CN110445182B - 一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统及控制方法，属于船舶与海洋工程领域与新能源应用领域，所述系统采用环形直流母线，包括发电系统、测量系统、监控系统，所述发电系统包括：四个相同的风光储发电装置分别通过固态断路器并联接入直流母线，所述风光储发电装置的风力发电单元、光伏发电单元、储能单元，所述监控系统包括本地监控中心、卫星通信单元。该系统采用四个相同的风光储发电装置，当正常工作时出现一个或多个供电单元故障或风力发电、光伏发电不足时，通过对固态断路器的开关控制，可使剩余系统构成一级微网或两级微网结构，确保平台电力系统的高可靠供电。

Description

一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统及 控制方法

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程领域与新能源应用领域，具体涉及一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统及控制方法。

背景技术

可再生能源对人类永续发展意义非凡，而世界范围发展最快的可再生能源非风能莫属。针对于远海风场的建设需求，通过对目标海域的风、浪、流进行实时测量采集传输，实现海上风电场建设初期对风能资源富集程度与分布状况进行风能评估，对风电场的优化布局与风机的优化设计具有重要的工程研发意义。

目前海上风场建设初期一般采用风塔式测风平台，随着海上风电从浅海向深海发展，测风塔的建设存在技术难题和时间成本，后期的运营和维护就增加了困难。其建设成本与运维成本均较高，且易受台风袭击。而漂浮式海上测风移动平台采用雷达测风技术，其安装高度要求低，流速流向测量装置、波流观测装置等其它测量装置也无安装高度要求，故平台测量设备安装方式相对灵活：近海可在岸上安装后拖曳至目标海域；远海可以直接运达目标点进行吊装投放。当完成一个区域测量任务后，可移动投放至其它海域，实现测风平台的重复利用，从而减少基础设施建设成本、缩短资源评估周期。

然而，对于所设计的远海雷达测风平台，除雷达测风装置本身外，还包括流速流向测量装置、波流观测装置两种测量仪器，以及卫星通信装置、本地控制中心等监控设备，这些即构成了测量平台的用电负荷，而对这些用电负荷的供电问题即成为首要解决的技术问题。近海平台供电形式主要有柴油发电机供电、高压输电、高压输电与海上风电联合供电等，而对于远海平台而言，其建设成本与运维成本巨大，利用海洋能资源，就地取能、海能海用，是其电能获取的最佳方式。由于单一海洋能发电量有限且间歇性强，故采用海洋多能源联合供电技术即成为海上平台独立供电的最佳选择，以提高发电量、实现多能互补。海洋新能源包括以自然条件为能量载体的风能、光能，及以海水为能量载体的潮汐能、潮流能、波浪能、温差能、盐差能等；其中海上风电与光伏发电技术已相当成熟，二者与储能单元相结合应用于远海平台的独立供电系统具有可行性，其电力系统的高可靠运行是其应用的关键。与交流电力系统相比，直流电力系统由于结构简单、无无功与相位问题，使得系统可靠性更高，更适用于海上平台这种要求功率密度高、扩展灵活的应用场合。

因此，采用一种具有高可靠性的漂浮式海上雷达测风移动平台风光储直流电力系统结构，具有技术与成本双重优势，实现就地取能、海能海用、多能互补，对于降低海上测风成本、提高海上风电厂风资源利用具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种具有高可靠性运行特征的漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统结构，该系统为环形直流母线结构，包括：发电系统、测量系统与监控系统三部分。所述发电系统包括：四个相同的风光储发电装置分别通过固态断路器并联接入直流母线，可独立供电，亦可联合供电；所述风光储发电装置包括：风力发电单元、光伏发电单元、储能单元，均通过固态断路器接入直流母线侧；所述测量系统包括雷达测风单元、流速流向测量单元以及波流观测单元，分别通过固态断路器接入直流母线侧；所述监控系统包括本地监控中心、卫星通信单元，所述本地监控中心包括：电参量检测单元、协调稳定控制单元、能量管理单元。所述电参量检测单元由发电系统与测试系统中各单元中功率变换器电压、电流传感器获取电压、电流、电功率等电信息的信号采集与调整电路构成；所述协调稳定控制单元为各单元功率变换器的顶层集中控制，通过电压差调节各功率变换器输出阻抗实现系统的动态稳定及功率的分配；所述能量管理单元为本发明所述测风平台的能量优化策略，根据对风、光资源的预测获得最佳的系统能量管理策略，实现系统能量的优化，使系统长期稳定运行。所述卫星通信单元通过固态断路器与直流母线连接，实现对本地数据的卫星传递、远程监控功能。所述风光储发电装置构成一级直流微网系统，风光储发电装置之间的并联运行可构成两级微网系统；所述风光储发电装置中的风力发电单元、光伏发电单元以及储能单元可与其它风光储发电装置中的风力发电单元、光伏发电单元以及储能单元灵活组合、协调运行；电力系统中出现单元电路故障后，可通过切断故障级单元固态继电器将其隔离，电力系统中出现母线故障，其环环的供电拓扑结构可保证故障母线切断后系统的正常工作；采用卫星通信装置，实现无人值守、远程监控，具有高可靠性运行特征。所述风光储发电装置之间的并联运行构成一级直流微网系统；所述风光储发电装置中的风力发电单元、光伏发电单元、储能单元构成二级微网系统；平台负荷功率P_L不变；风光储发电装置中风光发电额定功率大于平台负荷；不并入母线上的风光储发电装置内风力发电单元与光伏发电单元优先给本地储能单元充电，直至充满电；四个风光储发电装置中风力发电单元最大输出功率相同、光伏发电单元最大输出功率相同。

进一步地，所述的高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统的连接方法包括如下步骤：

步骤S1：将所述的风力发电单元、光伏发电单元直流输出端分别接固态断路器后并联接在一起，将所述的两个储能子单元直流输出端分别接固态断路器后并联在一起构成储能单元，其输出端接固态断路器后与前述风力发电单元、光伏发电单元分别接固态断路器后并联点连接，构成1个风光储发电装置，其中所述风力发电单元、光伏发电单元均具有最大功率跟踪特性，并以电流源形式输出，储能单元以电压源形式输出；

步骤S2：重复步骤S1 3次，构成4个相同的风光储发电装置，将所述4个风光储发电装置输出直流侧分别接固态断路器后并联接入环形直流母线侧，构成本发明电力系统结构中的发电系统；

步骤S3：将所述雷达测风单元、流速流向测量单元以及波流观测单元等所有观测单元输入端分别经固态断路器接入直流母线；

步骤S4：将本地监控中心内电参量检测单元、协调稳定控制单元、能量管理单元接入电力系统，将所述监控系统接入中卫星装置输入端经固态断路器接入直流母线，同时将系统的检测数据通过卫星通信系统向北斗卫星传送，并实时接收由卫星传送的远程控制命令。

进一步地，所述的储能单元由2个相同储能子单元接固态断路器并联构成。储能子单元1、2均不工作即为储能单元不工作模式；储能单元工作模式包括：储能子单元1工作2不工作、储能子单元1不工作2工作、储能子单元1、2并联工作。

进一步地，所述的风力发电单元、光伏发电单元、储能单元均指采用电力电子功率变换器实现的电能变换装置，电力电子功率变换器均接于所述风力发电单元、光伏发电单元、储能单元的输出侧。

进一步地，所述测量系统包括：雷达测风单元、流速流向测量单元以及波流观测单元，亦可增加测量温湿度、气压以及波浪高度等数据的观测单元，所述观测单元指包括接入电力电子功率变换器的观测仪器，电力电子功率变换器均接于所述观测单元的输入侧。

进一步地，所述的发电系统中一级直流微网工作模式包括：模式 1，工作中的风光储发电装置仅为1个，所述工作中的风光储发电装置指其储能单元处于工作模态，而风力发电与光伏发电两个单元可同时工作，亦可只有一个单元工作；模式2，只有1个储能单元工作，风力发电单元与光伏发电单元工作的数量为0、1、2、3、4，但不能同时为0，工作的风力发电单元、光伏发电单元可在相同风光储发电装置中也可在不同风光储发电装置中。

进一步地，所述的发电系统中两级微网系统指：工作中的风光储发电装置数量包括2、3、4，其中每个风光储发电装置做为第一级微网系统，工作中的风光储发电装置并接在直流母线上构成了第二级微网系统。

进一步地，所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统的控制方法，所述一级直流微网系统以风光储发电装置最大输出功率能力做为是否接入直流母线的判断依据，定义四组风光储发电装置输出功率由大至小为P_ma、P_mb、P_mc、P_md，具体步骤为：

步骤1：P_ma与P_L相比较，若P_ma>P_L，则将输出功率为P_ma的单台风光储发电装置接入直流母线，否则进入下一步；

步骤2：P_ma加P_mb与P_L相比较，若P_ma+P_mb>P_L，则将输出功率分别为P_ma、P_mb对应的两台风光储发电装置接入直流母线，否则进入下一步；

步骤3：P_ma、P_mb、P_mc三个功率和与P_L相比较，若P_ma+P_mb+P_mc>P_L，则将输出功率分别为P_ma、P_mb、P_mc对应的三台风光储发电装置接入直流母线，否则四台风光储发电装置全部接入直流母线。

所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统的控制方法，所述二级直流微网系统控制方法为：设工作的风光储单元数量为n，n＝1,2,3,4，以n个风光储发电装置中所有储能单元SOC 趋于相同值做为储能充放电状态的判断依据，设n个接入直流母线的风光储发电装置中风光发电最大输出功率为P_MPPT，具体实现步骤为：

步骤1：P_MPPT与P_L相比较，若P_MPPT>P_L，确定储能单元处于充电状态，判断n组储能单元是否全部充满，若充满，循环步骤1，否则进入下一步；

步骤2：n组储能单元SOC是否全部相同，若不同，进入储能单元充电策略，继续判断SOC是否全部相同，若相同，进入下一步；

步骤3：n组储能单元并联充电，直至充满，进入下一步；

步骤4：风光发电单元进入恒功率运行模式，将其限制为与平台负荷功率相同，返回步骤1；

步骤5：若P_MPPT≤P_L，确定储能单元处于放电状态，判断n组储能单元SOC是否相同，若相同，n组储能单元并联放电，返回步骤1；

步骤6：若n组储能单元SOC不同，进入储能单元放电策略，返回步骤5，继续判断n组储能单元SOC是否相同。

所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统控制方法，所述二级直流微网储能单元充放电策略为接入直流母线的储能电池单元采用功率下垂的对等控制，其功率的分配由虚拟电阻技术实现，定义第i组(i＝1…n)风光储发电装置中储能单元的SOC 为SOC_i，储能单元的充放电策略如下

充电状态

放电状态

通过上述策略，获得各储能单元功率基准，通过控制控制器获得储能变换器输出电压基准，通过输出电流信息在控制环内引入虚拟电阻，进而准确分配n组储能单元功率。

进一步地，所述风光储发电装置中两个储能子单元关系对等，所述4个风光储发电装置关系对等，且所述风力发电单元采用直驱式电机结构，输出侧功率变换器采用单向功率流的交流/直流变换器，通过调节电机转速实现最佳风能捕获，并以电流源输出形式实现恒功率控制；所述光伏发电单元输出侧功率变换器为单向功率流的直流/直流变换器，实现光伏发电功率最大跟踪，并以电流源输出形式实现恒功率控制。

进一步地，所述储能子单元中功率变换器采用双向功率流的直流/ 直流变换器，变换器采用基于虚拟电阻的下垂控制方法，实现母线电压的稳定、功率的调节与控制，实现电池的充电与放电。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述漂浮式海上测风移动平台采用雷达测风技术，其安装高度要求低，流速流向测量装置、波流观测装置等其它测量装置体现小、安装方式灵活，且平台可重复利用，克服传统测风塔测风困难、易受台风袭击弊端，减少基础设施建设成本、缩短资源评估周期。

(2)本发明提供的电力系统用于漂浮式海上测风移动平台的供电，利用了海洋风、光资源进行发电，不包括柴油发电机、陆地电网对母线电压的支撑，实现了就地取能、海能海用。

(3)母线电压采用直流环形母线结构，省去了交流供电系统中无功功率的产生与频率不稳定的问题；储能单元采用多组储能子单元，提高了系统的可靠性与功率分配的灵活性，实现系统对新能源的高效利用，同时母线故障切断时，保证供电不间断。

(4)本发明电路结构中所有发电单元、测量单元、监控单元均通过固态断路器接入母线公共点，所有储能子单元通过固态断路器接入风光储发电装置公共输出端，其接入的固态断路器易于实现发电侧、负载侧各单元故障的快速切除，保证系统最大程度不受故障单元影响。

(5)系统采用4个相同的风光储发电装置，在系统正常工作、出现1个或多个供电单元故障时，在故障单元固态断路器切断后，通过协调稳定控制间单元，可使剩余系统构成一级微网或两级微网结构，实现各风光储发电装置各具独立性，各发电单元又可相互协调运行，从而实现最大限制利用风光发电电能，确保平台电力系统的可靠供电。

本发明为漂浮式海上测风移动平台中测量系统供电，具有结构简单、易于分级优化调度与故障处理、直流母线电压稳定、适应性更强、综合特性更优越等优点。

附图说明

图1是本发明一实施例中漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统结构图；

图2是本发明一实施例中漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统中发电系统结构图；

图3是本发明一实施例中漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统一级直流微网控制策略；

图4是本发明一实施例中漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统二级直流微网控制策略；

图5是本发明一实施例中漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统二级直流微网储能单元充放电策略。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种用于漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统，如图1所示，采用环形直流母线结构，包括：发电系统、测量系统与监控系统；发电系统由4个相同的风光储发电装置分别通过固态断路器并联接入直流母线构成，每个风光储发电装置包括：风力发电单元、光伏发电单元、储能单元，均通过固态断路器接入直流母线侧；测量系统包括：雷达测风单元、流速流向测量单元以及波流观测单元，分别通过固态断路器接入直流母线侧；监控系统包括本地监控中心、卫星通信单元；本地监控中心包括：电参量检测单元、协调稳定控制单元、能量管理单元；卫星通信单元通过固态断路器与直流母线连接。所述风光储发电装置之间的并联运行构成一级直流微网系统；所述风光储发电装置中的风力发电单元、光伏发电单元、储能单元构成二级微网系统；平台负荷功率P_L不变；风光储发电装置中风光发电额定功率大于平台负荷；不并入母线上的风光储发电装置内风力发电单元与光伏发电单元优先给本地储能单元充电，直至充满电；四个风光储发电装置中风力发电单元最大输出功率相同、光伏发电单元最大输出功率相同。

在本发明一实施例中，所述的高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统的连接方法，包括如下步骤：

步骤S1：将所述的风力发电单元、光伏发电单元直流输出端分别接固态断路器后并联接在一起，将所述的两个储能子单元直流输出端分别接固态断路器后并联在一起构成储能单元，其输出端接固态断路器后与前述风力发电单元、光伏发电单元分别接固态断路器后并联点连接，构成1个风光储发电装置，其中所述风力发电单元、光伏发电单元均具有最大功率跟踪特性，并以电流源形式输出，储能单元以电压源形式输出；

步骤S2：重复步骤S1 3次，构成4个相同的风光储发电装置，将所述4个风光储发电装置输出直流侧分别接固态断路器后并联接入环形直流母线侧，构成本发明电力系统结构中的发电系统；

步骤S3：将所述雷达测风单元、流速流向测量单元以及波流观测单元等所有观测单元输入端分别经固态断路器接入直流母线；

步骤S4：将本地监控中心内电参量检测单元、协调稳定控制单元、能量管理单元接入电力系统，将所述监控系统接入中卫星装置输入端经固态断路器接入直流母线，同时将系统的检测数据通过卫星通信系统向北斗卫星传送，并实时接收由卫星传送的远程控制命令。

在本实施例中，在步骤S1中，风光储发电装置中两个储能子单元关系对等，风力发电单元采用直驱式电机结构，输出侧功率变换器采用单向功率流的交流/直流变换器，通过调节电机转速实现最佳风能捕获，并以电流源输出形式实现恒功率控制；光伏发电单元输出侧功率变换器为单向功率流的直流/直流变换器，实现光伏发电功率最大跟踪，并以电流源输出形式实现恒功率控制；储能子单元中功率变换器采用双向功率流的直流/直流变换器，变换器采用基于虚拟电阻的下垂控制方法，实现母线电压的稳定、功率的调节与控制，实现电池的充电与放电。

在本实施例中，在步骤S2中，4个风光储发电装置关系对等，正常工作时，整个电力系统构成两级微网结构，可基于电参量检测单元的电参量值，通过协调稳定控制单元与能量管理单元的算法控制，实现微网系统的分层控制与管理。

在本实施例中，在步骤S4中，电参量检测单元由发电系统与测试系统中各单元中功率变换器电压、电流传感器获取电压、电流、电功率等电信息的信号采集与调整电路构成；协调稳定控制单元为各单元功率变换器的顶层集中控制，通过电压差调节各功率变换器输出阻抗实现系统的动态稳定及功率的分配；能量管理单元为本发明所述测风平台的能量优化策略，根据对风、光资源的预测获得最佳的系统能量管理策略，实现系统能量的优化，使系统长期稳定运行。

在本实施例中，储能单元由2个相同储能子单元接固态断路器并联构成。储能子单元1、2均不工作即为储能单元不工作模式；储能单元工作模式包括：储能子单元1工作2不工作、储能子单元1不工作2工作、储能子单元1、2并联工作。

风力发电单元、光伏发电单元、储能单元均采用电力电子功率变换器实现的电能变换装置，电力电子功率变换器均接于所述风力发电单元、光伏发电单元、储能单元输出侧。

测量系统包括雷达测风单元、流速流向测量单元、波流观测单元外，亦可增加测量温湿度、气压以及波浪高度等数据的观测单元，所述观测单元指包括接入电力电子功率变换器的观测仪器，电力电子功率变换器均接于所述观测单元的输入侧。

电参量检测单元由发电系统与测试系统中各单元中功率变换器电压、电流传感器获取电压、电流、电功率等电信息的信号采集与调整电路构成；协调稳定控制单元为各单元功率变换器的顶层集中控制，通过电压差调节各功率变换器输出阻抗实现系统的动态稳定及功率的分配；能量管理单元为本发明所述测风平台的能量优化策略，根据对风、光资源的预测获得最佳的系统能量管理策略，实现系统能量的优化，使系统长期稳定运行；卫星通信装置，实现无人值守、远程监控，具有高可靠性运行特征。

发电系统中一级直流微网工作模式包括：模式1，工作中的风光储发电装置仅为1个，所述工作中的风光储发电装置指其储能单元处于工作模态，而风力发电与光伏发电两个单元可同时工作，亦可只有一个单元工作；模式2，只有1个储能单元工作，风力发电单元与光伏发电单元工作的数量为0、1、2、3、4，但不能同时为0，工作的风力发电单元、光伏发电单元可在相同风光储发电装置中也可在不同风光储发电装置中。发电系统中两级微网系统指：工作中的风光储发电装置数量包括2、3、4，其中每个风光储发电装置做为第一级微网系统，工作中的风光储发电装置并接在直流母线上构成了第二级微网系统。

所述一级直流微网系统以风光储发电装置最大输出功率能力做为是否接入直流母线的判断依据，定义四组风光储发电装置输出功率由大至小为P_ma、P_mb、P_mc、P_md，具体步骤为：

步骤1：P_ma与P_L相比较，若P_ma>P_L，则将输出功率为P_ma的单台风光储发电装置接入直流母线，否则进入下一步；

步骤2：P_ma加P_mb与P_L相比较，若P_ma+P_mb>P_L，则将输出功率分别为P_ma、P_mb对应的两台风光储发电装置接入直流母线，否则进入下一步；

步骤3：P_ma、P_mb、P_mc三个功率和与P_L相比较，若P_ma+P_mb+P_mc>P_L，则将输出功率分别为P_ma、P_mb、P_mc对应的三台风光储发电装置接入直流母线，否则四台风光储发电装置全部接入直流母线。

所述二级直流微网系统控制方法为：设工作的风光储单元数量为 n，n＝1,2,3,4，以n个风光储发电装置中所有储能单元SOC趋于相同值做为储能充放电状态的判断依据，设n个接入直流母线的风光储发电装置中风光发电最大输出功率为P_MPPT，具体实现步骤为：

步骤1：P_MPPT与P_L相比较，若P_MPPT>P_L，确定储能单元处于充电状态，判断n组储能单元是否全部充满，若充满，循环步骤1，否则进入下一步；

步骤2：n组储能单元SOC是否全部相同，若不同，进入储能单元充电策略，继续判断SOC是否全部相同，若相同，进入下一步；

步骤3：n组储能单元并联充电，直至充满，进入下一步；

步骤4：风光发电单元进入恒功率运行模式，将其限制为与平台负荷功率相同，返回步骤1；

步骤5：若P_MPPT≤P_L，确定储能单元处于放电状态，判断n组储能单元SOC是否相同，若相同，n组储能单元并联放电，返回步骤1；

步骤6：若n组储能单元SOC不同，进入储能单元放电策略，返回步骤5，继续判断n组储能单元SOC是否相同。

所述二级直流微网储能单元充放电策略为接入直流母线的储能电池单元采用功率下垂的对等控制，其功率的分配由虚拟电阻技术实现，定义第i组(i＝1…n)风光储发电装置中储能单元的SOC为SOC_i，储能单元的充放电策略如下

充电状态

放电状态

通过上述策略，获得各储能单元功率基准，通过控制控制器获得储能变换器输出电压基准，通过输出电流信息在控制环内引入虚拟电阻，进而准确分配n组储能单元功率。

漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统，与陆地或海岛风光发电技术存在着重要区别。本发明提供的漂浮式海上测风移动平台风光储电力系统采用环形直流电力系统，其中不包括大容量陆地电网或大惯性柴油发电机对直流母线电压的支撑，可实现在单点母线故障切断下正常供电，同时，通过对4个发电装置对等控制、所有发电装置风光储单元的协调控制，可实现源载各单元故障切断后系统的正常工作，同时采用主从控制与对等混合控制方式协调控制，通过对储能单元的电压控制实现母线电压的稳定；风、光伏发电单元以最大功率输出实现其最大利用；储能子单元提高了系统的可靠性与功率分配的灵活性，实现了系统对新能源的高效利用。因此本发明所提供的电力系统具有控制灵活、供电可靠性高，在船舶与海洋领域应用前景佳，并可有望推广到波浪能、潮流能等其它海上新能源构成的多能源独立互补供电系统，其巨大的应用前景将对我国海洋能发电、海洋工程、海洋勘测起重要推动作用。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统，所述系统包括风光储发电装置，具体包括：风力发电单元、光伏发电单元、储能单元，其特征在于：所述系统采用环形直流母线，包括：发电系统、测量系统、监控系统，所述发电系统包括：四个相同的风光储发电装置分别通过固态断路器并联接入直流母线，所述四个相同的风光储发电装置独立供电或联合供电，所述风光储发电装置的风力发电单元、光伏发电单元、储能单元，均通过固态断路器接入直流母线侧；所述测量系统包括雷达测风单元、流速流向测量单元、波流观测单元，分别通过固态断路器接入直流母线侧；所述监控系统包括本地监控中心、卫星通信单元，所述本地监控中心包括：电参量检测单元、协调稳定控制单元、能量管理单元，所述电参量检测单元由发电系统与测试系统中各单元中功率变换器电压、电流传感器获取电压、电流、电功率电信息的信号采集与调整电路构成；所述协调稳定控制单元为各单元功率变换器的顶层集中控制，通过电压差调节各功率变换器输出阻抗，所述能量管理单元对测风平台的能量进行优化，所述卫星通信单元通过固态断路器与直流母线连接，所述风光储发电装置之间的并联运行构成一级直流微网系统；所述风光储发电装置中的风力发电单元、光伏发电单元、储能单元构成二级直流微网系统；平台负荷功率P_L不变；风光储发电装置中风光发电额定功率大于平台负荷；不并入母线上的风光储发电装置内风力发电单元与光伏发电单元优先给本地储能单元充电，直至充满电；四个风光储发电装置中风力发电单元最大输出功率相同、光伏发电单元最大输出功率相同。

2.一种如权利要求1所述的高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统的连接方法，包括如下步骤：

步骤S1：将风力发电单元、光伏发电单元直流输出端分别接固态断路器后并联接在一起，将两个储能子单元直流输出端分别接固态断路器后并联在一起构成储能单元，其输出端接固态断路器后与前述风力发电单元、光伏发电单元分别接固态断路器后并联点连接，构成一个风光储发电装置，其中所述风力发电单元、光伏发电单元均具有最大功率跟踪特性，并以电流源形式输出，储能单元以电压源形式输出；

步骤S2：重复步骤S1三次，构成四个相同的风光储发电装置，将四个风光储发电装置输出直流侧分别接固态断路器后并联接入环形直流母线侧，构成电力系统结构中的发电系统；

步骤S3：将雷达测风单元、流速流向测量单元、波流观测单元的输入端分别经固态断路器接入直流母线；

步骤S4：将本地监控中心内电参量检测单元、协调稳定控制单元、能量管理单元接入电力系统，将所述监控系统接入中卫星装置输入端经固态断路器接入直流母线，同时将系统的检测数据通过卫星通信系统向北斗卫星传送，并实时接收由卫星传送的远程控制命令。

3.根据权利要求1所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统，其特征在于，所述的储能单元由两个相同储能子单元接固态断路器并联构成，储能子单元1、2均不工作即为储能单元不工作模式；储能单元工作模式包括：储能子单元1工作2不工作、储能子单元1不工作2工作、储能子单元1、2并联工作。

4.根据权利要求1所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统，其特征在于，所述的风力发电单元、光伏发电单元、储能单元均指采用电力电子功率变换器实现的电能变换装置，电力电子功率变换器均接于所述风力发电单元、光伏发电单元、储能单元的输出侧。

5.根据权利要求1所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统，其特征在于，所述测量系统还包括测量温湿度、气压以及波浪高度数据的观测单元，电力电子功率变换器均接于观测单元的输入侧。

6.根据权利要求1所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统，其特征在于：所述风光储发电装置中两个储能子单元关系对等，所述四个风光储发电装置关系对等，且所述风力发电单元采用直驱式电机结构，输出侧功率变换器采用单向功率流的交流/直流变换器，通过调节电机转速捕获风能，并以电流源输出形式控制恒功率；所述光伏发电单元输出侧功率变换器为单向功率流的直流/直流变换器，对光伏发电功率进行最大跟踪，并以电流源输出形式控制恒功率。

7.根据权利要求2所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统，其特征在于：所述储能子单元中功率变换器采用双向功率流的直流/直流变换器，变换器采用基于虚拟电阻的下垂控制方法，稳定母线电压、调节与控制母线功率，对电池进行充电与放电。

8.根据权利要求1所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统的控制方法，其特征在于，所述一级直流微网系统以风光储发电装置最大输出功率能力做为是否接入直流母线的判断依据，定义四组风光储发电装置输出功率由大至小为P_ma、P_mb、P_mc、P_md，具体步骤为：

步骤1：P_ma与负载功率P_L相比较，若P_ma>P_L，则将输出功率为P_ma的单台风光储发电装置接入直流母线，否则进入下一步；

步骤2：P_ma加P_mb与P_L相比较，若P_ma+P_mb>P_L，则将输出功率分别为P_ma、P_mb对应的两台风光储发电装置接入直流母线，否则进入下一步；

步骤3：P_ma、P_mb、P_mc三个功率和与P_L相比较，若P_ma+P_mb+P_mc>P_L，则将输出功率分别为P_ma、P_mb、P_mc对应的三台风光储发电装置接入直流母线，否则四台风光储发电装置全部接入直流母线。

9.根据权利要求1所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统的控制方法，其特征在于，所述二级直流微网系统控制方法为：设工作的风光储单元数量为n，n＝1,2,3,4，以n个风光储发电装置中所有储能单元SOC趋于相同值做为储能充放电状态的判断依据，设n个接入直流母线的风光储发电装置中风光发电最大输出功率为P_MPPT，具体实现步骤为：

步骤1：P_MPPT与P_L相比较，若P_MPPT>P_L，确定储能单元处于充电状态，判断n组储能单元是否全部充满，若充满，循环步骤1，否则进入下一步；

步骤2：n组储能单元SOC是否全部相同，若不同，进入储能单元充电策略，继续判断SOC是否全部相同，若相同，进入下一步；

步骤3：n组储能单元并联充电，直至充满，进入下一步；

步骤4：风光发电单元进入恒功率运行模式，将其限制为与平台负荷功率相同，返回步骤1；

步骤5：若P_MPPT≤P_L，确定储能单元处于放电状态，判断n组储能单元SOC是否相同，若相同，n组储能单元并联放电，返回步骤1；

步骤6：若n组储能单元SOC不同，进入储能单元放电策略，返回步骤5，继续判断n组储能单元SOC是否相同。

10.根据权利要求9所述的一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统控制方法，其特征在于，所述二级直流微网储能单元充放电策略为接入直流母线的储能电池单元采用功率下垂的对等控制，其功率的分配由虚拟电阻技术实现，定义第i组(i＝1…n)风光储发电装置中储能单元的SOC为SOC_i，输出功率为P_BTi，储能单元的充放电策略如下

充电状态

放电状态

通过上述策略，获得各储能单元功率基准，通过控制控制器获得储能变换器输出电压基准，通过输出电流信息在控制环内引入虚拟电阻，进而准确分配n组储能单元功率。

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