[发明专利]一种波浪能发电装置能量转换分层优化控制系统和方法

说明书

本申请公开了一种波浪能发电装置能量转换分层优化控制系统和方法，采用三层系统架构，分层控制层接收海岛微电网的电能调度指令，并对功能控制层进行管理，同时也将波浪能发电装置的实时运行状况上送给海岛微电网的监控系统，功能控制层接收分层控制层的控制指令，并对功能实现层进行统一管理，功能实现层包括波浪能俘获系统控制单元、液压能量转换系统控制单元和电能变换系统控制单元，实现了对波浪能俘获系统、液压能量转换系统以及电能变换系统之间的功率匹配及运行优化，提高波浪能发电装置的波浪能‑液压能‑电能多级能量转换系统的效率及可控性，从而提高波浪能发电装置电能输出的可控性和稳定性，有利于波浪能发电装置从海岛微电网的并网协调运行。

技术领域

本申请涉及波浪能发电技术领域，尤其涉及一种波浪能发电装置能量转换分层优化控制系统和方法。

背景技术

由于深远海域海岛距离陆地主电网长，海上输电建设成本高，难以与陆地主电网实现并网，导致远离陆地的深远海域，海岛存在着供电方式单一、供电成本高等问题。

波浪能是海洋能中的其中一种，其由海洋表面的波浪运动所产生，由波动水中质点运动产生的动能和波面相对平均水面的垂直位移所具有的势能所构成。利用波浪能发电可部分替代深远海域海岛的柴油发电，为海岛提供可再生的清洁电能，助力深远海海岛开发建设。

波浪是一种随机发生的周期性运动，因此波浪能发电存在着很强的间歇性和不稳定性。为实现电能与波浪能的随机性和间歇性的解耦，波浪能发电装置通常在波浪能-电能转换过程中增加液压蓄能环节，形成了液压能量转换系统。在目前的采用波浪能-液压能-电能转换环节的波浪能发电装置中，更注重于发电装置的系统可靠性和对恶劣海洋环境的适应性，而能量转换系统各级的自动控制技术还有待提高，波浪能发电的能量转换效率、能量转换过程的可控性、电能输出稳定性和可控性还存在很大的提升空间。

发明内容

本申请提供了一种波浪能发电装置能量转换分层优化控制系统和方法，用于有效提高波浪能发电装置能量转换效率、能量转换过程的可控性、电能输出稳定性和可控性。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种波浪能发电装置能量转换分层优化控制系统，包括自上而下连接的分层控制层、功能控制层和功能实现层；

所述分层控制层，用于接收海岛微电网的电能调度指令，对所述功能控制层进行管控和将波浪能发电装置的实时运行状况上送到海岛微电网的监控系统；

所述功能控制层，用于接收所述分层控制层的控制指令和所述功能实现层上送的控制状态数据，对所述功能实现层进行管控；

所述功能实现层包括波浪能俘获系统控制单元、液压能量转换系统控制单元和电能变换系统控制单元；

所述波浪能俘获系统控制单元，用于基于波浪能-液压能最优阻尼匹配原则，根据波浪数据自动调节液压蓄能压力，在大浪状态下通过加大液压蓄能压力来提高吸波浮体受到的阻尼，在小浪状态下减小液压蓄能压力来降低吸波浮体受到的阻尼；

所述液压能量转换系统控制单元，用于对变排量液压马达的排量阀门进行控制，根据液压蓄能压力确定启动液压马达的数量，并根据功率输出指令调节液压马达的输出排量；

所述电能变换系统控制单元，用于根据所述功能控制层的功率输出指令控制波浪能发电装置电能变换系统的电能输出，通过变流器和储能系统的配合对波浪能发电装置电能变换系统的电能质量和功率特性进行控制。

可选地，所述功能实现层还包括结构应力监测单元和装置倾斜监测单元；

所述结构应力监测单元，用于对波浪能发电装置结构的受力情况进行监测，将恶劣海况下的波浪能发电装置结构受力异常状况进行告警，并上送波浪能发电装置的结构安全状况；