【技术实现步骤摘要】
本说明书实施例涉及风力发电与储能，尤其是一种海上风电高压压缩空气储能系统及其工作方法。
技术介绍
1、海上风电等可再生能源具有随机性、可变性、间歇性、波动性等特点，与负荷需求存在时段、季节不同步的差异，使电网不能完全消纳海上风电，产生大量的弃风、弃电现象；另一方面，电力系统的稳定运行要求可再生能源具有可调度性，必须时刻保持电能供需一致，达到实时平衡。为解决海上风电自身缺陷与电力系统安全要求之间的矛盾，需要配套一定容量的储能系统，及时消纳和释放大规模的风电功率，将其转化为连续可控的能量形式，以保持电力系统发电和用电的动态平衡，提高电能质量、电网的稳定性和安全性。
2、目前，海上风电储能技术主要采用大体积储气装置，例如气囊，但需要进行海底安装，增加了施工成本；此外，还需配置海底设施监控设备，维护成本高昂。
3、因此，本说明书旨在提供一种海上风电高压压缩空气储能系统及其工作方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述问题，本说明书实施例的目的在于，提供一种海上风电高压压缩空气储能系统及其工作方法，以解决现有技术中，采用电池的海上风电储能系统存在使用寿命短、维护成本高的问题。
2、为了解决上述技术问题，本说明书实施例的具体技术方案如下：
3、第一方面，本说明书实施例提供一种海上风电高压压缩空气储能系统，包括海上风机、海上升压站、高压压缩子系统、压力容器、膨胀子系统和控制单元；
4、所述高压压缩子系统和所述膨胀子系统分别与所述压力容
5、所述控制单元与所述高压压缩子系统和所述膨胀子系统相连，用于根据接收到的实时用电功率和所述海上风机的实时输出功率，确定利用所述高压压缩子系统存储电能，或利用所述膨胀子系统释放电能。
6、在一优选的实施例中，多个所述压力容器并联连接。
7、在一优选的实施例中，多个压力容器通过固定装置设置在所述海上升压站和/或所述海上风机基础上；
8、所述固定装置包括支撑结构，所述支撑结构至少包括两组，两组所述支撑结构分别与所述压力容器的两端相连接。
9、在一优选的实施例中，海上升压站包括升压站甲板和钢质导管架；所述钢质导管架的底部固定在海底，所述升压站甲板固定在所述钢质导管架的顶部；
10、所述高压压缩子系统、压力容器和膨胀子系统设置在所述升压站甲板上。
11、在一优选的实施例中，所述海上风机包括相连接的机舱、轮毂、叶片和塔筒，所述塔筒过渡段的外侧设置有储能甲板，所述高压压缩子系统、压力容器和膨胀子系统设置在所述储能甲板上。
12、在一优选的实施例中，所述高压压缩子系统包括相连接的电动机和压缩机，所述电动机用于将海上风机输出的电能转化为机械能以驱动所述压缩机工作；
13、所述膨胀子系统包括膨胀机和发电机，所述膨胀机用于将存储于所述压力容器中的压缩空气的能量转换为机械能以驱动所述发电机工作，所述发电机用于利用所述膨胀机输出的机械能发电并输送至陆上电网。
14、在一优选的实施例中，所述系统还包括相连接的能量管理系统和换流器；
15、所述能量管理系统和所述控制单元与所述海上风机相连；
16、所述能量管理系统用于监测实时用电功率和所述海上风机的实时输出功率并反馈至所述控制单元；
17、所述换流器用于监测所述海上风机的实时输出电压和实时输出电流并反馈给所述控制单元。
18、在一优选的实施例中，所述系统还包括储能控制系统，所述储能控制系统与所述压力容器和所述控制单元相连；
19、所述压力容器设置有压力传感器，所述压力传感器用于监测所述压力容器中存储的压缩空气的压力并反馈给所述储能控制系统。
20、在一优选的实施例中，压力容器为钢质管状结构，所述压力容器的内壁设置有绝热介质层。
21、第二方面，本文还提供一种海上风电高压压缩空气储能系统的工作方法，所述工作方法应用于如上述技术方案提供的一种海上风电高压压缩空气储能系统，所述工作方法包括：
22、接收实时用电功率和海上风机的实时输出功率；
23、判断所述实时输出功率是否大于所述实时用电功率；
24、若是，则控制高压压缩子系统工作，将所述实时输出功率大于所述实时用电功率的部分对空气进行压缩并将压缩后的空气存储至压力容器中；
25、若否，则接收所述海上风机的实时输出电压和实时输出电流；
26、判断所述实时输出电压是否小于预设的电压阈值，和所述实时输出电流是否小于预设的电流阈值；
27、若是，则控制所述膨胀子系统工作，利用压力容器中的空气膨胀做功释放电能。
28、采用上述技术方案，本说明书实施例提供的一种海上风电高压压缩空气储能系统及其工作方法，当海上风机的实时输出功率大于实时用电功率时，控制单元利用高压压缩子系统将实时输出功率超出于实时用电功率的这部分的电能通过高压压缩子系统储存到压力容器中；当实时输出功率小于等于实时用电功率时，控制单元利用膨胀子系统将其再释放出来；具有大容量、长寿命、低成本等特点，通过高压压缩的气体形式，提高压缩空气的能量密度；能够有效平抑海上风机输入功率的随机波动，改善海上风力发电的具有随机性、可变性、间歇性、不确定性等特点，提高输出的电力品质；减小存储空间的要求，解决传统压缩空气储能受地理因素和空间限制的难题，从而降低工程成本在海上风电开发、海上储氢等领域具有广泛的应用前景，解决了海上风电大规模电力储存难题。
29、为让本说明书实施例的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
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1.一种海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，包括海上风机、海上升压站、高压压缩子系统、压力容器、膨胀子系统和控制单元；
2.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，压力容器设置有多个，多个所述压力容器并联连接。
3.根据权利要求2所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，多个压力容器通过固定装置设置在所述海上升压站和/或所述海上风机上；
4.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，海上升压站包括升压站甲板和钢质导管架；所述钢质导管架的底部固定在海底，所述升压站甲板固定在所述钢质导管架的顶部；
5.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，所述海上风机包括相连接的机舱、轮毂、叶片和塔筒，所述塔筒的外侧设置有储能甲板，所述高压压缩子系统、压力容器和膨胀子系统设置在所述储能甲板上。
6.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，所述高压压缩子系统包括相连接的电动机和压缩机，所述电动机用于将海上风机输出的电能转化为机械能以驱动所述压缩
7.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，所述系统还包括相连接的能量管理系统和换流器；
8.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，所述系统还包括储能控制系统，所述储能控制系统与所述压力容器和所述控制单元相连；
9.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，压力容器为钢质管状结构，所述压力容器的内壁设置有绝热介质层。
10.一种海上风电高压压缩空气储能系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法应用于如权利要求1至9任意一项所述的海上风电高压压缩空气储能系统，所述工作方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，包括海上风机、海上升压站、高压压缩子系统、压力容器、膨胀子系统和控制单元；
2.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，压力容器设置有多个，多个所述压力容器并联连接。
3.根据权利要求2所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，多个压力容器通过固定装置设置在所述海上升压站和/或所述海上风机上；
4.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，海上升压站包括升压站甲板和钢质导管架；所述钢质导管架的底部固定在海底，所述升压站甲板固定在所述钢质导管架的顶部；
5.根据权利要求1所述的海上风电高压压缩空气储能系统，其特征在于，所述海上风机包括相连接的机舱、轮毂、叶片和塔筒，所述塔筒的外侧设置有储能甲板，所述高压压缩子系统、压力容器和膨胀子系统设置在所述储...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏士鹏，张爱霞，龚闽，王鄂川，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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