[发明专利]代替海上平台柴油发电机系统的应急电源系统及控制方法

说明书

本发明公开一种代替海上平台柴油发电机系统的新的应急电源系统及控制方法，属于电力系统领域。该应急电源系统包括储能系统设备、低压配电系统设备和辅助系统设备；海上平台应用柴油发电系统作为应急电源时，存在运维难、启动慢、集成度低等问题。本发明采用电池储能作为海上平台的一种新型应急电源，通过需求制定合理的储能容量选型，制定适合海上平台的控制策略，可做到响应时间快，便于运维，便于控制，电气化集成度高，减少燃油危险等问题。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种代替海上平台柴油发电机系统的新的应急电源系统及控制方法。

背景技术

从目前风资源开发及规划情况看，国内可供开发的陆上风电场资源有限，海上风电场开发成为沿海地区进一步发展风电事业的必由之路。

传统的柴油发电机技术由于其技术成熟、设备造价低等优势，目前欧洲海上风电场、我国已建设及正在建设的海上风电场和海上石油平台均采用柴油发电机作为海上平台（换流站）的应急电源。柴油发电系统技术成熟，电力电子元器件较少，基础件、零配件质量好，集成性好，日常维护、安装难度小、运行灵活方便。但柴油发电系统为应急负荷供电，也存在一些通病：①从运维方面，海上平台上工作环境恶劣，启动频次少，柴油发电机需要定时带空载运行，这无疑给运维人员增加了不少运维工作。同时，柴油机供电系统需要配备柴油，分别设置柴油机房和油罐室。柴油在一次耗损后，就需人为干涉，出海运输补给柴油。②从启动方面，柴油发电系统启动时间较长，可达十多秒甚至更长，自启动也存在启动失败问题。③从控制方面，柴油发电系统本身的控制依赖于低压配电系统及其他控制系统发送控制命令，系统集成度相对较低。④从环保方面。柴油机燃烧有着高排放、高污染的缺点。

近年来，随着海上风电事业的蓬勃发展，海上风电场的建设逐渐由近距离向着深远海方向发展。这无疑对柴油发电系统的日常运维造成越来越大的考验。而储能电池技术作为近几年迅速发展的产业，在陆上微网、应急能源等有着较多工程应用。本发明首次将储能系统融入海上风电场应急电源系统。解决柴油发电系统作为应急电源时，运维难、启动慢、集成度低等问题。

基于上述情况，本发明提出了一种代替海上平台柴油发电机系统的新的应急电源系统及控制方法，可有效解决以上问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种代替海上平台柴油发电机系统的新的应急电源系统。用于解决海上平台柴油发电系统稳定性差、可靠性低运维难、运维成本高的问题，同时给出了一种能达到该目的的应急储能电源系统控制方法。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供一种代替海上平台柴油发电机系统的新的应急电源系统，包括储能系统设备、低压配电系统设备和辅助系统设备；储能系统设备主要由隔离升压变压器、储能双向变流器、储能电池组、本地控制器、储能负荷控制器、双电源切换装置和ATS快速切换开关组成；低压配电系统设备主要由低压配电系统和应急配电系统组成；低压配电系统输出端接至双电源切换装置，双电源切换装置输出端接至ATS快速切换开关；ATS快速切换开关的第一路输出端接至应急配电系统，ATS快速切换开关的第二路输出端接至隔离升压变压器并通过储能双向变流器向储能电池组充电，且隔离升压变压器输出端接至应急配电系统，可通过ATS快速切换开关和本地控制器相配合用于控制并网模式和离网模式的切换。

其中，所述储能电池组包括任意可反复充放电循环的正常储能电池，例如锂离子电池、铅酸电池、燃料电池等。所述储能负荷控制器为任意可满足本发明控制策略要求的PLC控制器。所述ATS快速切换开关须在双电源切换装置检测动作周期完成后，方可对系统是否失电进行检测，以保证不出现开关抖动现象。

作为本发明的一种优选技术方案，辅助系统设备包括消防控制系统和环境控制系统，消防控制系统包括火情监测设备和消防灭火设备，环境控制系统包括通风与温度控制设备。