一种利用储能电池的海上风电输送方法

1.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：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.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。
5.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：
6.步骤s1：根据预测风速计算海上风电机组输出功率pw(t)；
7.步骤s2：根据储能电池的荷电状态，用风电对储能电池充电；
8.步骤s3：根据轮船运输成本，利用船舶将电池输送到换电站。
9.进一步的，步骤s1具体如下：
10.步骤s11：计算预测风速，计算公式如下：
11.v(t)＝vc(t) μ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
12.其中：vc(t)为海上实际风速，单位为m/s，
13.μ为风速预测误差，单位为m/s；
14.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：
[0015][0016]
其中：vi为海上风电机组的切入风速，单位为m/s；
[0017]
vn为海上风电机组的额定风速，单位为m/s；
[0018]
vo为海上风电机组的切出风速，单位为m/s；
[0019]
pn为海上风电机组的额定功率，单位为kw；
[0020]
p w(t)为海上风电机组的风电输出功率，单位为kw。
[0021]
进一步的，步骤s2具体如下：
[0022]
步骤s21：计算电池荷电状态soc(t)，计算公式如下：
[0023][0024]
其中：ε为电池自放电率；
[0025]
η
ch
为电池充电效率；
[0026]
δt为1个采样时段，单位为h；
[0027]
soc(t)为t时刻的电池荷电状态；
[0028]
cb为储能电池容量，单位为a
·
h；
[0029]
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；
[0030]
步骤s23：计算一天充满电池个数ns，计算公式如下：
[0031][0032]
式中：δti为时间尺度，单位为h；
[0033]
floor()为向下取整函数。
[0034]
进一步的，步骤s3具体如下：
[0035]
步骤s31：计算轮船单次运输最大电池数：
[0036][0037]
其中：nc为单次运输电池个数，单位为个；
[0038]vs
为单次运输最大体积，单位为m3；
[0039]
v为单个电池体积，单位为m3；
[0040]ws
为单次运输最大重量，单位为kg；
[0041]
w为单个电池重量，单位为kg；
[0042]
步骤s32：计算一天内产出电池所需轮船运输次数：
[0043][0044]
其中：ceil()为向上取整函数；
[0045]
nc为运输次数，单位为个；
[0046]
步骤s33：根据燃料消耗成本和人工成本计算船舶运输成本，
[0047]
m＝(m
p
mc)ncꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0048]
其中：m为轮船运输成本，单位为元；
[0049]mp
为单次人工成本，单位为元；
[0050]
mc为单次燃料成本，单位为元。
[0051]
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。
[0052]
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
[0053]
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；
[0054]
图2为本发明原理结构示意图。
具体实施方式
[0055]
实施例
[0056]
一种利用储能电池的海上风电输送方法,具体步骤如下：
[0057]
步骤s1：根据预测风速计算海上风电机组输出功率pw(t)。
[0058]
步骤s11：计算预测风速，计算公式如下：
[0059]
v(t)＝vc(t) μ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0060]
其中：vc(t)为海上实际风速，单位为m/s，
[0061]
μ为风速预测误差，单位为m/s。
[0062]
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：
[0063][0064]
其中：vi为海上风电机组的切入风速，单位为m/s；
[0065]
vn为海上风电机组的额定风速，单位为m/s；
[0066]
vo为海上风电机组的切出风速，单位为m/s；
[0067]
pn为海上风电机组的额定功率，单位为kw；
[0068]
p w(t)为海上风电机组的风电输出功率，单位为kw。
[0069]
步骤s2：根据储能电池的荷电状态，用风电对储能电池充电。
[0070]
步骤s21：计算电池荷电状态soc(t)，计算公式如下：
[0071][0072]
其中：ε为电池自放电率；
[0073]
η
ch
为电池充电效率；
[0074]
δt为1个采样时段，单位为h；
[0075]
soc(t)为t时刻的电池荷电状态；
[0076]
cb为储能电池容量，单位为a
·
h。
[0077]
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。
[0078]
步骤s23：计算一天充满电池个数ns，计算公式如下：
[0079][0080]
式中：δti为时间尺度，单位为h；
[0081]
floor()为向下取整函数。
[0082]
步骤s3：根据轮船运输成本，利用船舶将电池输送到换电站。
[0083]
步骤s31：计算轮船单次运输最大电池数：
[0084][0085]
其中：nc为单次运输电池个数，单位为个；
[0086]vs
为单次运输最大体积，单位为m3；
[0087]
v为单个电池体积，单位为m3；
[0088]ws
为单次运输最大重量，单位为kg；
[0089]
w为单个电池重量，单位为kg。
[0090]
步骤s32：计算一天内产出电池所需轮船运输次数：
[0091][0092]
其中：ceil()为向上取整函数；
[0093]
nc为运输次数，单位为个。
[0094]
步骤s33：根据燃料消耗成本和人工成本计算船舶运输成本，
[0095]
m＝(m
p
mc)ncꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0096]
其中：m为轮船运输成本，单位为元；
[0097]mp
为单次人工成本，单位为元；
[0098]
mc为单次燃料成本，单位为元。
[0099]
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。
[0100]
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。