[發明專利]一種波浪能發電裝置能量轉換分層優化控制系統和方法

在審

• 申請號: 202011424248.2
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112539134A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 梁崇淦;劉石;王紅星;劉志剛;楊毅;孟金嶺;易斌;冉旺
• 申請（專利權）人: 南方電網電力科技股份有限公司
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蘇云輝

1.一種波浪能發電裝置能量轉換分層優化控制系統，其特征在于，包括自上而下連接的分層控制層、功能控制層和功能實現層；

所述分層控制層，用于接收海島微電網的電能調度指令，對所述功能控制層進行管控和將波浪能發電裝置的實時運行狀況上送到海島微電網的監控系統；

所述功能控制層，用于接收所述分層控制層的控制指令和所述功能實現層上送的控制狀態數據，對所述功能實現層進行管控；

所述功能實現層包括波浪能俘獲系統控制單元、液壓能量轉換系統控制單元和電能變換系統控制單元；

所述波浪能俘獲系統控制單元，用于基于波浪能-液壓能最優阻尼匹配原則，根據波浪數據自動調節液壓蓄能壓力，在大浪狀態下通過加大液壓蓄能壓力來提高吸波浮體受到的阻尼，在小浪狀態下減小液壓蓄能壓力來降低吸波浮體受到的阻尼；

所述液壓能量轉換系統控制單元，用于對變排量液壓馬達的排量閥門進行控制，根據液壓蓄能壓力確定啟動液壓馬達的數量，并根據功率輸出指令調節液壓馬達的輸出排量；

所述電能變換系統控制單元，用于根據所述功能控制層的功率輸出指令控制波浪能發電裝置電能變換系統的電能輸出，通過變流器和儲能系統的配合對波浪能發電裝置電能變換系統的電能質量和功率特性進行控制。

2.根據權利要求1所述的波浪能發電裝置能量轉換分層優化控制系統，其特征在于，所述功能實現層還包括結構應力監測單元和裝置傾斜監測單元；

所述結構應力監測單元，用于對波浪能發電裝置結構的受力情況進行監測，將惡劣海況下的波浪能發電裝置結構受力異常狀況進行告警，并上送波浪能發電裝置的結構安全狀況；

所述裝置傾斜監測單元，用于對波浪能發電裝置在海面的漂浮平衡狀況進行監測，將惡劣海況下波浪能發電裝置整體平衡異常狀況進行告警，并上送波浪能發電裝置的平衡安全狀況。

3.根據權利要求2所述的波浪能發電裝置能量轉換分層優化控制系統，其特征在于，所述功能實現層還包括消防監控單元和溫濕監控單元；

所述消防監控單元，用于對波浪能發電裝置的消防系統進行監控，上送所述消防系統的監控數據，并在所述消防系統異常時進行告警；

所述溫濕監控單元，用于對波浪能發電裝置的艙室溫濕度進行監控，上送所述溫濕監控數據，并在所述艙室溫濕異常時進行告警。

4.根據權利要求3所述的波浪能發電裝置能量轉換分層優化控制系統，其特征在于，所述功能實現層還包括閉路電視監控單元和視頻存儲單元；

所述閉路電視監控單元，用于獲取設置在波浪能發電裝置關鍵位置處的監控攝像頭采集的圖像和視頻數據；

所述視頻存儲單元，用于存儲所述圖像和視頻數據。

5.根據權利要求4所述的波浪能發電裝置能量轉換分層優化控制系統，其特征在于，所述功能控制層包括智能能量監控模塊、裝置結構安全監控模塊、消防與溫濕監控模塊和閉路電視監控模塊；

所述智能能量監控模塊用于管理所述波浪能俘獲系統控制單元、所述液壓能量轉換系統控制單元和所述電能變換系統控制單元；

所述裝置結構安全監控模塊用于管理所述結構應力監測單元和所述裝置傾斜監測單元；

所述消防與溫濕監控模塊用于管理所述消防監控單元和所述溫濕監控單元；

所述閉路電視監控模塊用于管理所述閉路電視監控單元和所述視頻存儲單元。

6.一種波浪能發電裝置能量轉換分層優化控制方法，其特征在于，包括：

接收海島微電網的電能調度指令；

獲取波浪數據，基于波浪能-液壓能最優阻尼匹配原則，根據所述波浪數據和所述電能調度指令自動調節液壓蓄能壓力，在大浪狀態下通過加大液壓蓄能壓力來提高吸波浮體受到的阻尼，在小浪狀態下減小液壓蓄能壓力來降低吸波浮體受到的阻尼；

根據所述液壓蓄能壓力控制啟動液壓馬達的數量，并根據所述電能調度指令的功率輸出指令調節液壓馬達的輸出排量；

根據所述功率輸出指令控制波浪能發電裝置電能變換系統的電能輸出，通過變流器和儲能系統的配合對波浪能發電裝置電能變換系統的電能質量和功率特性進行控制；

將所述波浪能發電裝置的實時運行狀況上送到海島微電網的監控系統。