CN115498687A - 半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统和运行方法 - Google Patents

半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统和运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统和运行方法，通过融合多种可再生能源的多能互补，耦合波浪能发电系统、风能发电系统、太阳能光伏发电系统，在有限的空间内充分高效的利用海上能源；合理配置母线电压，控制系统内电能的转换次数和效率，在满足系统供电需求的前提下减少了系统损耗，实现了在半潜式海洋平台上的交流向直流输送电力或直流向交流输送电力的功能。本发明采用储能系统储存回收波浪能发电系统、组合式垂直轴风机发电系统、柔性太阳能光伏发电系统发出的负载过剩电力，实现了容量在100KW·h以上的电能储存管理；通过新能源发电技术对海上多种可再生能源进行集成利用，提高了资源利用率，保证了供电的可靠性。

Description

半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统和运行方法
技术领域
本发明属于智能电网技术领域，具体涉及半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统和运行方法。
背景技术
随着海洋开发建设规模的不断扩大，海洋平台的用电负荷逐步增加，单独使用燃气供电的方法将难以满足用电需求。
不同于陆上结构和环境，海上半潜式平台通常为孤岛系统，其电网接入利用能源供能可以节约燃料，降低运行成本，但海上半潜式平台本身的负载功率具有一定的随机性和波动性，其他能源的引入可能会给发电机组的控制带来巨大挑战，并且单一能源可能存在转换效率不足、电能输出不稳定和利用率较低等缺点。对于海上大型结构物来说，海上风能、太阳能、波浪能等多种可再生能源储量丰富，风能和太阳能是最具代表性的两种可再生能源，面对能源危机，各国积极推动利用风力发电机和光伏发电机将风能和太阳能转化为电能。随着科学技术的飞速发展，风力发电技术已经可以通过调节发电机组的桨距和功率转速来最大可能实现风能捕捉，同时光伏行业也实现了第三代钙钛矿太阳能板的量产使用，在提高发电量和电能质量的同时，大大降低了成本。而波浪能作为海洋能的主要能量形态之一，在远离海岸线的海洋深处，波浪会产生巨大的能量，如果能将海浪及其他水波的动能转化为驱动叶轮旋转的机械能，再转化成电能等其它能源，可以有效缓解能源短缺问题并减少超远程能源输送过程中的环境污染，是一条不错的技术路线。
充分利用海上弃风、弃光和海浪，结合新能源发电技术，对保护海洋生态环境，降低海洋平台运营成本，促进我国环境可持续发展有重要意义。
另一方面，交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分。各种分布式电源、储能装置和负载根据各自的输出特性灵活分配到交直流微电网中。多能互补微网是指通过电网对多种能源进行综合管理。目前，传统的电/热/冷负荷分配方式无法实现能源的高效清洁利用，因此考虑将电/热/冷多能互补技术与各种供能设备的合理配置相结合。多能互补微电网发电系统不是简单地将太阳能、风能、燃气或石油发电机、水力发电机等能源组合成一个微电网进行发电。它需要整合多种能源，以弥补半潜式海洋平台单一能源的限制。在增加发电量、稳定发电效果的同时，最大限度地利用可再生能源。
传统的电力输送对近远海半潜式平台的能源供给损耗过大，对环境存在影响；半潜式海洋平台的电网对海上能源利用不足，存在利用效率低，利用能源单一的问题；海洋平台单一的清洁能源结构发电具有转换效率不足、功率输出不稳定等缺点。
基于上述要求，需要实现在半潜式海洋平台上的交流向直流变换输送电力，或直流向交流输送电力，并且进行可靠的运行控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统和运行方法，用于实现在半潜式海洋平台上的交流向直流变换输送电力或直流向交流输送电力的功能。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，包括发电装置、逆变器、综合控制箱、储能模组和负载模块；发电装置包括波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置；逆变器包括第一AC/DC逆变器、第一DC/DC逆变器、第二AC/DC逆变器、第二DC/DC逆变器、第三DC/DC逆变器、DC/AC逆变器；
波浪能发电装置依次连接第一AC/DC逆变器和第一DC/DC逆变器；组合式垂直轴风机发电装置依次连接第二AC/DC逆变器和第二DC/DC逆变器；柔性太阳能光伏发电装置连接第三DC/DC逆变器；第一DC/DC逆变器、第二DC/DC逆变器和第三DC/DC逆变器的输出端并联接入综合控制箱；综合控制箱分别连接储能模组和负载模块；AC/DC逆变器、DC/DC逆变器和综合控制箱内部的三相整流器用于对波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置和组合式垂直轴风机发电装置的输出电压进行稳压、调压及恒流处理；综合控制箱还用于将处理后的电压输出给储能模组充电，或把波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置和组合式垂直轴风机发电装置的输出电压另路逆变对负载模块进行供电；
储能模组通过DC/AC逆变器连接负载模块，用于通过DC/AC逆变器和锁相变频将直流电转换成符合并网要求的交流电，接入电能计量表计量电量后向负载模块并网输电。
按上述方案，还包括继电器开关；继电器开关包括第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关和第四继电器开关；波浪能发电装置通过第一继电器开关连接第一AC/DC逆变器；组合式垂直轴风机发电装置通过第二继电器开关连接第二AC/DC逆变器；柔性太阳能光伏发电装置通过第三继电器开关连接第三DC/DC逆变器；综合控制箱通过第四继电器开关连接储能模组；
继电器开关用于在发电装置产生的电量超过继电器线圈的阀值时接收综合控制箱的反馈，暂时中断或减缓部分发电装置的运行。
按上述方案，波浪能发电装置采用多架环绕布置在半潜式海洋平台周围的可升降阵列振荡浮子发电装置；每架可升降阵列振荡浮子发电装置搭载多个捕能浮子；捕能浮子用于利用半潜式海洋平台进行多点吸能，并将机械能传递给同轴的发电机进行发电。
按上述方案，组合式垂直轴风机发电装置采用多台轴对称布置在半潜式海洋平台顶部的风力发电机组；组合式风机上半部的S型垂直轴风机用于提供启动力矩，下半部的H型垂直轴风机用于高效发电，使任意方向的风带动叶片转动；组合式垂直轴风机发电装置依靠带蓄电器的风轮转动方式传递所捕获的风能，在复杂情况下平缓不稳定的风能，稳定系统内电路。
按上述方案，柔性太阳能光伏发电装置采用可弯曲的光合硅能单晶半柔性太阳能板，布置在半潜式海洋平台表面，用于减少障碍物遮挡、最大面积地收集太阳能，提高光伏发电的能源利用效率。
按上述方案，综合控制箱采用集成了管理系统的芯片处理器，用于采集、处理、分析外界信息和内部信息，协调控制系统内电源，最大限度地提高能源利用效率，避免储能模组频繁充放电以及出现过放状况，延长储能模组的使用寿命，提高系统的经济性；充放电控制模组用于应对电源负载波动，维持系统的稳定性，使直流母线输出电压偏差低于±10％，并确保发电装置、储能模组与负载模块之间的能量平衡，输出电压和频率稳定；
外界信息包括气象信息、水资源信息；内部信息包括负载用电信息、储能模组电量信息、逆变器电气信息和继电器开合信息；
负载模块为半潜式海洋平台的生活作业系统，用于接收综合控制箱分配的电能并输送给各施工作业结构和生活电路；
还包括双向逆变器，用于连接综合控制箱和负载模块；
还包括外接在综合控制箱上的显示屏，用于供操作人员实时观测发电能源数据。
按上述方案，还包括BMS智能电池管理模块，BMS智能电池管理模块分别连接综合控制箱的充放电控制模组和储能模组，BMS智能电池管理模块包括充放电保护模块、均衡控制模块、电流检测模块、容量控制模块、实时数据管理模块；
充放电保护模块用于以储能端电压为参考参数控制储能模组的充放电模式，对储能模组进行充放电管理与保护；储能模组的充放电模式包括充电模式、空闲模式和放电模式；
均衡控制模块用于设置输入过压保护上限值防止储能模组充电过压；
电流检测模块用于在储能模组充电电流过大时投入卸荷电路限流保护；
容量控制模块用于在储能模组的电量达到设定上限时根据收到的反馈信号停止对储能模组充电；
实时数据管理模块用于实时监测储能模组的状态、实时调整充电电压与电流，在半潜式海洋平台需要启动作业系统时通过逆变器转换电能供负载使用，以及检测蓄电池端电压和电流并判断是否启动断电保护以防止储储能模组深度放电；
BMS智能电池管理模块还用于电气设备控制、数据信息采集和处理、电压电流监测反馈、故障警告、数据库管理和人机交互，以维护微电网的稳定运行，提升微电网中供电源的电能利用效率，保障微电网输出电能质量。
按上述方案，储能模组包括分组管理的蓄电池；蓄电池采用48V 200Ah锂电池；蓄电池用于通过逆变为交流负载供电或直接为直流负载供电，还通过存储发电装置产生的电能实现电能缓冲的目的，当海上能源不足且蓄电池电能充足时，将多余电能提供给负载或输送给电网。
基于半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统的运行方法，包括以下步骤：
S0：搭建半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统；包括发电装置、逆变器、综合控制箱、储能模组和负载模块；发电装置包括波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置；逆变器包括第一AC/DC逆变器、第一DC/DC逆变器、第二AC/DC逆变器、第二DC/DC逆变器、第三DC/DC逆变器、DC/AC逆变器；
波浪能发电装置依次连接第一AC/DC逆变器和第一DC/DC逆变器；组合式垂直轴风机发电装置依次连接第二AC/DC逆变器和第二DC/DC逆变器；柔性太阳能光伏发电装置连接第三DC/DC逆变器；第一DC/DC逆变器、第二DC/DC逆变器和第三DC/DC逆变器的输出端并联接入综合控制箱；综合控制箱分别连接储能模组和负载模块；储能模组通过DC/AC逆变器连接负载模块；
还包括继电器开关；继电器开关包括第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关和第四继电器开关；
波浪能发电装置通过第一继电器开关连接第一AC/DC逆变器；组合式垂直轴风机发电装置通过第二继电器开关连接第二AC/DC逆变器；柔性太阳能光伏发电装置通过第三继电器开关连接第三DC/DC逆变器；综合控制箱通过第四继电器开关连接储能模组；
定义半潜式海洋平台在海上运行时的天气包括白天的晴朗有风、晴朗无风、阴雨有风和阴雨无风，以及晚上的阴雨有风和阴雨无风；
定义晴朗是使太阳能板正常发挥光伏效应、输出稳定电能的最小光照强度；
定义有风是使风力发电机组有效运转且输出稳定电能的最小风力，默认在有风条件下的波浪能充足；
S1：当天气为晴朗有风时，发电装置均处于全功率运行状态；发电装置的继电器开关均闭合，经综合控制箱判断：
当储能模组电能不足时，闭合第四继电器开关使发电装置输出电能对储能模组充电；
当锂电池组电能充足时，断开第四继电器开关；
当负载模块耗电过大至发电装置输出电能无法供应充足电能时，控制储能模组输出电能经过DC/AC逆变器调压、稳压、逆变后为负载模块提供交流电；
S2：当天气为晴朗无风时，闭合第三继电器开关和第四继电器开关使柔性太阳能光伏发电装置输出电能为储能模组充电或为负载供电；
S3：当天气为阴雨有风时，断开第三继电器，闭合第一继电器开关和第二继电器开关使波浪能发电装置和组合式垂直轴风机发电装置联合供电，保证储能模组处于满电状态；闭合第四继电器开关使波浪能发电装置和组合式垂直轴风机发电装置通过调压、逆变后为负载模块提供交流电；
S4：当天气为阴雨无风时，断开所有的发电装置，收缩组合式垂直轴风机发电装置的柔性叶片，使发电系统处于停止近乎运行状态；在保证半潜式海洋平台的基本电力供应正常的情况下使用储能模组为负载模块提供交流电；若储能模组也处于馈电状态则闭合第一继电器开关，使波浪能发电装置为半潜式海洋平台的基本通信设备供电。
进一步的，还包括以下步骤：在未知天气的情况下，以波浪能发电装置为电源输出主力，通过综合控制箱最大限度的利用柔性太阳能光伏发电装置和组合式垂直轴风机发电装置。
本发明的有益效果为：
1.本发明的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统和运行方法，通过融合多种可再生能源的多能互补，在有限的空间内充分且高效的利用海上能源，把波浪能发电系统、风能发电系统、太阳能光伏发电系统进行耦合；合理配置母线电压，控制系统内AC/DC和DC/DC的转换次数和效率，在满足系统供电需求的前提下减少了系统损耗，实现了在半潜式海洋平台上的交流向直流变换输送电力或直流向交流输送电力的功能。
2.本发明克服了近远海平台的电能输送损耗过大，单一结构发电转换效率不足、功率输出不稳定和海洋清洁能源利用率较低等缺点；控制系统统一进行管理和维护，运行成本低、能源利用率高、功率输出稳定。
3.本发明解决了单一发电系统存在的问题，为系统实现提供了完整的技术方案：采用储能系统储存回收波浪能发电系统、组合式垂直轴风机发电系统、柔性太阳能光伏发电系统发出的负载过剩电力，通过新能源发电技术对海上多种可再生能源进行集成利用，提高了资源利用率，大大减小了不同可再生能源在不同时间、空间、环境气候条件中的所占比例对发电系统的影响，保证了供电的可靠性。
4.本发明当三种发电装置的发电量不足以提供负载用电需求时，利用储能模组将电能输送给负载，解决了能源的稳定性和高效利用问题；实现了容量在100KW·h以上的电能储存管理，实现了对电能的有效、充分利用。
附图说明
图1是本发明实施例的功能框图。
图2是本发明实施例的储能模块的功能框图。
图3是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，本发明的实施例包括波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置、综合控制箱、BMS智能管理模块、储能模组、BMS管理模块以及负载模块。
波浪能发电装置和组合式垂直轴风机发电装置直接在其后连接各自对应的AC/DC逆变器，AC/DC逆变器进一步连接DC/DC逆变器，柔性太阳能光伏发电装置则直接与DC/DC逆变器相连，三种发电装置并联组合后与综合控制箱连接，综合控制箱连接储能模组和负载模块。
在本实施例中，波浪能发电装置采用八架环绕布置在半潜式海洋平台周围的可升降阵列振荡浮子发电装置，每架波浪能发电装置搭载多个捕能浮子，利用半潜式海洋平台作为大尺寸海洋结构物的优点，进行多点吸能，最大程度提高波浪能的利用效率，浮子将机械能传递给同轴的发电机进行发电；
组合式垂直轴风机发电装置采用八台轴对称布置在半潜式海洋平台顶部，组合式风机上半部的S型垂直轴风机提供启动力矩，下半部的H型垂直轴风机实现高效发电，任意方向的风都能够带动叶片转动，依靠带蓄电器的风轮转动方式传递所捕获的风能，可以在复杂情况下平缓不稳定的风能，使系统内电路系统稳定。
柔性太阳能光伏发电装置采用新型的光合硅能36V300W单晶半柔性太阳能板，这种太阳能板具有可弯曲性，发电效率高，重量轻的优点，更适合布置在半潜式海洋平台表面，且能够减少障碍物遮挡，最大面积地收集太阳能，提高光伏发电的能源利用效率。
储能模组设备之一为48V 200Ah锂电池组，采用分组管理的方式解决了过量充放电的问题并降低了充放电次数，蓄电池通过逆变为交流负载供电或者直接为直流负载供电，整个蓄电池储电部分达到了电能缓冲的目的。
锂电池用于存储几种发电装置所产生的电能，当海上能源不足且锂电池组电能充足时，电池组充满电后的多余电能除了可以向负载供电外，还有向电网输送电量的功能。
负载为整个平台的生活作业系统，由综合控制箱进行电能分配后，输送给各施工作业结构和生活电路。
综合控制箱内通过双向逆变器与所述负载电连接。
综合控制箱内设有充放电控制模组。
综合控制箱内可对外界和内部信息进行采集，包括气象信息、水资源信息、负载用电信息、储能模组电量信息、逆变器电气信息、继电器开合信息等，将数据进行处理分析后，通过合理的控制策略，实现系统内电源的协调控制，最大限度地提高能源利用效率，避免蓄电池储能模块频繁充放电以及出现过放状况，延长使用寿命，提高微电网系统的经济性。
综合控制箱外接有显示屏以实时观测发电能源数据。
综合控制箱能够应对较大的电源负载波动，维持系统的稳定性，使直流母线输出电压偏差应低于±10％，并确保发电装置、储能模组与负载之间的能量平衡，输出电压和频率稳定。
能波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置的输出电压，通过AC/DC和DC/DC逆变器及综合控制箱内部的三相整流器进行稳压、调压及恒流处理，输出为稳定电压，通过综合控制箱给储能模组充电，三套发电装置在必要时可通过综合控制箱另路逆变为合适负载的电能对负载进行供电。
参照附图2，储能模组还电连接有智能电池管理模块(BMS)，对储能模组进行充放电保护的同时，还能够监测储能模组的状态，综合控制箱内设有充放电控制模组，充放电控制模组与智能电池管理模块相连接后控制储能模块的充放电，储能模块的控制策略以储能端电压为主要参考参数，控制储能模组选择充电模式、空闲模式、放电模式的一种，在过程中随时监测储能模块状态，实时调整充电电压与电流，当储能模块电量达到设定的上限时，智能电池管理模块根据接收到的反馈信号停止充电；如果在某时刻半潜式海洋平台需要启动作业系统时，控制储能模块电能通过逆变器转换为合适的交流电供负载使用。
储能模组的充放电控制策略能够避免储能模组充电不足、深度放电等现象。当储能模组充电电流过大时，投入卸荷电路限流保护；为防止储能模组充电过压，设置输入过压保护上限值；为防止储储能模组出现深度放电现象，通过检测蓄电池端电压、电流判定是否启动断电保护。
智能电池管理模块具备电气设备控制、数据信息采集和处理、电压电流监测反馈、故障警告、数据库管理、人机交互等基本功能。以此维护微电网的稳定运行，提升微电网中供电源的电能利用效率，保障微电网输出电能质量。
储能模组通过DC/AC逆变器与负载电连接，储能模组并网输送电能，通过DC/AC逆变器和锁相变频后，将DC电转换成符合并网要求的AC电，接入电能计量表计量电量后并网输电。
波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置的输出端分别设有继电器开关，发电装置的输出端连接继电器开关后，再通过逆变器连接控制箱；其中控制箱与储能电池组之间，连接充放电管理智能系统，对储能蓄电池组进行充放电管理与保护，当发电装置所产生的电量足够大时，超过继电器线圈的阀值时，综合控制箱反馈继电器开关，暂时中断或减缓部分发电装置的运行。
控制箱可使用集成了管理系统的芯片处理器，外接有触控显示屏，以实时观测管理发电能源数据。
参见图3，本发明的风光水储多能互补微电网系统具备应对海上变化莫测的气候和昼夜变化的能力。当海洋平台在海上运行时时，可能遇到晴朗有风、晴朗无风、阴雨有风、阴雨无风四种主要天气，晚上则会遇到阴雨有风、阴雨无风两种天气。对晴朗的定义是可以使太阳能板正常发挥光伏效应输出稳定电能的最小光照强度；有风则定义为使风力发电机组有效运转且输出稳定电能的最小风力，默认在有风条件下的波浪能充足。下面将结合附图3详细阐述本发明微电网系统受天气影响，各发电装置受综合控制箱调节工作的原理。
当天气为晴朗有风时，三种发电装置处于全功率运行状态。三总发电装置的继电器闭合，波浪能发电装置、组合式垂直轴风机发电装置输出的交流电经AC/DC整流，再与光柔性太阳能光伏发电装置经DC/DC调压后输入综合控制箱。控制器分别与储能模组和负载连接，当储能模组电能不足时，与储能模组相连的继电器开关闭合，对储能模组充电。当锂电池组电能充足时，断开相连的继电器。当半潜式海洋平台负载模块耗电过大，直接发电无法供应充足电能时，储能模组输出的电能经过DC/AC调压、稳压、逆变后为负载提供交流电。
当天气为晴朗无风时，发电装置处于半功率运行状态，主要依靠光伏发电系统相连的继电器闭合，为储能模组充电或负载供电，并保证储能模组电量充足。
当天气为阴雨有风时，光伏发电系统相连的继电器断开，波浪能发电装置和组合式垂直轴风机发电装置联合供电，可保证储能模组处于满电状态，两种发电装置通过AC/DC和DC/DC的调压、逆变后，发电装置经过综合控制箱调配为负载提供交流电。
当天气为阴雨无风时，三种发电装置的继电器可均断开，组合式垂直轴风机发电装置的柔性叶片收缩，发电系统处于停止近乎运行状态，此时可在保证半潜式海洋平台基本电力供应正常的情况下使用储能模组为负载提供交流电。若储能模组也处于馈电状态则将波浪能发电装置继电器闭合，为半潜式海洋平台基本通信设备供电。
考虑到发电装置间的互补特性，组合式垂直轴风机发电装置与光伏发电装置具有间歇性，波浪能电源发电连续性相对更好，因此微电网以波浪能电源为主力输出电源，并在此基础上通过综合控制箱的调配策略最大限度的利用收缩控制风机发电装置与光伏发电装置。
与储能模组相连接的DC/AC逆变器，是AC/DC双向逆变装置将DC电或储能电池组输出的DC电转换成负载适用的AC电，其转换后的AC电压，并再经过变压器，转变成高压电向高压电网输送电能。此DC/AC逆变转换，根据电网输送电压和电流要求进行转换，确保对电网的安全平稳输电，根据负载端适应电压要求为220V/380V或其他电压，确保并联微网不受冲击。
本发明采用储能系统将波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置发出的多余负载用电需求的电量出储存起来，当发电量不足以提供负载用电需求时向负载输送电能，以解决能源的稳定性和高效利用问题。此方案可实现100KW·h以上容量的电能储存管理，实现电能的有效充分利用；集成了多种可再生能源的多能互补，在有限的空间内充分且高效的利用海上能源，把波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置进行耦合；克服单一发电装置运行带来的电能输出稳定性差和供给不足的问题，并由控制系统统一管理和维护，运行成本低、能源利用率高、电能输出稳定；合理配置母线电压，控制系统内AC/DC和DC/DC的转换次数和效率，在满足系统供电需求的前提下系统损耗较低。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，其特征在于：包括发电装置、逆变器、综合控制箱、储能模组和负载模块；
发电装置包括波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置；
逆变器包括第一AC/DC逆变器、第一DC/DC逆变器、第二AC/DC逆变器、第二DC/DC逆变器、第三DC/DC逆变器、DC/AC逆变器；
波浪能发电装置依次连接第一AC/DC逆变器和第一DC/DC逆变器；组合式垂直轴风机发电装置依次连接第二AC/DC逆变器和第二DC/DC逆变器；柔性太阳能光伏发电装置连接第三DC/DC逆变器；第一DC/DC逆变器、第二DC/DC逆变器和第三DC/DC逆变器的输出端并联接入综合控制箱；综合控制箱分别连接储能模组和负载模块；AC/DC逆变器、DC/DC逆变器和综合控制箱内部的三相整流器用于对波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置和组合式垂直轴风机发电装置的输出电压进行稳压、调压及恒流处理；综合控制箱还用于将处理后的电压输出给储能模组充电，或把波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置和组合式垂直轴风机发电装置的输出电压另路逆变对负载模块进行供电；
储能模组通过DC/AC逆变器连接负载模块，用于通过DC/AC逆变器和锁相变频将直流电转换成符合并网要求的交流电，接入电能计量表计量电量后向负载模块并网输电。
2.根据权利要求1所述的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，其特征在于：还包括继电器开关；
继电器开关包括第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关和第四继电器开关；
波浪能发电装置通过第一继电器开关连接第一AC/DC逆变器；
组合式垂直轴风机发电装置通过第二继电器开关连接第二AC/DC逆变器；
柔性太阳能光伏发电装置通过第三继电器开关连接第三DC/DC逆变器；
综合控制箱通过第四继电器开关连接储能模组；
继电器开关用于在发电装置产生的电量超过继电器线圈的阀值时接收综合控制箱的反馈，暂时中断或减缓部分发电装置的运行。
3.根据权利要求1所述的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，其特征在于：波浪能发电装置采用多架环绕布置在半潜式海洋平台周围的可升降阵列振荡浮子发电装置；每架可升降阵列振荡浮子发电装置搭载多个捕能浮子；捕能浮子用于利用半潜式海洋平台进行多点吸能，并将机械能传递给同轴的发电机进行发电。
4.根据权利要求1所述的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，其特征在于：组合式垂直轴风机发电装置采用多台轴对称布置在半潜式海洋平台顶部的风力发电机组；组合式风机上半部的S型垂直轴风机用于提供启动力矩，下半部的H型垂直轴风机用于高效发电，使任意方向的风带动叶片转动；组合式垂直轴风机发电装置依靠带蓄电器的风轮转动方式传递所捕获的风能，在复杂情况下平缓不稳定的风能，稳定系统内电路。
5.根据权利要求1所述的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，其特征在于：柔性太阳能光伏发电装置采用可弯曲的光合硅能单晶半柔性太阳能板，布置在半潜式海洋平台表面，用于减少障碍物遮挡、最大面积地收集太阳能，提高光伏发电的能源利用效率。
6.根据权利要求1所述的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，其特征在于：综合控制箱采用集成了管理系统的芯片处理器，用于采集、处理、分析外界信息和内部信息，协调控制系统内电源，最大限度地提高能源利用效率，避免储能模组频繁充放电以及出现过放状况，延长储能模组的使用寿命，提高系统的经济性；充放电控制模组用于应对电源负载波动，维持系统的稳定性，使直流母线输出电压偏差低于±10％，并确保发电装置、储能模组与负载模块之间的能量平衡，输出电压和频率稳定；
外界信息包括气象信息、水资源信息；内部信息包括负载用电信息、储能模组电量信息、逆变器电气信息和继电器开合信息；
负载模块为半潜式海洋平台的生活作业系统，用于接收综合控制箱分配的电能并输送给各施工作业结构和生活电路；
还包括双向逆变器，用于连接综合控制箱和负载模块；
还包括外接在综合控制箱上的显示屏，用于供操作人员实时观测发电能源数据。
7.根据权利要求1所述的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，其特征在于：还包括BMS智能电池管理模块，BMS智能电池管理模块分别连接综合控制箱的充放电控制模组和储能模组，BMS智能电池管理模块包括充放电保护模块、均衡控制模块、电流检测模块、容量控制模块、实时数据管理模块；
充放电保护模块用于以储能端电压为参考参数控制储能模组的充放电模式，对储能模组进行充放电管理与保护；储能模组的充放电模式包括充电模式、空闲模式和放电模式；
均衡控制模块用于设置输入过压保护上限值防止储能模组充电过压；
电流检测模块用于在储能模组充电电流过大时投入卸荷电路限流保护；
容量控制模块用于在储能模组的电量达到设定上限时根据收到的反馈信号停止对储能模组充电；
实时数据管理模块用于实时监测储能模组的状态、实时调整充电电压与电流，在半潜式海洋平台需要启动作业系统时通过逆变器转换电能供负载使用，以及检测蓄电池端电压和电流并判断是否启动断电保护以防止储储能模组深度放电；
BMS智能电池管理模块还用于电气设备控制、数据信息采集和处理、电压电流监测反馈、故障警告、数据库管理和人机交互，以维护微电网的稳定运行，提升微电网中供电源的电能利用效率，保障微电网输出电能质量。
8.根据权利要求1所述的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统，其特征在于：储能模组包括分组管理的蓄电池；蓄电池采用48V 200Ah锂电池；蓄电池用于通过逆变为交流负载供电或直接为直流负载供电，还通过存储发电装置产生的电能实现电能缓冲的目的，当海上能源不足且蓄电池电能充足时，将多余电能提供给负载或输送给电网。
9.基于权利要求1至8中任意一项所述的半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统的运行方法，其特征在于：包括以下步骤：
S0：搭建半潜式海洋平台风光水储多能互补供电系统；包括发电装置、逆变器、综合控制箱、储能模组和负载模块；发电装置包括波浪能发电装置、柔性太阳能光伏发电装置、组合式垂直轴风机发电装置；逆变器包括第一AC/DC逆变器、第一DC/DC逆变器、第二AC/DC逆变器、第二DC/DC逆变器、第三DC/DC逆变器、DC/AC逆变器；
波浪能发电装置依次连接第一AC/DC逆变器和第一DC/DC逆变器；组合式垂直轴风机发电装置依次连接第二AC/DC逆变器和第二DC/DC逆变器；柔性太阳能光伏发电装置连接第三DC/DC逆变器；第一DC/DC逆变器、第二DC/DC逆变器和第三DC/DC逆变器的输出端并联接入综合控制箱；综合控制箱分别连接储能模组和负载模块；储能模组通过DC/AC逆变器连接负载模块；
还包括继电器开关；继电器开关包括第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关和第四继电器开关；
波浪能发电装置通过第一继电器开关连接第一AC/DC逆变器；组合式垂直轴风机发电装置通过第二继电器开关连接第二AC/DC逆变器；柔性太阳能光伏发电装置通过第三继电器开关连接第三DC/DC逆变器；综合控制箱通过第四继电器开关连接储能模组；
定义半潜式海洋平台在海上运行时的天气包括白天的晴朗有风、晴朗无风、阴雨有风和阴雨无风，以及晚上的阴雨有风和阴雨无风；
定义晴朗是使太阳能板正常发挥光伏效应、输出稳定电能的最小光照强度；
定义有风是使风力发电机组有效运转且输出稳定电能的最小风力，默认在有风条件下的波浪能充足；
S1：当天气为晴朗有风时，发电装置均处于全功率运行状态；发电装置的继电器开关均闭合，经综合控制箱判断：
当储能模组电能不足时，闭合第四继电器开关使发电装置输出电能对储能模组充电；
当锂电池组电能充足时，断开第四继电器开关；
当负载模块耗电过大至发电装置输出电能无法供应充足电能时，控制储能模组输出电能经过DC/AC逆变器调压、稳压、逆变后为负载模块提供交流电；
S2：当天气为晴朗无风时，闭合第三继电器开关和第四继电器开关使柔性太阳能光伏发电装置输出电能为储能模组充电或为负载供电；
S3：当天气为阴雨有风时，断开第三继电器，闭合第一继电器开关和第二继电器开关使波浪能发电装置和组合式垂直轴风机发电装置联合供电，保证储能模组处于满电状态；闭合第四继电器开关使波浪能发电装置和组合式垂直轴风机发电装置通过调压、逆变后为负载模块提供交流电；
S4：当天气为阴雨无风时，断开所有的发电装置，收缩组合式垂直轴风机发电装置的柔性叶片，使发电系统处于停止近乎运行状态；在保证半潜式海洋平台的基本电力供应正常的情况下使用储能模组为负载模块提供交流电；若储能模组也处于馈电状态则闭合第一继电器开关，使波浪能发电装置为半潜式海洋平台的基本通信设备供电。
10.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于：还包括以下步骤：在未知天气的情况下，以波浪能发电装置为电源输出主力，通过综合控制箱最大限度的利用柔性太阳能光伏发电装置和组合式垂直轴风机发电装置。
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