接的光伏发电板1，多个光伏发电板1串联或者并联组合后形成光伏发电板矩阵。多个光伏发电板1之间通过u型连接件2连接后，并分别通过多个u型连接件2与船舶肘板5固定连接。考虑采用拼接的结构的光伏发电矩阵替代整片式的钢质结构面板，拼接的结构能够吸收船舶运行过程中发生的变形，并且重
量远远轻于钢质结构面板，能够降低船舶自重和船舶重心，降低建造难度。并且能够适应多种建造尺寸和曲度。斜板的光伏发电段斜板不参与船舶的强度计算，因此没有厚度要求，能够减小建造难度。
59.需要说明的是，多个u型连接件2均与船舶肘板5的布置位置一一对应。
60.在一种实施方式中，如图3至图6所示，u型连接件2包括底板、两个侧板和两个压板21，两个侧板的底部通过底板固定连接，两个侧板的顶部分别向两侧伸出后与压板21固定连接。底板用于与船舶肘板可拆卸连接，压板21用于压设于光伏发电板1的边缘处，以将相邻的两个光伏发电板1与船舶肘板5固定连接，以使光伏发电板1与船舶结构连为一体。
61.具体的，如图6所示，在船舶肘板的端部设置连接部，连接部上设置第一安装孔，底板的中部设置与第一安装孔对应的第二安装孔。通过在第一安装孔与第二安装孔内安装紧固螺栓22，将底板与船舶肘板固定连接。
62.在一种实施方式中，侧板的外部与光伏发电板1的侧边之间设置预定间隙。预定间隙用于避免发电板四周的碰撞和损坏，并提供变形空间，使凸型甲板能够满足船舶运行过程中的变形要求。
63.在一种实施方式中，压板21与光伏发电板1之间设置橡胶垫圈23。橡胶垫圈23能够吸收船舶在航行恶劣海况中变形，起到避免光伏发电板1表面发生冲撞损坏的作用。
64.在一种实施方式中，橡胶垫圈23的长度大于接触面积。通过设置橡胶垫圈 23的长度，限制光伏发电板1与侧板的外部之间的预定间隙，从而控制两个光伏发电板1之间的间距。
65.根据本技术的第二方面，还提供了一种薄膜型lng船，包括如第一方面提供的薄膜型lng船的光伏发电系统。
66.综上所述，本技术通过光伏发电凸型甲板3的设置，能够实现光电转化，并将光伏发电凸型甲板3产生的电能输送至电能储存单元4内，以满足船舶应急系统、船舶辅助系统的用电需求。并且将光伏发电板矩阵替代薄膜型lng船的次要结构，充分利用主甲板两侧有限的空间，并且能够进一步减轻薄膜型lng船的船舶重量。本技术通过利用清洁能源进行发电，能够降低碳排放，并节约成本。
67.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。