[發明專利]海上石油平臺的集成式儲能系統，其電池單元及控制方法

在審

• 申請號: 202110385731.2
• 申請日: 2021-04-10
• 公開（公告）號: CN113193550A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 郭駿;張昊;劉進輝;邱銀鋒;裴徐良;劉萍;魏澈;李強;劉國鋒;歐陽俊;倪先鋒;毛峰超;黃猛;韓應發;梁強;萬光芬;車久瑋;王凱藤;劉煉;劉為玉;宋偉;孟慶瑩
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司;中海油能源發展裝備技術有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24;H02J3/32;H02J13/00;A62C3/16;A62C37/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉同欣

本發明公開了一種海上石油平臺的集成式儲能系統，其電池單元及控制方法，所述系統包括多個電池單元和逆變升壓單元；所述電池單元包括蓄電池，BMS和電池消防系統；多個電池單元集成在一個電池單元箱體內；所述逆變升壓單元，包括EMS，多個儲能逆變器、多個升壓變壓器、中壓開關柜、消防報警系統及冷卻系統；所述逆變升壓單元集成在一個箱體內。本發明還公開了應用于集成式儲能系統的電池單元及控制方法。本發明通過分別將電池單元和逆變升壓單元集成在一個箱體內，便于運維和安裝。同時控制方法能夠在系統在電網發生低頻振蕩或機組運行接近靜穩態極限時按需要快速輸出或吸收功率，有效提高海上作業平臺電網運行可靠性。

技術領域

本發明屬于電化學儲能領域，具體涉及一種海上石油平臺的集成式儲能系統，其電池單元及控制方法。

背景技術

海上石油平臺電力系統是海洋石油開采作業中的一個重要組成部分，它為整個資源開采過程提供必需的能源和動力。通過對電力系統的全面監控和有效的管理方能保證電力系統的安全運行，保證海上石油的順利開采。中海油上游生產設施屬于離岸設施，供電主要靠燃氣透平機組，與陸地電網沒有電氣聯系，屬于典型的孤島電網，孤島電網存在系統動/靜穩定性較差、運行經濟型較差的問題在海上平臺電力系統中也普遍存在。

在現有技術中，通常采用部分機組進行調頻工作，但存在慣性大、爬坡速率慢、調頻時限長等缺點，無法在短時間內完成系統調頻需求，嚴重甚至可能導致系統失穩，帶來不可估量的經濟損失。為解決上述問題，采用響應速度快、靈活性高的儲能系統，利用其能量的雙向流動性，當電力系統頻率發生相應變化時，儲能系統接收上層調度指令，進行對電能的吸收和釋放從而調節系統頻率。

另外，鑒于海上石油平臺的外部環境，現有的海上石油平臺的儲能系統易受海水侵蝕，影響電池及儲能系統的工作，而且其結構零散，不便于安裝與運維。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種適用于與陸地沒有電氣聯系的孤島電網的集成式儲能系統。所述儲能系統包括能量管理系統(EMS)、電池系統、儲能雙向變流器、變壓器等關鍵設備，并配置儲能協調控制器用于部署儲能柔性控制策略，配合海上石油平臺現有電力系統協同工作。同時通過儲能控制方法，實現所述儲能系統的智能監控，能耗評估，系統最優化調度等智能化調度策略，嵌入海上平臺智能供電系統控制策略，使系統在電網發生低頻振蕩或機組運行接近靜穩態極限時，接受控制系統指令，先于機組自身勵磁、調頻系統動作，按需要快速輸出或吸收功率，平抑頻率振蕩，有效提高海上作業平臺電網運行可靠性。

本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種海上石油平臺的集成式儲能系統，包括：

多個電池單元，所述電池單元包括蓄電池，電池管理系統(BMS)和電池消防系統，所述蓄電池與所述電池管理系統電連接；多個電池單元集成在一個電池單元箱體內；

逆變升壓單元，包括能源管理系統(EMS)，多個儲能逆變器(PCS)、多個升壓變壓器、中壓開關柜、消防報警系統及冷卻系統；所述EMS用于控制儲能系統能量調度及通信，所述儲能逆變器和所述EMS連接；所述消防報警系統用于火災發生時以聲或光的形式通知整個石油平臺；所述冷卻系統分為低壓艙冷卻子系統和高壓艙冷卻子系統，所述兩個子系統之間使用隔板間隔為兩個艙室；所述消防報警系統及冷卻系統外部配置隔離散熱系統，防止海水及空氣進入所述逆變升壓單元；所述中壓開關柜一側與所述升壓變壓器連接，另一側與發電機組出線母線連接；所述逆變升壓單元集成在一個箱體內；

各所述儲能逆變器的一側與一個所述電池單元連接，另一側并聯后匯入直流母線；所述直線母線的另一側連接所述升壓變壓器；以及

電力線，用于在各單元之間傳輸電力。

進一步的，所述電池單元和逆變升壓單元均為集裝箱式結構，所述集裝箱的外壁均填充復合氧化鋁毯保溫層。