CN114552614A - 一种利用储能电池的海上风电输送方法 - Google Patents

一种利用储能电池的海上风电输送方法 Download PDF

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蔡国伟
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许韦华
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Abstract

本发明公开了一种利用储能电池的海上风电输送方法,具体步骤如下：步骤S1：根据预测风速计算海上风电机组输出功率Pw(t)；步骤S2：根据储能电池的荷电状态，用风电对储能电池充电；步骤S3：根据轮船运输成本，利用船舶将电池输送到换电站，采用上述一种利用储能电池的海上风电输送方法，利用海上风电直接给储能电池充电，并用轮船运输电池到换电站，有效地解决了海上风电运输至陆地困难的问题，避免了跨海域传输维护成本高、建设困难等难题。

Description

一种利用储能电池的海上风电输送方法
技术领域
本发明涉及海上风电工程技术领域，尤其是涉及一种利用储能电池的海上风电输送方法。
背景技术
为降低碳排放量，大力发展清洁能源是加快实现该目标的重要途径之一。我国具有丰富的海上风能资源，并且海上风电具有投资成本低，风能资源稳定、年发电利用小时数高以及节省占用土地面积等优势，使得海上风电迅速发展。截至2020年底，中国的海上风电装机容量为9.96GW，新增容量超过 3GW，占全球新增容量的50.45％，我国已经成为海上风电累计装机容量第二大国。
虽然海上风电优势突出，但是电能输送至陆地的成本、维护等问题仍然是发展的重点和难点。海底电缆的建设困难，维护成本高，输送线路长，急需一种新的经济高效的方法解决风电输送问题。相比于海底电缆，利用储能电池将风能输送大陆，可减少电能输送的运行维护费用。同时，储能电池可接入电网提高电能质量，并且为城市中的电动汽车提供能源，有效促进清洁能源发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用储能电池的海上风电输送方法，解决了现有技术中存在的海上风电输送难度高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用储能电池的海上风电输送方法, 具体步骤如下：
步骤S1：根据预测风速计算海上风电机组输出功率Pw(t)；
步骤S2：根据储能电池的荷电状态，用风电对储能电池充电；
步骤S3：根据轮船运输成本，利用船舶将电池输送到换电站。
进一步的，步骤S1具体如下：
步骤S11：计算预测风速，计算公式如下：
v(t)＝vc(t)+μ (1)
其中：vc(t)为海上实际风速，单位为m/s，
μ为风速预测误差，单位为m/s；
步骤S12：计算海上风电机组的风电输出功率Pw(t)，计算公式如下：
Figure BDA0003474159680000021
其中：vi为海上风电机组的切入风速，单位为m/s；
vn为海上风电机组的额定风速，单位为m/s；
vo为海上风电机组的切出风速，单位为m/s；
Pn为海上风电机组的额定功率，单位为kW；
P w(t)为海上风电机组的风电输出功率，单位为kW。
进一步的，步骤S2具体如下：
步骤S21：计算电池荷电状态SOC(t)，计算公式如下：
Figure BDA0003474159680000022
其中：ε为电池自放电率；
ηch为电池充电效率；
Δt为1个采样时段，单位为h；
SOC(t)为t时刻的电池荷电状态；
Cb为储能电池容量，单位为A·h；
步骤S22：通过判断SOC(t)的荷电状态判断电池充能状态，当SOC(t)不为1 时，则持续充电；当SOC(t)为1时，则此电池已为满状态，将为下个电池充电；
步骤S23：计算一天充满电池个数Ns，计算公式如下：
Figure BDA0003474159680000031
式中：Δti为时间尺度，单位为h；
floor()为向下取整函数。
进一步的，步骤S3具体如下：
步骤S31：计算轮船单次运输最大电池数：
Figure BDA0003474159680000032
其中：Nc为单次运输电池个数，单位为个；
Vs为单次运输最大体积，单位为m3；
V为单个电池体积，单位为m3；
Ws为单次运输最大重量，单位为kg；
W为单个电池重量，单位为kg；
步骤S32：计算一天内产出电池所需轮船运输次数：
Figure BDA0003474159680000033
其中：ceil()为向上取整函数；
nc为运输次数，单位为个；
步骤S33：根据燃料消耗成本和人工成本计算船舶运输成本，
M＝(Mp+Mc)nc (7)
其中：M为轮船运输成本，单位为元；
Mp为单次人工成本，单位为元；
Mc为单次燃料成本，单位为元。
因此，本发明采用上述一种利用储能电池的海上风电输送方法，利用海上风电直接给储能电池充电，并用轮船运输电池到换电站，有效地解决了海上风电运输至陆地困难的问题，避免了跨海域传输维护成本高、建设困难等难题。电池储能可以接入电网提升电能质量，同时可以为城市中电动汽车提供能源。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种利用储能电池的海上风电输送方法流程图；
图2为本发明原理结构示意图。
具体实施方式
实施例
一种利用储能电池的海上风电输送方法,具体步骤如下：
步骤S1：根据预测风速计算海上风电机组输出功率Pw(t)。
步骤S11：计算预测风速，计算公式如下：
v(t)＝vc(t)+μ (1)
其中：vc(t)为海上实际风速，单位为m/s，
μ为风速预测误差，单位为m/s。
步骤S12：计算海上风电机组的风电输出功率Pw(t)，计算公式如下：
Figure BDA0003474159680000041
其中：vi为海上风电机组的切入风速，单位为m/s；
vn为海上风电机组的额定风速，单位为m/s；
vo为海上风电机组的切出风速，单位为m/s；
Pn为海上风电机组的额定功率，单位为kW；
P w(t)为海上风电机组的风电输出功率，单位为kW。
步骤S2：根据储能电池的荷电状态，用风电对储能电池充电。
步骤S21：计算电池荷电状态SOC(t)，计算公式如下：
Figure BDA0003474159680000051
其中：ε为电池自放电率；
ηch为电池充电效率；
Δt为1个采样时段，单位为h；
SOC(t)为t时刻的电池荷电状态；
Cb为储能电池容量，单位为A·h。
步骤S22：通过判断SOC(t)的荷电状态判断电池充能状态，当SOC(t)不为1 时，则持续充电；当SOC(t)为1时，则此电池已为满状态，将为下个电池充电。
步骤S23：计算一天充满电池个数Ns，计算公式如下：
Figure BDA0003474159680000052
式中：Δti为时间尺度，单位为h；
floor()为向下取整函数。
步骤S3：根据轮船运输成本，利用船舶将电池输送到换电站。
步骤S31：计算轮船单次运输最大电池数：
Figure BDA0003474159680000053
其中：Nc为单次运输电池个数，单位为个；
Vs为单次运输最大体积，单位为m3；
V为单个电池体积，单位为m3；
Ws为单次运输最大重量，单位为kg；
W为单个电池重量，单位为kg。
步骤S32：计算一天内产出电池所需轮船运输次数：
Figure BDA0003474159680000061
其中：ceil()为向上取整函数；
nc为运输次数，单位为个。
步骤S33：根据燃料消耗成本和人工成本计算船舶运输成本，
M＝(Mp+Mc)nc (7)
其中：M为轮船运输成本，单位为元；
Mp为单次人工成本，单位为元；
Mc为单次燃料成本，单位为元。
因此，本发明采用上述一种利用储能电池的海上风电输送方法，利用海上风电直接给储能电池充电，并用轮船运输电池到换电站，有效地解决了海上风电运输至陆地困难的问题，避免了跨海域传输维护成本高、建设困难等难题。电池储能可以接入电网提升电能质量，同时可以为城市中电动汽车提供能源。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种利用储能电池的海上风电输送方法,其特征在于，具体步骤如下：
步骤S1：根据预测风速计算海上风电机组输出功率Pw(t)；
步骤S2：根据储能电池的荷电状态，用风电对储能电池充电；
步骤S3：根据轮船运输成本，利用船舶将电池输送到换电站。
2.根据权利要求1所述的一种利用储能电池的海上风电输送方法，其特征在于，步骤S1具体如下：
步骤S11：计算预测风速，计算公式如下：
v(t)＝vc(t)+μ (1)
其中：vc(t)为海上实际风速，单位为m/s，
μ为风速预测误差，单位为m/s；
步骤S12：计算海上风电机组的风电输出功率Pw(t)，计算公式如下：
Figure RE-FDA0003593503030000011
其中：vi为海上风电机组的切入风速，单位为m/s；
vn为海上风电机组的额定风速，单位为m/s；
vo为海上风电机组的切出风速，单位为m/s；
Pn为海上风电机组的额定功率，单位为kW；
Pw(t)为海上风电机组的风电输出功率，单位为kW。
3.根据权利要求1所述的一种利用储能电池的海上风电输送方法，其特征在于，步骤S2具体如下：
步骤S21：计算电池荷电状态SOC(t)，计算公式如下：
Figure RE-FDA0003593503030000012
其中：ε为电池自放电率；
ηch为电池充电效率；
△t为1个采样时段，单位为h；
SOC(t)为t时刻的电池荷电状态；
Cb为储能电池容量，单位为A·h；
步骤S22：通过判断SOC(t)的荷电状态判断电池充能状态，当SOC(t)不为1时，则持续充电；当SOC(t)为1时，则此电池已为满状态，将为下个电池充电；
步骤S23：计算一天充满电池个数Ns，计算公式如下：
Figure RE-FDA0003593503030000021
式中：△ti为时间尺度，单位为h；
floor( )为向下取整函数。
4.根据权利要求1所述的一种利用储能电池的海上风电输送方法，其特征在于，步骤S3具体如下：
步骤S31：计算轮船单次运输最大电池数：
Figure RE-FDA0003593503030000022
其中：Nc为单次运输电池个数，单位为个；
Vs为单次运输最大体积，单位为m3；
V为单个电池体积，单位为m3；
Ws为单次运输最大重量，单位为kg；
W为单个电池重量，单位为kg；
步骤S32：计算一天内产出电池所需轮船运输次数：
Figure RE-FDA0003593503030000023
其中：ceil( )为向上取整函数；
nc为运输次数，单位为个；
步骤S33：根据燃料消耗成本和人工成本计算船舶运输成本，
M＝(Mp+Mc)nc (7)
其中：M为轮船运输成本，单位为元；
Mp为单次人工成本，单位为元；
Mc为单次燃料成本，单位为元。
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