CN217642741U - 一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于钻井平台技术领域，公开了一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，包括：电池簇、双向DCAC变换器、双向DCDC变换器、第一直流断路器、第二直流断路器、交流断路器和旁路开关；从电池簇接口引出两条支路；直流支路，依次连接双向DCDC变换器和第一直流断路器，在双向DCDC变换器和第一直流断路器两端跨接有第二直流断路器，在第一直流断路器和第二直流断路器的后端连接至直流充电桩或钻井平台的直流母线；交流支路，依次通过双向DCAC变换器、变压器和交流断路器连接至柴油发电机输出交流母线、市电或交流负载；变压器和交流断路器两端跨接有旁路开关。本实用新型能够适应钻井平台供电系统，提高储能利用率。

Description

一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置

技术领域

本实用新型属于钻井平台技术领域，尤其涉及一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置。

背景技术

目前在钻井平台中采用柴油发电机组作为动力电源，柴油发电机通过整流和逆变调整成相应的电压等级输送给钻井平台中各用电设备进行供电。柴油消耗量大，随着油价攀升，使得钻井作业成本越来越高，且污染环境。为了保证柴油发电机组的安全稳定向钻井平台供电，可以通过接入储能电池，来保证其稳定性。

钻井平台供电系统中具有多种电压等级和交直流供电方式，常规的储能系统在接入钻井平台时仅能够接入其中一个点，充放电方式单一，无法有效利用钻井平台中各处电能充电，也无法有效为钻井平台中各类负载有效供电，极大限制了储能装置的使用适用性。

实用新型内容

为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，能够适应钻井平台供电系统中具有多种电压等级和交直流供电方式，提高储能利用率，有效利用钻井平台中各处电能充电，有效为钻井平台中各类负载供电。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，包括：电池簇、双向DC-AC变换器、双向DC-DC变换器、第一直流断路器、第二直流断路器、交流断路器、旁路开关和变压器；从所述电池簇接口引出两条支路，两条支路分别为交流支路和直流支路；

所述直流支路，所述直流支路，依次连接双向DC-DC变换器和第一直流断路器，在双向DC-DC变换器和第一直流断路器两端跨接有第二直流断路器，在第一直流断路器和第二直流断路器的后端连接至直流充电桩或钻井平台的直流母线；

所述交流支路，依次通过双向DC-AC变换器、变压器和交流断路器连接至柴油发电机输出交流母线、市电或交流负载；变压器和交流断路器两端跨接有旁路开关。

进一步的是，在所述交流断路器后端设置有交流插接口。

进一步的是，在所述第一直流断路器和第二直流断路器的后端设置有直流插接口。

进一步的是，还包括BMS电池管理系统，所述BMS电池管理系统与电池簇电连接。

进一步的是，还包括EMS能量管理系统，所述EMS能量管理系统分别与BMS电池管理系统、双向DC-AC变换器和双向DC-DC变换器电连接。

进一步的是，还包括本地控制终端，本地控制终端与所述EMS能量管理系统电连接。

采用本技术方案的有益效果：

本实用新型通过重构储能装置的整流逆变回路，提供了多种充放电方式，大大提高储能使用的灵活性，能够适应钻井平台供电系统中具有多种电压等级和交直流供电方式，提高储能利用率，有效利用钻井平台中各处电能充电，有效为钻井平台中各类负载供电。

本实用新型可用多种电压等级的交流充电。例如：可利用380V充电，这种方式较为容易获取电能；也可以用600V进行充电，这种方式可以将市电接入钻井平台的电送到用柴发供电的平台使用，可以节能。

本实用新型还可以采用直流充电桩对储能装置进行充电，这种方式容易实现。当具有直流电源时，比如利用钻井平台直流母线，可以通过DC/DC变换装置，对储能装置进行充电控制。同样，在储能装置放电时，也能输出多种规格的电压等级。

附图说明

图1 为本实用新型的一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置的结构示意图；

其中，1是电池簇，2是双向DC-AC变换器，3是双向DC-DC变换器，4是第一直流断路器，5是第二直流断路器，6是交流断路器，7是旁路开关，8是变压器，9是交流插接口，10是直流插接口。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

在本实施例中，参见图1所示，一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，包括：电池簇1、双向DC-AC变换器2、双向DC-DC变换器3、第一直流断路器4、第二直流断路器5、交流断路器6、旁路开关7和变压器8；从所述电池簇1接口引出两条支路，两条支路分别为交流支路和直流支路；

所述直流支路，依次连接双向DC-DC变换器3和第一直流断路器4，在双向DC-DC变换器3和第一直流断路器4两端跨接有第二直流断路器5，在第一直流断路器4和第二直流断路器5的后端连接至直流充电桩或钻井平台的直流母线；利用双向DC-DC变换器3调节电压等级，通过第一直流断路器4和第二直流断路器完成工况切换；

所述交流支路，依次通过双向DC-AC变换器2、变压器8和交流断路器6连接至柴油发电机输出交流母线、市网或交流负载；变压器8和交流断路器6两端跨接有旁路开关7；利用双向DC-AC变换器2进行交直流转换，利用变压器调节电压等级，通过交流断路器6和旁路开关7完成工况切换。

作为上述实施例的优化方案，在所述交流断路器6后端设置有交流插接口9，便于插接柴油发电机输出交流母线或市电。

在所述第一直流断路器4后端设置有直流插接口10，便于插接直流充电桩和钻井平台的直流母线。

作为上述实施例的优化方案，还包括BMS电池管理系统，所述BMS电池管理系统与电池簇1电连接，利用BMS电池管理系统管理及维护电池簇1中各个电池单体，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

还包括EMS能量管理系统，所述EMS能量管理系统分别与BMS电池管理系统、双向DC-AC变换器2和双向DC-DC变换器3电连接，利用EMS能量管理系统中的能量管理策略调整BMS电池管理系统、双向DC-AC变换器2和双向DC-DC变换器3的工况，从而调整电池簇1的充放电工况。

还包括本地控制终端，本地控制终端与所述EMS能量管理系统电连接，利用本地控制终端向EMS能量管理系统设置管理指令，调整EMS能量管理系统的能量管理策略。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

1. 充电方式一，采用直流充电桩给电池簇1充电。充电时，交流断路器6分闸，旁路开关7分闸，第二直流断路器5合闸，第一直流断路器4分闸，通过直流插接口10与直流充电桩的充电枪相连，直流插接口10的数量根据充电功率来匹配；这种充电方式，充电电流大小和充电模式由充电桩来控制。

2. 充电方式二，接入钻井平台的直流母线给电池簇1充电。充电时，交流断路器6分闸，旁路开关7分闸，第一直流断路器4合闸，第二直流断路器5分闸，通过直流插接口10与钻井平台的直流母线，直流插接口10的数量根据充电功率来匹配；这种充电方式，充电电流大小和充电模式由双向DC-DC变换器3来控制。

3. 充电方式三，采用市网380V交流给储能充电。充电时，交流断路器6分闸，旁路开关7合闸，第二直流断路器5分闸，第一直流断路器4分闸，通过交流插接口9与市网380V交流电源连接，交流插接口9的数量根据充电功率来匹配；这种充电方式，充电电流大小和充电模式由双向DC-AC变换器2来控制。

4. 充电方式四，采用柴油发电机输出600V交流给储能充电。充电时，交流断路器6合闸，旁路开关7分闸，第二直流断路器5分闸，第一直流断路器4分闸，通过交流插接口9与600V交流连接，交流插接口9的数量根据充电功率来匹配；这种充电方式，充电电流大小和充电模式由双向DC-AC变换器2来控制。

5. 放电方式一，可调直流放电。放电时，交流断路器6分闸，旁路开关7分闸，第二直流断路器5分闸，第一直流断路器4合闸，通过直流插接口10与钻井平台直流母线连接，直流插接口10接入的数量根据放电功率来选择；这种放电方式，放电电流、电压、放电模式由双向DC-DC变换器3来控制。

6. 放电方式二，电池簇1给380V交流负载供电。放电时，交流断路器6分闸，旁路开关7合闸，第二直流断路器5分闸，第一直流断路器4分闸，通过交流插接口9与380V交流负载连接，交流插接口9的接入数量根据放电功率来选择；这种放电方式，放电电流大小由双向DC-AC变换器2来控制。

7. 放电方式三，电池簇1给600V交流负载供电。放电时，交流断路器6合闸，旁路开关7分闸，第二直流断路器5分闸，第一直流断路器4分闸，通过交流插接口9与380V交流负载连接，交流插接口9的接入数量根据放电功率来选择；这种放电方式，放电电流大小由双向DC-AC变换器2来控制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，其特征在于，包括：电池簇（1）、双向DC-AC变换器（2）、双向DC-DC变换器（3）、第一直流断路器（4）、第二直流断路器（5）、交流断路器（6）、旁路开关（7）和变压器（8）；从所述电池簇（1）接口引出两条支路，两条支路分别为交流支路和直流支路；

所述直流支路，依次连接双向DC-DC变换器（3）和第一直流断路器（4），在双向DC-DC变换器（3）和第一直流断路器（4）两端跨接有第二直流断路器（5），在第一直流断路器（4）和第二直流断路器（5）的后端连接至直流充电桩或钻井平台的直流母线；

所述交流支路，依次通过双向DC-AC变换器（2）、变压器（8）和交流断路器（6）连接至柴油发电机输出交流母线、市电或交流负载；变压器（8）和交流断路器（6）两端跨接有旁路开关（7）。

2.根据权利要求1所述的一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，其特征在于，在所述交流断路器（6）后端设置有交流插接口（9）。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，其特征在于，在所述第一直流断路器（4）和第二直流断路器(5)的后端设置有直流插接口（10）。

4.根据权利要求1所述的一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，其特征在于，还包括BMS电池管理系统，所述BMS电池管理系统与电池簇（1）电连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，其特征在于，还包括EMS能量管理系统，所述EMS能量管理系统分别与BMS电池管理系统、双向DC-AC变换器（2）和双向DC-DC变换器（3）电连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于钻井平台供电的交直流混合储能装置，其特征在于，还包括本地控制终端，本地控制终端与所述EMS能量管理系统电连接。

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