一种船用混合动力系统控制方法、装置、系统及船舶与流程

1.本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船用混合动力系统控制方法、装置、系统及船舶。


背景技术：

2.近年来，船舶的节能减排已成为船舶行业的重要关注点。随着经济全球化和科技创新的发展，船舶行业的节能减排技术的研究已刻不容缓。其中，新能源如燃料电池、电池储能、风能、太阳能等区别于传统化石能源在陆地上已经广泛应用，也为船舶行业的新能源应用提供了参考。随着船舶减排压力日趋增大，航运业也加快了对清洁燃料应用的探索，甲醇作为航运业低碳转型替代燃料的呼声越来越高，而电池储能在近年新造船舶上的应用更是广泛。
3.现有的技术方案通常采用柴油甲醇双燃料系统或单独使用甲醇发电机为船舶提供动力，然而，使用柴油发动机仍会造成大量污染物排放，单独使用甲醇发电机则难以满足续航能力的需求。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种船用混合动力系统控制方法、装置、系统及船舶，以实现根据所需负荷，灵活调节各动力源的输出，提高系统运行经济性，减少污染物排放。
5.根据本发明的一方面，提供了一种船用混合动力系统控制方法，其特征在于，混合动力系统包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网；
6.控制方法包括自动运行模式，在自动运行模式下：
7.判断电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态；
8.若当前所需负载功率小于第一预设值，且锂电池组的自身状态满足纯电运行条件，则将船舶电网的供电模式切换为纯电模式；其中，纯电模式为仅由锂电池组供电；
9.若述所当前负载功率小于第二预设值，且满足纯甲醇运行条件，则将船舶电网的供电模式切换为纯甲醇模式；其中，纯甲醇模式为仅由甲醇发电机组供电；
10.若不满足以上条件，则切换为混动模式进行工作；其中，混动模式为由锂电池组和甲醇发电机组共同供电。
11.可选地，甲醇发电机组的数量为两组，纯甲醇模式包括第一纯甲醇模式和第二纯甲醇模式；
12.具体地，若当前所需负载功率小于第三预设值，且满足纯甲醇运行条件，则切换为第一纯甲醇模式进行工作；其中，第三预设值小于第二预设值，第一纯甲醇模式为一组甲醇发电机组工作；
13.若当前所需负载功率大于第三预设值，小于第二预设值，且满足纯甲醇运行条件，则切换为第二纯甲醇模式进行工作；其中，第二纯甲醇模式为两组甲醇发电机组工作。
14.可选地，甲醇发电机组的数量为两组，锂电池组的数量为两组，混动模式包括第一
混动模式、第二混动模式、第三混动模式和第四混动模式；
15.具体地，若当前所需负载功率大于第四预设值，小于第三预设值，且单组锂电池组工作异常，则切换为第一混动模式进行工作；其中，第三预设值小于第二预设值，第一混动模式为一组甲醇发电机组和一组锂电池组工作；
16.若当前所需负载功率大于第三预设值，小于第四预设值与第三预设值的总和，且单组锂电池组工作异常，则切换为第二混动模式进行工作；其中，第二混动模式为两组甲醇发电机组和一组锂电池组工作；
17.若当前所需负载功率大于第一预设值，小于第三预设值，且两组锂电池组工作正常，则切换为第三混动模式进行工作；其中，第三混动模式为一组甲醇发电机组和两组锂电池组工作；
18.若当前所需负载功率大于第三预设值，小于第二预设值与第一功率的总和，且两组锂电池组工作正常，则切换为第四混动模式进行工作；其中，第四混动模式为两组甲醇发电机组和两组锂电池组工作。
19.可选地，第一功率为锂电池组额定功率，第二功率为甲醇发电机组额定功率；
20.第一预设值为0.8倍第一功率；
21.第二预设值为2倍第二功率；
22.第三预设值为0.8倍第二功率；
23.第四预设值为0.4倍第一功率。
24.可选地，锂电池组的自身状态包括：锂电池组在网情况和锂电池组荷电状态；
25.纯电运行条件包括：锂电池组在网，且锂电池组荷电状态大于第一荷电状态；
26.纯甲醇运行条件包括：锂电池组不可用或处于离网状态。
27.可选地，控制方法还包括：半自动运行模式；
28.在半自动运行模式下，甲醇发电机组和锂电池组的启动、停止等由控制信号触发装置进行控制，控制信号触发装置的触发受操作人员的控制，且甲醇发电机组与锂电池组互锁，混合动力系统只能工作在纯电模式或纯甲醇模式下；其中，当混合动力系统故障，无法实现自动运行时切换为半自动运行模式。
29.可选地，控制方法还包括：手动运行模式；
30.在手动运行模式下，甲醇发电机组和锂电池组的启动、停止等由控制信号触发装置进行控制，控制信号触发装置的触发受操作人员的控制，根据需要人为地在纯电模式、纯甲醇模式和混动模式之间切换；其中，当混合动力系统中多个设备发生故障，系统无法正常工作时切换为手动运行模式。
31.根据本发明的另一方面，提供了一种船用混合动力系统控制装置，其特征在于，混合动力系统包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网；控制装置包括自动运行模块，自动运行模块包括：
32.状态判断单元，用于判断电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态；
33.纯电运行单元，用于在当前所需负载功率小于第一预设值，且锂电池组的自身状态满足纯电运行条件时，将船舶电网的供电模式切换为纯电模式；其中，纯电模式为仅由锂电池组供电；
34.纯甲醇运行单元，用于在述所当前负载功率小于第二预设值，且满足纯甲醇运行
条件时，将船舶电网的供电模式切换为纯甲醇模式；其中，纯甲醇模式为仅由甲醇发电机组供电；
35.混动运行单元，用于在不满足以上条件时，将船舶电网的供电模式切换为混动模式；其中，混动模式为由甲醇发电机组和锂电池组共同供电。
36.根据本发明的另一方面，提供了一种船用混合动力系统，其特征在于，包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网和控制器；控制器用于执行如本发明第一方面所述的船用混合动力系统控制方法。
37.根据本发明的另一方面，提供了一种船舶，其特征在于，船舶包括如本发明第三方面所述的船用混合动力系统。
38.本发明实施例的技术方案，根据电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态，判断当前所需负载功率和锂电池组的自身状态是否满足纯电模式或纯甲醇模式的运行条件，若满足则控制船舶电网切换为相应的模式进行工作，若均不满足则控制船舶电网切换至混动模式进行工作，通过甲醇发电机组代替传统的柴油发电机组，并和锂电池组共同供电，实现了根据船舶所需负荷，灵活调节各动力源的输出，提高系统运行经济性，减少污染物排放。
39.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本发明实施例提供的一种船用混合动力系统控制方法的流程图；
42.图2为本发明实施例提供的另一种船用混合动力系统控制方法的流程图；
43.图3为本发明实施例提供的一种船用混合动力系统控制装置的结构示意图；
44.图4为本发明实施例提供的一种船用混合动力系统的结构示意图。
45.图中：
46.甲醇发电机组1、锂电池组2、推进机3、日用负载4、400v日用负载41、230v日用负载42、散热风机5、螺旋桨6、交流母排7、联屏开关8、变压器9、隔离开关10、逆变器11、自动运行模块100、状态判断单元101、纯电运行单元102、纯甲醇运行单元103、混动运行单元104。
具体实施方式
47.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
48.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
49.本发明实施例提供了一种船用混合动力系统控制方法，该方法可由船用混合动力系统控制装置执行，该装置可以集成于船用混合动力系统的控制器中。图1为本发明实施例提供的一种船用混合动力系统控制方法的流程图，混合动力系统包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网；本实施例可适用于在自动运行模式下对混合动力系统进行控制，自动运行模式下，混合动力系统可以根据操作人员的预先设置运行在设定模式，并根据需要进行自动切换。如图1所示，该控制方法包括：
50.s101、判断电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态。
51.具体地，当前所需负载功率即船舶当前电力负载所需的总功率，其中，电力负载包括推进电机、日用负载等。锂电池组的自身状态包括锂电池组在网情况和锂电池组荷电状态，锂电池组在网情况即锂电池组是否与船舶电网连接，锂电池组与船舶电网连接，则锂电池组在网，锂电池组与船舶电网断开，则锂电池组离网；锂电池组荷电状态表示锂电池组的剩余电量情况。
52.s102、若当前所需负载功率小于第一预设值，且锂电池组的自身状态满足纯电运行条件，则将船舶电网的供电模式切换为纯电模式；其中，纯电模式为仅由锂电池组供电。
53.示例性地，第一预设值可以为0.8倍第一功率pn1，其中，第一功率pn1为锂电池组额定功率。纯电运行条件包括：锂电池组在网，且锂电池组荷电状态大于第一荷电状态；其中，第一荷电状态可以根据需要进行设置，示例性地，第一荷电状态可以为荷电状态为40％的值。具体地，当当前所需负载功率＜0.8pn1，且锂电池组在网，锂电池组荷电状态大于40％，则将船舶电网的供电模式切换为纯电模式，仅由锂电池组为全船供电，甲醇发电机组停机。若不满足纯电运行条件，则混合动力系统显示纯电模式不可用，无法实现纯电模式的切换。若全船负载大于纯电模式的最大功率，则即使满足纯电运行条件，船舶电网的供电模式也不会切换为纯电模式。示例性地，一般进出港口时可以采用纯电模式，减少污染物排放。
54.s103、若述所当前负载功率小于第二预设值，且满足纯甲醇运行条件，则将船舶电网的供电模式切换为纯甲醇模式；其中，纯甲醇模式为仅由甲醇发电机组供电。
55.示例性地，第二预设值可以为2倍第二功率pn2，其中，第二功率pn2为甲醇发电机组额定功率。纯甲醇运行条件包括：锂电池组不可用或处于离网状态；其中，锂电池组不可用可以包括锂电池组电量过低或发生内部故障，例如通信故障、温度过高等。具体地，当当前负载功率＜2pn2，且锂电池组不可用或处于离网状态，则将船舶电网的供电模式切换为纯甲醇模式，仅由甲醇发电机组供电。当锂电池组电量过低或处于离网状态时，甲醇发电机组承担全船负载，系统自动进入纯甲醇模式。由于锂电池组电量过低或处于离网状态，即锂电池组不可用，因此系统进入纯甲醇模式后，不会再切换至纯电模式或混动模式。
56.s104、若不满足以上条件，则切换为混动模式进行工作；其中，混动模式为由锂电
池组和甲醇发电机组共同供电。
57.具体地，若以上条件均不满足，无法运行在纯电模式或纯甲醇模式，则将船舶电网的供电模式切换为混动模式进行工作，由锂电池组和甲醇发电机组共同供电。示例性地，当锂电池电量小于第一荷电状态或全船负载大于纯电模式的最大功率时，混合动力系统自动切换至混动模式，启动甲醇发电机组，并提示运行模式变化，此时锂电池组承担甲醇发电机组之外的负载需求。示例性地，一般进行航行时可以采用混动模式，满足续航能力的需求。
58.本发明实施例的技术方案，根据电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态，判断当前所需负载功率和锂电池组的自身状态是否满足纯电模式或纯甲醇模式的运行条件，若满足则控制船舶电网切换为相应的模式进行工作，若均不满足则控制船舶电网切换至混动模式进行工作，通过甲醇发电机组代替传统的柴油发电机组，并和锂电池组共同供电，实现了根据船舶所需负荷，灵活调节各动力源的输出，提高系统运行经济性，减少污染物排放。
59.在上述实施例的基础上，可选地，图2为本发明实施例提供的另一种船用混合动力系统控制方法的流程图，甲醇发电机组的数量为两组，锂电池组的数量为两组，纯甲醇模式包括第一纯甲醇模式和第二纯甲醇模式，混动模式包括第一混动模式、第二混动模式、第三混动模式和第四混动模式；参见图2，该控制方法包括：
60.s201、判断电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态。
61.s202、若当前所需负载功率小于第一预设值，且锂电池组的自身状态满足纯电运行条件，则将船舶电网的供电模式切换为纯电模式；其中，纯电模式为仅由锂电池组供电。
62.具体地，当锂电池组的数量为两组时，纯电运行条件为两组锂组电池同时在网，且锂电池组荷电状态大于第一荷电状态。当前所需负载功率小于0.8倍锂电池组额定功率，且两组锂电池组同时在网，锂电池组荷电状态大于40％，则将船舶电网的供电模式切换为纯电模式，仅由两组锂电池组供电。正常情况下，两组锂电池组均投入运行，不允许仅单组锂电池组运行时切换至纯电模式，避免所需负载功率过高，单组锂电池供电不足的情况发生。
63.s203、若当前所需负载功率小于第三预设值，且满足纯甲醇运行条件，则切换为第一纯甲醇模式进行工作；其中，第三预设值小于第二预设值，第一纯甲醇模式为一组甲醇发电机组工作。
64.具体地，第三预设值可以为0.8倍第二功率pn2，其中，第二功率pn2为甲醇发电机组额定功率。当当前所需负载功率＜0.8pn2，且锂电池组不可用或处于离网状态，则将船舶电网的供电模式切换为第一纯甲醇模式，由一组甲醇发电机组供电。
65.s204、若当前所需负载功率大于第三预设值，小于2倍第二功率，且满足纯甲醇运行条件，则切换为第二纯甲醇模式进行工作；其中，第二纯甲醇模式为两组甲醇发电机组工作。
66.具体地，当0.8pn2＜当前所需负载功率＜2pn2，且锂电池组不可用或处于离网状态，则将船舶电网的供电模式切换为第二纯甲醇模式，由两组甲醇发电机组供电。
67.s205、若当前所需负载功率大于第四预设值，小于第三预设值，且单组锂电池组工作异常，则切换为第一混动模式进行工作；其中，第三预设值小于第二预设值，第一混动模式为一组甲醇发电机组和一组锂电池组工作。
68.具体地，第四预设值可以为0.4倍第一功率pn1，其中，第一功率pn1为锂电池组额
定功率。单组锂电池组工作异常即两组锂电池组中的任意一组锂电池组不可用或处于离网状态。当0.4pn1＜当前所需负载功率＜0.8pn2，且单组锂电池组不可用或处于离网状态，则将船舶电网的供电模式切换为第一混动模式，由一组甲醇发电机组和一组锂电池组共同供电。
69.s206、若当前所需负载功率大于第三预设值，小于第四预设值与第三预设值的总和，且单组锂电池组工作异常，则切换为第二混动模式进行工作；其中，第二混动模式为两组甲醇发电机组和一组锂电池组工作。
70.具体地，当0.8pn2＜当前所需负载功率＜0.4pn1+0.8pn2，且单组锂电池组不可用或处于离网状态，则将船舶电网的供电模式切换为第二混动模式，由两组甲醇发电机组和一组锂电池组共同供电。
71.s207、若当前所需负载功率大于第一预设值，小于第三预设值，且两组锂电池组工作正常，则切换为第三混动模式进行工作；其中，第三混动模式为一组甲醇发电机组和两组锂电池组工作。
72.具体地，两组锂电池组工作正常即两组锂电池组同时在网，且锂电池组的荷电状态大于低电量门限值；其中，低电量门限值可以为荷电状态为20％的值。当0.8pn1＜当前所需负载功率＜0.8pn2，且两组锂电池同时在网，锂电池组荷电状态大于20％，则将船舶电网的供电模式切换为第三混动模式，由一组甲醇发电机组和两组锂电池组共同供电。
73.s208、若当前所需负载功率大于第三预设值，小于第二预设值与第一功率的总和，且两组锂电池组工作正常，则切换为第四混动模式进行工作；其中，第四混动模式为两组甲醇发电机组和两组锂电池组工作。
74.具体地，当0.8pn2＜当前所需负载功率＜2pn2+pn1，且两组锂电池同时在网，锂电池组荷电状态大于20％，则将船舶电网的供电模式切换为第四混动模式，由两组甲醇发电机组和两组锂电池组共同供电。
75.本发明实施例的技术方案，根据电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态，判断当前所需负载功率和锂电池组的自身状态是否满足纯电模式或纯甲醇模式的运行条件，若满足则控制船舶电网切换为相应的模式进行工作，若均不满足则控制船舶电网切换至混动模式进行工作，通过甲醇发电机组代替传统的柴油发电机组，并和锂电池组共同供电，实现了根据船舶所需负荷，灵活调节各动力源的输出，提高系统运行经济性，减少污染物排放。
76.可选地，控制方法还包括半自动运行模式，在半自动运行模式下，甲醇发电机组和锂电池组的启动、停止等由控制信号触发装置进行控制，控制信号触发装置的触发受操作人员的控制，且甲醇发电机组与锂电池组互锁，混合动力系统只能工作在纯电模式或纯甲醇模式下；其中，当混合动力系统故障，无法实现自动运行时切换为半自动运行模式。
77.具体地，当混合动力系统发生故障，无法对所有设备进行自动控制，但仍可以正常工作时，可以切换为半自动运行模式。半自动运行模式下，控制信号触发装置可以为远程工作站，即可以控制各个设备的总控制系统，通过总控制系统对各个设备进行控制。半自动运行模式下，操作人员可以通过远程工作站手动发出命令，控制甲醇发电机运行在人为给定的固定功率下，还可以通过远程工作站控制锂电池组充电或放电，以及甲醇发电机组停机或为锂电池组充电。
78.具体地，甲醇发电机组与锂电池组互锁，即甲醇发电机组进行工作时，锂电池组不能工作，反之同理。因此在半自动运行模式下，混合动力系统只能工作在纯电模式或纯甲醇模式下。示例性地，当两组甲醇发电机组和两组锂电池组中，其中一组锂电池组发生故障，若工作在混动模式下，当当前使用的锂电池组电量不足需要切换另一组锂电池组继续运行，由于另一组锂电池组发生故障无法使用，因此无法自动切换另一组锂电池组继续运行在混动模式下；甲醇发电机组发生故障时同理。因此，当任意一组甲醇发电机组或任意一组锂电池组发生故障时，混动模式下运行会导致船舶混合动力系统提供动力不可靠，因此在半自动运行模式下，混合动力系统只能工作在纯电模式或纯甲醇模式下。
79.可选地，控制方法还包括手动运行模式，在手动运行模式下，甲醇发电机组和锂电池组的启动、停止等由控制信号触发装置进行控制，控制信号触发装置的触发受操作人员的控制，根据需要人为地在纯电模式、纯甲醇模式和混动模式之间切换；其中，当混合动力系统中多个设备发生故障，系统无法正常工作时切换为手动运行模式。
80.具体地，当混合动力系统中多个设备均发生故障，无法正常工作时，可以切换为手动运行模式。手动运行模式下，控制信号触发装置可以为各个设备各自的控制器，通过各自的控制器对各个设备分别进行控制。操作人员可以通过设备各自的控制器控制甲醇发电机组运行在固定功率下，或控制任意锂电池组的启动和停止，在锂电池组充电时，可以人为地控制充电开始或充电结束。混动模式下，甲醇发电机组多余的功率可以用于给锂电池组充电，实现全船的高能效和经济性，节省能源。此外，手动运行模式还可以适用于需要对混合动力系统进行调试时。
81.本发明实施例还提供了一种船用混合动力系统控制装置，图3为本发明实施例提供的一种船用混合动力系统控制装置的结构示意图，混合动力系统包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网；该装置适用于本发明任意实施例所述的混合动力系统控制方法。参见图3，该装置包括自动运行模块100，自动运行模块10包括：
82.状态判断单元101，用于判断电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态；
83.纯电运行单元102，用于在当前所需负载功率小于第一预设值，且锂电池组的自身状态满足纯电运行条件时，将船舶电网的供电模式切换为纯电模式；其中，纯电模式为仅由锂电池组供电；
84.纯甲醇运行单元103，用于在述所当前负载功率小于第二预设值，且满足纯甲醇运行条件时，将船舶电网的供电模式切换为纯甲醇模式；其中，纯甲醇模式为仅由甲醇发电机组供电；
85.混动运行单元104，用于在不满足以上条件时，将船舶电网的供电模式切换为混动模式；其中，混动模式为由甲醇发电机组和锂电池组共同供电。
86.本发明实施例还提供了一种船用混合动力系统，图4为本发明实施例提供的一种船用混合动力系统的结构示意图，该系统包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网和控制器；控制器用于执行本发明任意实施例所述的混合动力系统控制方法。
87.具体地，甲醇发电机组1可以为至少两组，锂电池组2可以为至少两组，甲醇发电机组1和锂电池组2用于作为电源共同为船舶的电力负载供电；电力负载可以包括推进机3、日用负载4、散热风机5、螺旋桨6。其中，推进机3用于与螺旋桨6连接，控制螺旋桨6动作为船舶
提供推力；日用负载4可以包括不同电压的日用负载，例如400v日用负载41和230v日用负载42；散热风机5用于给日用负载4散热，散热风机5设置于日用配电板两侧，日用配电板用于配置日用负载的用电。
88.示例性地，船用混合动力系统还包括交流母排7，交流母排7可以采用690v交流电，交流母排7通过联屏开关8分为左右两段，交流母排7用于通过变压器9给日用负载4提供所需电压。甲醇发电机组1、锂电池组2和电力负载均通过隔离开关10与交流母排7连接，锂电池组2还经过逆变器11与交流母排7连接；隔离开关10用于断开单个设备，保护整个船舶电网的安全。
89.本发明实施例的技术方案，通过采用甲醇发电机组和锂电池组两种能源形式实现多种供电模式，根据所需负载功率为电力负载供电，实现了根据船舶所需负荷，灵活调节各动力源的输出，提高系统运行经济性，减少污染物排放。
90.本发明实施例还提供了一种船舶，该船舶包括本发明任意实施例所述的混合动力系统，具备相应的功能模块和有益效果，在此不再赘述。
91.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
92.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种船用混合动力系统控制方法，其特征在于，混合动力系统包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网；所述控制方法包括自动运行模式，在所述自动运行模式下：判断所述电力负载的当前所需负载功率、所述锂电池组的自身状态；若所述当前所需负载功率小于第一预设值，且所述锂电池组的自身状态满足纯电运行条件，则将所述船舶电网的供电模式切换为纯电模式；其中，所述纯电模式为仅由所述锂电池组供电；若述所当前所述负载功率小于第二预设值，且满足纯甲醇运行条件，则将所述船舶电网的供电模式切换为纯甲醇模式；其中，所述纯甲醇模式为仅由所述甲醇发电机组供电；若不满足以上条件，则切换为混动模式进行工作；其中，所述混动模式为由所述锂电池组和所述甲醇发电机组共同供电。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲醇发电机组的数量为两组，所述纯甲醇模式包括第一纯甲醇模式和第二纯甲醇模式；具体地，若所述当前所需负载功率小于第三预设值，且满足所述纯甲醇运行条件，则切换为所述第一纯甲醇模式进行工作；其中，所述第三预设值小于所述第二预设值，所述第一纯甲醇模式为一组所述甲醇发电机组工作；若所述当前所需负载功率大于所述第三预设值，小于所述第二预设值，且满足所述纯甲醇运行条件，则切换为所述第二纯甲醇模式进行工作；其中，所述第二纯甲醇模式为两组所述甲醇发电机组工作。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲醇发电机组的数量为两组，所述锂电池组的数量为两组，所述混动模式包括第一混动模式、第二混动模式、第三混动模式和第四混动模式；具体地，若所述当前所需负载功率大于第四预设值，小于第三预设值，且单组锂电池组工作异常，则切换为所述第一混动模式进行工作；其中，所述第三预设值小于所述第二预设值，所述第一混动模式为一组所述甲醇发电机组和一组所述锂电池组工作；若所述当前所需负载功率大于所述第三预设值，小于所述第四预设值与所述第三预设值的总和，且单组锂电池组工作异常，则切换为所述第二混动模式进行工作；其中，所述第二混动模式为两组所述甲醇发电机组和一组所述锂电池组工作；若所述当前所需负载功率大于所述第一预设值，小于所述第三预设值，且两组锂电池组工作正常，则切换为所述第三混动模式进行工作；其中，所述第三混动模式为一组所述甲醇发电机组和两组所述锂电池组工作；若所述当前所需负载功率大于所述第三预设值，小于所述第二预设值与第一功率的总和，且两组锂电池组工作正常，则切换为所述第四混动模式进行工作；其中，所述第四混动模式为两组所述甲醇发电机组和两组所述锂电池组工作。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一功率为锂电池组额定功率，第二功率为甲醇发电机组额定功率；所述第一预设值为0.8倍第一功率；所述第二预设值为2倍第二功率；所述第三预设值为0.8倍第二功率；
所述第四预设值为0.4倍第一功率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锂电池组的自身状态包括：所述锂电池组在网情况和所述锂电池组荷电状态；所述纯电运行条件包括：所述锂电池组在网，且所述锂电池组荷电状态大于第一荷电状态；所述纯甲醇运行条件包括：所述锂电池组不可用或处于离网状态。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制方法还包括：半自动运行模式；在所述半自动运行模式下，所述甲醇发电机组和所述锂电池组的启动、停止等由控制信号触发装置进行控制，所述控制信号触发装置的触发受操作人员的控制，且所述甲醇发电机组与所述锂电池组互锁，混合动力系统只能工作在所述纯电模式或所述纯甲醇模式下；其中，当混合动力系统故障，无法实现自动运行时切换为半自动运行模式。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制方法还包括：手动运行模式；在手动运行模式下，所述甲醇发电机组和所述锂电池组的启动、停止等由控制信号触发装置进行控制，所述控制信号触发装置的触发受操作人员的控制，根据需要人为地在所述纯电模式、所述纯甲醇模式和所述混动模式之间切换；其中，当混合动力系统中多个设备发生故障，系统无法正常工作时切换为手动运行模式。8.一种船用混合动力系统控制装置，其特征在于，混合动力系统包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网；所述控制装置包括自动运行模块，所述自动运行模块包括：状态判断单元，用于判断所述电力负载的当前所需负载功率、所述锂电池组的自身状态；纯电运行单元，用于在所述当前所需负载功率小于第一预设值，且所述锂电池组的自身状态满足纯电运行条件时，将所述船舶电网的供电模式切换为纯电模式；其中，所述纯电模式为仅由所述锂电池组供电；纯甲醇运行单元，用于在述所当前所述负载功率小于第二预设值，且满足纯甲醇运行条件时，将所述船舶电网的供电模式切换为纯甲醇模式；其中，所述纯甲醇模式为仅由所述甲醇发电机组供电；混动运行单元，用于在不满足以上条件时，将所述船舶电网的供电模式切换为混动模式；其中，所述混动模式为由所述甲醇发电机组和所述锂电池组共同供电。9.一种船用混合动力系统，其特征在于，包括：甲醇发电机组、锂电池组、电力负载、船舶电网和控制器；所述控制器用于执行如权利要求1-7任一项所述的船用混合动力系统控制方法。10.一种船舶，其特征在于，所述船舶包括如权利要求9所述的船用混合动力系统。

技术总结
本发明公开了一种船用混合动力系统控制方法、装置、系统及船舶。该方法包括：判断电力负载的当前所需负载功率、锂电池组的自身状态；若当前所需负载功率小于第一预设值，且锂电池组的自身状态满足纯电运行条件，则将船舶电网的供电模式切换为纯电模式，纯电模式为仅由锂电池组供电；若述所当前负载功率小于第二预设值，且满足纯甲醇运行条件，则将船舶电网的供电模式切换为纯甲醇模式，纯甲醇模式为仅由甲醇发电机组供电；若不满足以上条件，则切换为混动模式进行工作，混动模式为由锂电池组和甲醇发电机组共同供电。本发明实施例的技术方案实现了根据船舶所需负荷，灵活调节各动力源的输出，提高系统运行经济性，减少污染物排放。放。放。


技术研发人员：毛皇光 叶飞 马烁凯
受保护的技术使用者：中船动力研究院有限公司
技术研发日：2023.01.04
技术公布日：2023/5/25