一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法及系统，通过实时监测并采集风力发电平台中风力发电机组的有功功率；计算风力发电机组的有功功率与其额定功率之间的差额；进而根据计算得到的容量差额信号控制潮流能发电单元的运行状态及功率输出，实现风潮耦合发电；本发明专利技术以现有的海上风力发电平台为基础，充分利用海上风电现有的输送电装备，将潮流能发电与风电融合，通过潮流能发电填补海上风电容量缺额，并结合风潮耦合控制策略补偿风功率波动，构建出力稳定的海上风能和潮流能耦合发电系统，以低施工成本提高近海可再生能源的综合利用率与发电系统的可靠性，提升整场发电的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法及系统
本专利技术属于海上风能与潮流能联合发电
，特别涉及一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法及系统。
技术介绍
海洋覆盖着地球百分之七十的表面，蕴含着巨大的能量。近海能源是海洋能中，可以被人们直接利用且清洁的可再生能源，科学地开发近海能源，对缓解能源危机、减少环境污染、调整能源结构，具有重要的战略意义。目前，由于技术条件的限制，具备开发利用价值的近海可再生能源主要为风能、潮汐能、潮流能和波浪能。其中，近海风能发电技术相对于其他近海能源利用技术而言，研究与开发起步较早，目前已趋于成熟，已经步入到规模化发展、商业化运营并网的阶段；对于近海潮汐、潮流能、波浪能等发电技术，随着相应理论与试验的不断深入研究，近年来亦取得了长足进步，正逐步向示范化运行，规模化开发的进程发展。现阶段，上述近海可再生能源的开发方式趋于单一、专业化，即在特定海域里，通常只有单一形式的能量被捕获并转化利用，近海风力发电场即为最典型的应用案例。然而，在单独利用海上风力单一能源进行发电时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法，其特征在于，包括以下步骤：/n实时监测并采集风力发电平台(1)中的风力发电机组(1-2)输出的有功功率；/n计算风力发电机组(1-2)输出的有功功率与风力发电机组(1-2)额定功率之间的容量差额；/n根据计算得到的容量差额控制潮流能发电单元(2)的运行状态及输出功率；/n其中，潮流能发电单元(2)呈漂浮式布置于海面，且与风力发电平台(1)中的单桩支撑塔筒(1-3)相连接；同时，所述潮流能发电单元(2)产生的电能输送至风力发电平台(1)中的风电机组侧变压器(1-6)中。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时监测并采集风力发电平台(1)中的风力发电机组(1-2)输出的有功功率；
计算风力发电机组(1-2)输出的有功功率与风力发电机组(1-2)额定功率之间的容量差额；
根据计算得到的容量差额控制潮流能发电单元(2)的运行状态及输出功率；
其中，潮流能发电单元(2)呈漂浮式布置于海面，且与风力发电平台(1)中的单桩支撑塔筒(1-3)相连接；同时，所述潮流能发电单元(2)产生的电能输送至风力发电平台(1)中的风电机组侧变压器(1-6)中。


2.根据权利要求1所述的一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法，其特征在于：
当海面风速低于风力机的切入风速，风力机叶轮处于停转状态，风力发电机组(1-2)无功率输出时，控制所述潮流能发电单元(2)以额定功率进行电能输出；
当海面风速大于风力机的切入风速、且小于额定风速，风力机叶轮开始旋转，风力发电机组(1-2)开始并网发电，风力发电机组(1-2)的有功功率低于其额定功率时，根据风力发电机组(1-2)有功功率与额定功率之间的容量缺额，控制所述潮流能发电单元(2)的功率输出；
当海面风速大于风力机的额定风速、且小于切出风速，风力发电机组(1-2)以其额定功率运行时，控制潮流能发电单元(2)停止运行发电；
当海面风速高于风力机的切出风速，风力发电机组(1-2)停止功率输出时，控制所述潮流能发电单元(2)以额定功率进行电能输出。


3.根据权利要求1所述的一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法，其特征在于，所述潮流能发电单元(2)设置有多个潮流能发电子系统，多个潮流能发电子系统沿单桩支撑塔筒(1-3)的圆周方向均布；
所述潮流能发电子系统包括圆形船体(2-1)、充气浮体(2-2)、密封舱(2-3)、潮流能发电机(2-4)、垂直轴水轮机和导流罩(2-9)，其中，所述充气浮体(2-2)套装在圆形船体(2-1)的底部外圈上；圆形船体(2-1)的甲板上设置有密封舱(2-3)；所述密封舱(2-3)内安装有百千瓦级的潮流能发电机(2-4)，所述潮流能发电机(2-4)的转子与垂直轴水轮机连接；
所述圆形船体(2-1)的底部安装有一对导流罩(2-9)，所述垂直轴水轮机置于导流罩形成的空腔内；
所述潮流能发电机(2-4)的电能输出端连接有风潮联合发电耦合控制单元(4)。


4.根据权利要求3所述的一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法，其特征在于，风潮联合发电耦合控制单元(4)包括风力机有功功率监测器(4-1)、比较器(4-2)、控制模块(4-3)和潮流能发电全功率变频器(4-4)，其中，所述潮流能发电机(2-4)的电能输出端连接潮流能发电全功率变频器(4-4)，所述潮流能发电全功率变频器(4-4)的输出端连接风电机组侧变压器(1-6)的电能输入端；
所述风力机有功功率监测器(4-1)用于采集风力发电机组(1-2)输出的有功功率值，并将该有功功率值传送至比较器(4-2)；
所述比较器(4-2)用于计算该有功功率值与风力发电机组(1-2)的额定功率之间的容量差额，得到容量差额信号，将该容量差额信号输出至控制模块(4-3)；
控制模块(4-3)用于根据接收到的容量差额信号控制潮流能发电机(2-4)的运行状态及输出功率。


5.一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电系统，其特征在于，包括风力发电平台(1)、潮流能发电单元(2)和风潮联合发电耦合控制单元(4)；所述潮流能发电单元(2)呈漂浮式布置于海面，且与风力发电平台(1)中的单桩支撑塔筒(1-3)相连接；同时，所述潮流能发电单元(2)的电能输出端通过风潮联合发电耦合控制单元(4)连接风力发...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毅，宋子琛，赵勇，高晨，马勇，童博，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61