[发明专利]一种海上风电系统储能装置及其控制方法

权利要求书

1.一种海上风电系统储能装置，其特征在于，包括：海上风场模块、变电模块、陆上发电传输模块、混合储能模块；

所述海上风场模块分别与所述变电模块、混合储能模块连接，用于向所述变电模块、混合储能模块输出功率；

所述变电模块与所述陆上发电传输模块、混合储能模块连接，用于将海上风场模块输出的功率进行变换，再输出给所述陆上发电传输模块以及混合储能模块；

所述混合储能模块用于吸收或供给所述海上风场模块的功率；

所述陆上发电传输模块用于将海上风场模块输出的功率并网至陆路电网；

所述海上风场模块包括：数组风力机组；所述风力机组包括：风力机、齿轮箱、双馈风机、风电整流器、风电逆变器、第一变压器；

所述变电模块包括：第一交流母线、第二变压器、第二交流母线、高压直流输电单元；

所述陆上发电传输模块包括：陆上发电传输单元、第三交流母线；

混合储能模块包括：锁相环、数据处理单元、混合储能单元、直流母线；

所述风力机的输出端与所述齿轮箱的输入轴连接；所述齿轮箱的输出轴与双馈风机的输入端连接；双馈风机的输出端分别与所述风电整流器的交流输入端、第一变压器输入端连接；所述风电整流器的直流输出端与所述风电逆变器直流输入端连接，所述风电整流器的直流输出端与所述直流母线连接；所述风电逆变器的交流输出端与所述第一变压器的输入端连接；所述第一变压器的输出端与所述第一交流母线连接；所述第二变压器的输入端与所述第一交流母线连接，输出端与所述第二交流母线连接；所述第二交流母线的输出端与所述高压直流输电单元的输入端连接；所述高压直流输电单元的输出端与所述锁相环输入端连接；所述锁相环的输出端分别与所述第三交流母线、数据处理单元的输入端连接；所述第三交流母线的输出端分别与所述陆上发电传输单元、数据处理单元的输入端连接；所述直流母线的输出端与所述数据处理单元的输入端连接；所述数据处理单元的输出端与所述混合储能单元的输入端连接，所述数据处理单元基于从所述锁相环获取的功率角以及频率值、从所述第三交流母线获取的电流值及电压值、从所述直流母线获取的电流值及电压值，输出直接作用于所述混合储能单元上的电压值及功率值，对所述混合储能单元充电；所述混合储能单元的充放电端与所述直流母线连接，所述混合储能单元基于自身电压值以及功率值，对所述直流母线充放电；

所述混合储能单元包括：直接母线接入端、第二十四电阻、第三十电阻、第二十五电抗、第三十一电抗、第二十六二极管、第二十七二极管、第三十二二极管、第三十三二极管、第二十八电容、第三十四电容以及混合储能电池；

所述直流母线接入端的正极分别与所述第二十四电阻的一端、第三十四电容的一端、第三十二二极管的正极、混合储能电池的第一引脚连接，所述直流母线接入端的负极分别与所述第三十四电容的另一端、第三十三二极管的负极、第二十七二极管的正极、第二十八电容的一端、混合储能电池的第一引脚连接；所述第二十四电阻的另一端与所述第二十五电抗的一端连接；所述第二十五电抗的另一端分别与所述第二十六二极管的正极、第二十七二极管的负极连接；所述第二十六二极管的负极分别与所述第二十八电容的另一端以及混合储能电池的第二引脚连接；所述第三十三二极管的正极分别与所述第三十二二极管的正极、第三十一电抗的一端连接；所述第三十一电抗的另一端与所述第三十电阻的一端连接；所述第三十电阻的另一端与所述合储能电池的第二引脚连接；所述混合储能电池的输入端与所述数据处理单元连接；

所述数据处理单元包括：虚拟惯量控制单元、功率频率计算单元、电压计算单元、功率计算单元、第一加法器、第二加法器；

所述功率频率计算单元的输入端分别与所述第三交流母线的输出端、锁相环的输出端，输出端分别与所述虚拟惯量控制单元的输入端以及第一加法器的输入端连接，所述功率频率计算单元基于从所述锁相环获取的电网电压角度θ、从所述第三交流母线获取的电网电压值U_abc及电网电流值I_abc，经过3/2变换计算向所述第一加法器输出并网功率值P_g，并基于并网功率值P_g向所述虚拟惯量控制单元输出频率参考值f_ref；所述虚拟惯量控制单元的输入端与所述锁相环的输出端连接，输出端与所述第二加法器的输入端连接，所述虚拟惯量控制单元基于从所述锁相环获取的频率值f_means、频率参考值f_ref，经过PID控制算法计算向所述第二加法器输出功率值P_ess；所述功率计算单元的输入端与所述直流母线的输出端连接，所述电压计算单元基于从所述直流母线获取的电压值U₀及电流值I₀，经过功率计算向所述第一加法器输出功率值P₀；所述第一加法器的输出端与所述电压计算单元的输入端连接，所述第一加法器将并网功率值P_g以及功率值P₀进行加法计算向所述电压计算单元输出功率值P_h；所述电压计算单元的输出端与所述混合储能单元的输入端连接，所述电压计算单元基于所述功率值P_h，经过DC/DC变换器电压电流双闭环控制算法向所述混合储能单元输出电压输入参考值U^*；所述第二加法器的输出端与所述混合储能单元的输入端连接，所述第二加法器将所述功率值P_ess以及功率偏差值_△P_soc相加后向所述混合储能单元输出功率输入参考值P^*，其中所述功率偏差值_△P_soc是功率值P_h经过高通滤波控制算法后与所述混合储能单元的实时功率值P_c进行加法计算得到的功率偏差值。