CN114123490A - 一种海上风电综合能源监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电综合能源监控系统及方法，该系统包括：海上风电机组，用于接收陆上加氢站的综合能源监控系统主站的命令，根据事先约定的控制策略自动调整和控制海上风电场每台机组的能量输出能力，实现风电场的有功、无功控制；海上制氢站，通过接收海上风电机组产生的电能，在水电解制氢装置中产生氢气，产出高纯氢气通过加压经管道送至陆上加氢站，利用综合能源监控系统子站实时采集仪表数据及电气量测数据，对海上制氢站实现控制管理；陆上加氢站，用于通过高压管道获取海上制氢站传输的高纯氢气储存在高压储氢瓶组中，通过综合能源监控系统主站实时采集数据，根据采集的数据对陆上加氢站及海上风电机组实现控制管理。

Description

一种海上风电综合能源监控系统及方法

技术领域

本发明涉及能源监控技术领域，特别是涉及一种海上风电综合能源监控系统及方法。

背景技术

当前海上风电发展如火如荼，以广东省为例，到2020年底，建成投产200万千瓦以上，到2030年底，建成投产海上风电装机容量约3000万千瓦。然而大规模的海上风电投产后，如何解决海上风电的并网及消纳问题，成为当前迫切的问题。

随着氢能技术，特别是制氢、储氢技术的发展，以风电制氢为代表的新能源制氢技术，逐步成熟，基本具备了产业化的条件。因此，突破传统的氢能概念，利用海上风电直接制备氢气，并通过液氢或高压氢的储运技术，送出到氢能源市场，已成为当前制氢技术的重要方向。

然而，当前尚无成熟的海上风电制氢技术，仍然处于技术探索阶段，目前的海上风电制氢技术，主要存在如下问题：

(1)、没有对海上风电综合能源监控系统的系统架构进行分析，没有明确陆上加氢站、海上制氢站、海上风电机组各监控子系统的要求；

(2)、没有明确相关的能量管理要求，没有明确实现内部电力电量平衡，并实现负荷预测、发电预测、短时功率平衡、经济调度、电能质量管理等功能要求。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种海上风电综合能源监控系统及方法，通过分析陆上加氢站、海上制氢站、海上风电机组各监控子系统的要求，给出了能量管理的要求，实现了实时数据采集、顺序控制、发电预测及计划、分布式电源管理、制氢负荷管理的目的，达到了自发自用、短时储电、长期储氢、负荷可控的控制要求。

为达上述目的，本发明提出一种海上风电综合能源监控系统，包括：

海上风电机组，用于接收陆上加氢站的综合能源监控系统主站与海上制氢站的综合能源监控系统子站的命令，根据事先约定的控制策略自动调整和控制海上风电场每台机组的能量输出能力，从而最终实现风电场的有功、无功控制；

海上制氢站，通过接收所述海上风电机组产生的电能，在水电解制氢装置的电解槽中产生氢气，产出高纯氢气通过加压经管道，送至陆上加氢站，利用综合能源监控系统子站实时采集仪表数据及电气量测数据，根据采集的数据对海上制氢站及海上风电机组实现控制管理；

陆上加氢站，用于通过高压管道获取所述海上制氢站传输的高纯氢气，并储存在高压储氢瓶组中，通过综合能源监控系统主站实时采集仪表数据、电气量测数据以及风力发电预测数据，通过综合能源监控主站根据采集的数据对陆上加氢站、海上制氢站及海上风电机组实现控制管理。

优选地，所述综合能源监控系统子站实时采集包括但不限于电解槽水位、电解槽温度、氢气发生器出口氢压、制氢站出口露点、制氢站出口氢纯度、制氢站出口氧纯度、车间含氢量、氢气分离器液位、氧气分离器液位的仪表数据以及包括但不限于干燥装置出口氢气压力、供氢母管压力、水电解制氢装置的氢侧、氧侧压力和氢氧压差、充氮口调节门后压力、过滤器后压力、补水泵出口压力、除盐水出口压力、氢气汇流排减压阀后压力、氢气汇流排压力、氢气压缩机进气、排气压力的仪表数据。

优选地，所述综合能源监控系统子站根据采集的数据进行如下控制：

控制所有电磁阀的打开及关闭操作以及电气设备的启停；

当制氢站出口露点高或含氧量超过规定值时，自动退出制氢站运行，并发出报警信号；

对海水淡化处理各工艺系统的所有被控对象进行监控，完成设备的联锁保护；

实时进行无功补偿，维持35kV集电海缆电压，并对备用站用储能电池进行充电。

优选地，所述综合能源监控系统子站根据采集的数据对水电解制氢装置的水电解部分与氢气及氧气部分实现报警和联锁。

优选地，所述综合能源监控系统主站用于：

在启动工况时，所述综合能源监控系统主站对管道和设备进行氮气置换和氢气置换；

运行过程中，所述综合能源监控系统主站通过对环境中的环境浓度监测，根据监测结果进行控制处理；

在停机工况时，所述综合能源监控系统主站关闭氢气瓶组截止阀，对系统管道和设备进行氮气置换。

优选地，在启动工况时，综合能源监控系统主站对管道和设备进行氮气置换，待氢气系统中氧气的体积分数小于预设值且氢气体积分数小于预设值时，停止氮气置换；氮气置换完成后进行氢气置换，对系统进行氢气置换，待氢气系统中氧气体积分数小于预设值且氢气体积分数大于预设值时，氢气系统完成了氢气置换，开启氢气瓶组截止阀，对储氢瓶组提供氢气。

优选地，运行过程中，所述综合能源监控系统主站通过氢气侧漏仪对环境中的氢气浓度进行监测，当环境中氢气浓度超过预设值时，启动强制通风机排气，当环境中氢气浓度超过预设值时，停机检查；当系统中压力值超过安全阀的设定值时，安全阀通过排放管线对氢气进行泄放。

优选地，所述综合能源监控系统主站根据采集的风电机组的电气量测数据，实现风电机组的远程控制。

优选地，所述综合能源监控系统主站还通过历史数据、实测数据进行风电场的发电功率预测，配置风电资源监测功能，并配置风力发电功率预测功能。

为达到上述目的，本发明还提供一种海上风电综合能源监控方法，包括如下步骤：

步骤S1，实时采集仪表数据、电气量测数据以及风力发电预测数据；

步骤S2，利用陆上加氢站的综合能源监控主站根据采集的数据对陆上加氢站及海上风电机组实现控制管理；

步骤S3，利用综合能源监控系统子站根据采集的数据采用自动调节、顺控和远控操作相结合的控制方式实现对海上制氢站及海上风电机组的控制。

与现有技术相比，本发明一种海上风电综合能源监控系统及方法通过分析陆上加氢站、海上制氢站、海上风电机组各监控子系统的要求，给出了能量管理的要求，实现了实时数据采集、顺序控制、发电预测及计划、分布式电源管理、制氢负荷管理的目的，达到了自发自用、短时储电、长期储氢、负荷可控的控制要求。

附图说明

图1为本发明一种海上风电综合能源监控系统的系统架构图；

图2为本发明实施例中海上风电综合能源监控系统的流程图；

图3为本发明一种海上风电综合能源监控方法的步骤流程图；

图4为本发明实施例中一种海上风电综合能源监控系统的架构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种海上风电综合能源监控系统的系统架构图，图2为本发明实施例中海上风电综合能源监控系统的流程图。如图1及图2所示，本发明一种海上风电综合能源监控系统，包括：

海上风电机组10，用于接收陆上加氢站的综合能源监控系统主站以及海上制氢站的综合能源监控子站的命令，根据事先约定的控制策略自动调整和控制海上风电场每台机组的能量输出能力，从而最终实现风电场的有功、无功控制。

在本发明具体实施例中，综合能源监控系统主站需要保证风机的安全运行和制氢效益的最大化，主要通过自动发电控制子系统和自动电压控制子系统实现对整个风电场的调度及控制，具体地说，自动发电控制子系统和自动电压控制子系统的实现对象是整个风电场的风电机组的发电量和无功调节，风电机组监控，可通过实现风电机组的有功、无功，参与到整个风电场的自动发电控制子系统和自动电压控制子系统。

海上制氢站20，包括水电解制氢装置、综合能源监控系统子站及配套的电气接入装置，通过接收风电机组产生的电能，在水电解制氢装置的电解槽中产生氢气，并通过分离、干燥、提纯等步骤产出纯度99.99％、压力3.0MPa的高纯氢气，高纯氢气通过加压经管道，送至陆上加氢站，通过综合能源监控系统子站实时采集仪表数据及电气量测数据，根据采集的数据对海上制氢站及海上风电机组实现控制管理。

在本发明中，水电解制氢装置至少包括：水电解槽、氢气纯化装置和氢气压缩机等设备，其所需的淡水由海水淡化装置来净化出淡水，其产生的氧气直接排出大气，由于该水电解制氢装置及其工作原理与现有技术相同，在此不予赘述。

当海上制氢站20需要黑启动时，以UPS作为启动电源，先通过备用的站用储能电池建立直流母线电压进而建立交流母线电压和频率，逐个投入装置自身用电负荷以及模拟风电机组发电系统，之后可按需求投入其它负荷和电解制氢装置，直流母线通过双向DC/AC变流器实现交直流电流转换，其中交流侧为380V交流母线，接有水电解槽、储氢系统用电、UPS电源等，同时在35kV侧接有无功补偿装置；直流侧为220V直流母线，接有备用站用储能电池，具备与380V交流母线双向变流功能。

在本发明中，海上制氢站的综合能源监控系统子站可采用自动调节、顺控和远控操作相结合的控制方式，自动调节包括电解槽和氢、氧分离器的水位控制，顺序控制包括电解槽的投运、停止的控制。

在本发明具体实施例中，综合能源监控系统子站实时采集以下仪表内容：电解槽水位；电解槽温度；氢气发生器出口氢压；制氢站出口露点；制氢站出口氢纯度；制氢站出口氧纯度；车间含氢量；氢气分离器液位；氧气分离器液位等。

综合能源监控系统子站实时采集以下压力内容：干燥装置出口氢气压力；供氢母管压力；水电解制氢装置的氢侧、氧侧压力和氢氧压差；充氮口调节门后压力；过滤器后压力；补水泵出口压力；除盐水出口压力；氢气汇流排减压阀后压力；氢气汇流排压力；氢气压缩机进气、排气压力。

综合能源监控系统子站实时采集以下温度内容：气体(氢气、氧气)出口温度；氢气过滤器温度；环境温度；防火器后氧温度；泵换热器后温度。

根据实时采集的内容，综合能源监控系统子站至少进行下列控制：

(1)所有电磁阀(气动阀)的打开及关闭操作，电气设备的启停控制；

(2)当制氢站出口露点高或含氧量超过规定值时，自动退出制氢站运行，并发出报警信号；

(3)对海水淡化处理各工艺系统(包括海水淡化预处理系统，海水超滤系统等)的所有被控对象进行监控，并完成设备的联锁保护，实现无人值班。

(4)可实时进行无功补偿，维持35kV集电海缆电压。同时，对备用站用储能电池进行充电。

综合能源监控系统子站根据采集的数据，还实现如下报警和联锁信号：

(1)水电解部分:水箱水位高(报警)；水箱水位低(联锁)；电解槽温度高(联锁)；冷却水进口压力(联锁)；碱液循环流量低(联锁)；

(2)氢气及氧气部分：制氢机出口氢压高(联锁)；制氢站出口露点高(联锁)；制氢站出口氢纯度低(联锁)；氧气侧出口含氢量高(联锁)；氢气侧出口含氧量高(联锁)；检漏报警仪越限(联锁)。

陆上加氢站30，包括压缩储氢装置以及综合能源监控系统主站，通过综合能源监控系统主站根据采集的数据对陆上加氢站、海上制氢站及海上风电机组实现控制管理，具体地，通过高压管道获取海上制氢站20传输的高纯氢气，储存在高压储氢瓶组中，通过综合能源监控系统主站实时采集仪表数据、电气量测数据以及风力发电预测数据，综合能源监控主站根据采集的数据对陆上加氢站、海上制氢站及海上风电机组实现控制管理。该压缩储氢装置包括高压氢气贮存单元及氢气减压分配盘，高压储氢系统是将水电解制氢装置经压缩加压后的氢气，储存在高压储氢瓶组中，氢气贮存罐安装在室外，减压分配盘是为了使用户从氢气贮存罐中获得减压后的氢气，并配有安全阀。

需说明的是，在本发明具体实施例中，综合能源监控系统主站设置于陆上加氢站30，对整个陆上加氢站、海上制氢站、风电机组的监控；而综合能源监控系统子站设置在海上制氢站20，包括整个海上制氢站、风电机组的监控(但不包括陆上加氢站)，两者对风电机组的监控是一样，只是权限不同，海上制氢站对风电机组的监控权限大于陆上加氢站对风电机组的监控权限，例如陆上加氢站对A风电机组发出启动命令，但是海上制氢站对A风电机组发出停止命令，这两个命令是冲突的，则以海上制氢站的为准，即A风电机组应该执行停止命令。

在本发明具体实施例中，根据采集的数据，综合能源监控系统主站主要用于：

在启动工况时，综合能源监控系统主站对处于陆上加氢站中的管道和设备进行氮气置换，待氢气系统(陆上加氢站中的管道和设备)中氧气的体积分数≤0.5％且氢气体积分数≤0.4％时，停止氮气置换。氮气置换完成后进行氢气置换，对系统进行氢气置换，待氢气系统中氧气体积分数≤0.4％且氢气体积分数≧99.9％时，氢气系统完成了氢气置换，开启氢气瓶组截止阀，对储氢瓶组提供氢气。

运行过程中，综合能源监控系统主站通过氢气侧漏仪对环境中的氢气浓度进行监测，当环境中氢气浓度超过0.5％时，启动强制通风机排气，当环境中氢气浓度超过1％时，停机检查。当系统中压力值超过安全阀的设定值时，安全阀通过排放管线对氢气进行泄放。

在停机工况时，综合能源监控系统主站关闭氢气瓶组截止阀，对系统管道和设备进行氮气置换，待氢气系统中氧气的体积分数≤0.5％时，停止氮气置换。

综合能源监控系统主站可实时采集氢气储存罐压力和供氢母管压力，以调整氢气储存罐压力和供氢母管压力，并根据采集的压力进行报警，其中，加氢站报警和联锁信号包括：加氢站氢压低(联锁)、加氢站氢压高(联锁)、各氢气储存罐压力高/低(报警)。同时，陆上加氢站的综合能源监控系统主站还包括以下温度检测项目：气体(氢气、氧气)出口温度；氢气过滤器温度；环境温度；防火器后氧温度；泵换热器后温度等，根据检测数据进行报警。

综合能源监控系统主站还具备风机监控功能，实现风电机组的远程控制，包括远程开机、停机、左右偏航、复位等，同时，还可对风电场实时信息进行以下显示：

1)风电场实时功率；正常运行、故障停机、检修等信息；

2)各个风电机组的实时发电以及功率显示；

3)报警事件列表，当预先定义的风场级别的报警事件发生时，报警窗口将会显示出相关报警信息，以及用恰当的方式提醒注意并处理。

4)风机基本信息，包括但不限于：风机经纬度、单机容量、轮毂高度、叶轮直径、功率曲线等。

5)风机实时状态数据，包括但不限于：环境参数：风速、风向、温度、湿度等；电气参数：电压、电流、频率、功率、功率因数、发电量、UPS状态等。

优选地，综合能源监控系统主站还可通过历史数据、实测数据等进行风电场的发电功率预测，配置风电资源监测功能，并配置风力发电功率预测功能。包括但不限于：

(1)根据风功率预测系统的预测数据、风电机组的实时运行数据、制氢负荷特性，安排风电机组发电机组、制氢计划、储能充放电计划。

(2)对海上风电场的无功电压运行进行控制。

综合能源监控系统主站对风电机组和储能系统进行发电管理，包括运行管理、检修状态管理、储能荷电状态管理、主从电源设置等。包括但不限于：

(1)对风电机组和储能系统进行发电管理，包括风电机组管理、储能荷电状态管理等。

(2)对风电机组和储能系统进行检修状态管理，包括检修挂牌、检修时间设置等。

(3)对储能系统的荷电状态进行状态管理，储能荷电状态过高/过低时能够预警。

综合能源监控系统主站根据系统负荷可靠性的要求以及中断供电对系统运行及人身安全、经济损失等因素，对负荷进行分类管理。包括但不限于：

(1)具备根据制氢负荷的实时监测数据对制氢计划进行实时管理。

(2)对氢气进行管理，包括氢气消耗统计、剩余氢气计算和显示、氢气存量预警等。

(3)能对各制氢负荷终端实施限电策略，可包括控制轮次、控制时段、功率定值、电量定值等。

图3为本发明一种海上风电综合能源监控方法的步骤流程图。如图3所示，本发明一种海上风电综合能源监控方法，包括如下步骤：

步骤S1，实时采集仪表数据、电气量测数据以及风力发电预测数据。

在本发明具体实施例中，所采集的仪表数据包括但不限于：除盐水箱水位、碱液箱液位、制氢设备水位、电解槽温度、制氢机出口氢压、制氢站出口露点、制氢站出口氢纯度、碱液循环流量、站内含氢量、气体分离洗涤罐液位、氧中氢、氢中氧、各储氢罐压力等。

其中海上风电综合能源监控主站和子站的数据采集处理单元应满足以下要求：a)采集通道的输入电流范围为4mA～20mA，最大允许误差土0.5％FS；b)监测数据的采样频率为每秒1次；c)显示的监测数据为每分钟数据的平均值；d)具有30天分钟数据平均值的存储容量；e)具有掉电保存数据的功能；f)具有每10分钟向数据处理中心传输一次分钟数据包的功能；g)具有实时报警的功能。h)断电后能够继续工作72小时。仪表数据技术参数表如表1所示：

表1仪表数据技术参数表

序号	通道名称	报警阀值
			1	制氢工作压力	工作压力上限
2	分离器液位	液位差压上限
			3	氢气纯度	氢气含量≥1..5％(体积比)
4	制氢工作温度	工作温度上限
			5	交流工作电压	供电缺相或三相全无
6	交流工作电流	交流工作电流上限
			7	直流工作电压	直流工作电压上限
8	直流工作电流	直流工作电流上限
			9	制氢室氢气泄漏浓度	达到0.4％(体积比)
10	储氢压力	储氢压力上限
			11	储氢室氢气泄漏浓度	达到0.4％(体积比)

其中，上述数据1～11由子站采集；数据3～8，10～11则是主站采集的。

所述电气量测数据(主站采集，但是子站也可以看到)包括但不限于：

1)35kV集电海缆以及风电机组的断路器、隔离开关和接地刀闸的位置信息。

2)风力发电机组、储能电池、制氢负荷的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能质量、频率，同时，风力发电机组、储能电池的有功电量和无功电量。

3)无功补偿装置的三相电压、三相电流、无功功率。

所述风力发电功率预测数据包括但不限于：1)理论功率曲线：资源法理论功率、样板机理论功率、全场机头风速理论功率；2)气象灾害预警模块：台风预警、寒潮预警、冰雹预警；3)发电量预测曲线：提供电力交易用0-4h、0-24h、0-72h、0-168h的发电量预测。

步骤S2，利用陆上加氢站的综合能源监控主站根据采集的数据对陆上加氢站、海上制氢站及海上风电机组实现控制管理。

具体地，步骤S2进一步包括：

步骤S200，在启动工况时，综合能源监控系统主站对管道和设备进行氮气置换，待氢气系统中氧气的体积分数≤0.5％且氢气体积分数≤0.4％时，停止氮气置换。氮气置换完成后进行氢气置换，对系统进行氢气置换，待氢气系统中氧气体积分数≤0.4％且氢气体积分数≧99.9％时，氢气系统完成了氢气置换，开启氢气瓶组截止阀，对储氢瓶组提供氢气。

步骤S201，运行过程中，综合能源监控系统主站通过氢气侧漏仪对环境中的氢气浓度进行监测，当环境中氢气浓度超过0.5％时，启动强制通风机排气，当环境中氢气浓度超过1％时，停机检查。当系统中压力值超过安全阀的设定值时，安全阀通过排放管线对氢气进行泄放。

步骤S202，在停机工况时，综合能源监控系统主站关闭氢气瓶组截止阀，对系统管道和设备进行氮气置换，待氢气系统中氧气的体积分数≤0.5％时，停止氮气置换。

优选地，综合能源监控系统主站根据采集的风电机组的电气量测数据，实现风电机组的远程控制，包括远程开机、停机、左右偏航、复位等。

优选地，综合能源监控系统主站还通过历史数据、实测数据等进行风电场的发电功率预测，配置风电资源监测功能，并配置风力发电功率预测功能，包括但不限于：

(1)根据风功率预测系统的预测数据、风电机组的实时运行数据、制氢负荷特性，安排风电机组发电机组、制氢计划、储能充放电计划。

(2)对海上风电场的无功电压运行进行控制。

优选地，综合能源监控系统主站对风电机组和储能系统进行发电管理，包括运行管理、检修状态管理、储能荷电状态管理、主从电源设置等。包括但不限于：

(1)对风电机组和储能系统进行发电管理，包括风电机组管理、储能荷电状态管理等。

(2)对风电机组和储能系统进行检修状态管理，包括检修挂牌、检修时间设置等。

(3)对储能系统的荷电状态进行状态管理，储能荷电状态过高/过低时能够预警。

优选地，综合能源监控系统主站根据系统负荷可靠性的要求以及中断供电对系统运行及人身安全、经济损失等因素，对负荷进行分类管理，包括但不限于：

(1)具备根据制氢负荷的实时监测数据对制氢计划进行实时管理。

(2)对氢气进行管理，包括氢气消耗统计、剩余氢气计算和显示、氢气存量预警等。

(3)能对各制氢负荷终端实施限电策略，可包括控制轮次、控制时段、功率定值、电量定值等。

步骤S3，利用综合能源监控系统子站根据采集的数据采用自动调节、顺控和远控操作相结合的控制方式实现对海上制氢站的控制管理，自动调节包括电解槽和氢、氧分离器的水位控制，顺序控制包括电解槽的投运、停止的控制，并利用实现对海上风电机组的控制管理。

综合能源监控系统子站可实时采集以下仪表内容：电解槽水位；电解槽温度；氢气发生器出口氢压；制氢站出口露点；制氢站出口氢纯度；制氢站出口氧纯度；车间含氢量；氢气分离器液位；氧气分离器液位等，综合能源监控系统子站还可实时采集以下压力内容：干燥装置出口氢气压力；供氢母管压力；水电解制氢装置的氢侧、氧侧压力和氢氧压差；充氮口调节门后压力；过滤器后压力；补水泵出口压力；除盐水出口压力；氢气汇流排减压阀后压力；氢气汇流排压力；氢气压缩机进气、排气压力(也均为仪表数据)。

具体地，根据上述采集的数据，综合能源监控系统子站至少进行下列控制：

(1)所有电磁阀(气动阀)的打开及关闭操作，电气设备的启停控制；

(2)当制氢站出口露点高或含氧量超过规定值时，自动退出制氢站运行，并发出报警信号；

(3)对海水淡化处理各工艺系统(包括海水淡化预处理系统，海水超滤系统等)的所有被控对象进行监控，并完成设备的联锁保护，实现无人值班。

(4)可实时进行无功补偿，维持35kV集电海缆电压。同时，对备用站用储能电池进行充电。

实施例

在本实施例中，一种海上风电综合能源监控系统的系统典型结构图如图4所示，它可满足风电机组系统接入、电解制氢、海水淡化、储能电池等的集配电需求，基本实现内部电力电量平衡，并实现负荷预测、发电预测、短时功率平衡、经济调度、电能质量管理等功能，达到自发自用，短时储电，长期储氢，负荷可控的控制要求。

在本实施例中，一种海上风电综合能源监控系统至少进行下列控制：海上风电机组、储能电池等电源和水电解制氢、海水淡化等负荷的手动/自动控制；所有电磁阀(气动阀)及泵的控制状态显示，手动/自动的选择和闭锁；当制氢或加氢的出口露点高或含氧量超过规定值时，应自动退出运行，并发出报警信号。

因此，本实施例配置了以下硬件架构：(1)配置实时服务器、历史服务器、工作站、交换机/路由器等主要设备以及打印机、对时等。(2)包含数据采集、数据管理、网络通信、报表及权限等模块。(3)支持接收北斗、GPS信号对时。(4)可支持光纤、网络及无线通信。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种海上风电综合能源监控系统，包括：

海上风电机组，用于接收陆上加氢站的综合能源监控系统主站与海上制氢站的综合能源监控系统子站的命令，根据事先约定的控制策略自动调整和控制海上风电场每台机组的能量输出能力，从而最终实现风电场的有功、无功控制；

海上制氢站，通过接收所述海上风电机组产生的电能，在水电解制氢装置的电解槽中产生氢气，产出高纯氢气通过加压经管道，送至陆上加氢站，利用综合能源监控系统子站实时采集仪表数据及电气量测数据，根据采集的数据对海上制氢站及海上风电机组实现控制管理；

陆上加氢站，用于通过高压管道获取所述海上制氢站传输的高纯氢气，并储存在高压储氢瓶组中，通过综合能源监控系统主站实时采集仪表数据、电气量测数据以及风力发电预测数据，通过综合能源监控主站根据采集的数据对陆上加氢站、海上制氢站及海上风电机组实现控制管理。

2.如权利要求1所述的一种海上风电综合能源监控系统，其特征在于，所述综合能源监控系统子站实时采集包括但不限于电解槽水位、电解槽温度、氢气发生器出口氢压、制氢站出口露点、制氢站出口氢纯度、制氢站出口氧纯度、车间含氢量、氢气分离器液位、氧气分离器液位的仪表数据以及包括但不限于干燥装置出口氢气压力、供氢母管压力、水电解制氢装置的氢侧、氧侧压力和氢氧压差、充氮口调节门后压力、过滤器后压力、补水泵出口压力、除盐水出口压力、氢气汇流排减压阀后压力、氢气汇流排压力、氢气压缩机进气、排气压力的仪表数据。

3.如权利要求2所述的一种海上风电综合能源监控系统，其特征在于，所述综合能源监控系统子站根据采集的数据进行如下控制：

控制所有电磁阀的打开及关闭操作以及电气设备的启停；

当制氢站出口露点高或含氧量超过规定值时，自动退出制氢站运行，并发出报警信号；

对海水淡化处理各工艺系统的所有被控对象进行监控，完成设备的联锁保护；

实时进行无功补偿，维持35kV集电海缆电压，并对备用站用储能电池进行充电。

4.如权利要求3所述的一种海上风电综合能源监控系统，其特征在于，所述综合能源监控系统子站根据采集的数据对水电解制氢装置的水电解部分与氢气及氧气部分实现报警和联锁。

5.如权利要求2所述的一种海上风电综合能源监控系统，其特征在于，所述综合能源监控系统主站用于：

在启动工况时，所述综合能源监控系统主站对管道和设备进行氮气置换和氢气置换；

运行过程中，所述综合能源监控系统主站通过对环境中的环境浓度监测，根据监测结果进行控制处理；

在停机工况时，所述综合能源监控系统主站关闭氢气瓶组截止阀，对系统管道和设备进行氮气置换。

6.如权利要求5所述的一种海上风电综合能源监控系统，其特征在于，在启动工况时，综合能源监控系统主站对管道和设备进行氮气置换，待氢气系统中氧气的体积分数小于预设值且氢气体积分数小于预设值时，停止氮气置换；氮气置换完成后进行氢气置换，对系统进行氢气置换，待氢气系统中氧气体积分数小于预设值且氢气体积分数大于预设值时，氢气系统完成了氢气置换，开启氢气瓶组截止阀，对储氢瓶组提供氢气。

7.如权利要求5所述的一种海上风电综合能源监控系统，其特征在于：运行过程中，所述综合能源监控系统主站通过氢气侧漏仪对环境中的氢气浓度进行监测，当环境中氢气浓度超过预设值时，启动强制通风机排气，当环境中氢气浓度超过预设值时，停机检查；当系统中压力值超过安全阀的设定值时，安全阀通过排放管线对氢气进行泄放。

8.如权利要求5所述的一种海上风电综合能源监控系统，其特征在于：所述综合能源监控系统主站根据采集的风电机组的电气量测数据，实现风电机组的远程控制。

9.如权利要求5所述的一种海上风电综合能源监控系统，其特征在于：所述综合能源监控系统主站还通过历史数据、实测数据进行风电场的发电功率预测，配置风电资源监测功能，并配置风力发电功率预测功能。

10.一种海上风电综合能源监控方法，包括如下步骤：

步骤S1，实时采集仪表数据、电气量测数据以及风力发电预测数据；

步骤S2，利用陆上加氢站的综合能源监控主站根据采集的数据对陆上加氢站、海上制氢站及海上风电机组实现控制管理；

步骤S3，利用综合能源监控系统子站根据采集的数据采用自动调节、顺控和远控操作相结合的控制方式实现对海上制氢站及海上风电机组的控制。

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