一种海上风电系统及其运行方法与流程

本发明涉及海上风电，具体涉及一种海上风电系统及其运行方法。

背景技术：

1、目前，海上风电正处于快速发展的阶段，成为清洁能源领域的关键组成部分，海上风电技术逐步成熟，项目规模不断扩大，成本也在逐步下降，促使其在全球范围内得到广泛应用。

2、然而海上风电系统面临以下两大主要问题，一是海上风电的电力消纳问题，海上风电场通常远离陆地，将电力输送回陆地并接入电网，技术难度大，同时，由于海上风电的发电量不稳定，也给电力市场的调度和交易带来了一定的困难,弃风率是主要问题；二是海域资源问题，由于海上风电场的建设需要占据一定的海域面积，而海域的利用又涉及到多个方面，如渔业、航运、生态保护等，海域单一建设海上风电会使得海域资源利用效率不高，因此海上风电的海域资源争夺成为海上风电开发的主要瓶颈之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种海上风电系统及其运行方法，以解决海上风电系统的电力消纳和海域利用问题。

2、第一方面，本发明提供了一种海上风电系统，该系统包括：海上风力发电机、海洋数据中心、海洋牧场、海上平台，海缆以及岸站；海上风力发电机和海上平台设置在海平面之上，海洋牧场设置在海洋内，海洋数据中心设置在海底；海上风力发电机、海洋数据中心和海洋牧场在风电机套筒中通过电缆连接；海上平台、岸站和风电机套筒之间通过海缆连接；其中，

3、海洋数据中心，用于利用设备余热为海洋牧场提供热量；

4、海上风力发电机，用于为海洋数据中心和海洋牧场供电，并将富余电力输送经过海上平台传输给岸站。

5、本实施例提供的一种海上风电系统，海上风力发电机、海洋数据中心和海洋牧场在风电机套筒中通过电缆连接，海洋数据中心、海洋牧场和海上风电设施共用平台以及基础设施，最大程度降低建设成本，提高资源利用率和经济效益，并且，海洋数据中心作为耗电大员，就地消纳海上风电，实现从电力到算力的价值跃迁，为沿海地区输送绿色算力，同时海洋数据中心产生的余热可为海洋牧场供热，结合海上风力发电机产生的电力，可以实现海洋牧场的高效率环境控制，提高能源利用效率；其次，海上风力发电机和海上平台设置在海平面之上，海洋牧场设置在海洋内，海洋数据中心设置在海底，可以实现海域利用从‘平面’时代进入‘立体’时代，实现一海多用，最大程度提高海域利用效率。

6、在一种可选的实施方式中，还包括：发电电源；

7、发电电源，与海上平台和风电机套筒通过海缆连接，用于当海上风力发电机的风力发电电量小于海洋数据中心的耗电量和海洋牧场的总耗电量之和时，为海洋数据中心和海洋牧场供电。

8、本实施例提供的一种海上风电系统，将发电电源作为后备供电电源，保证了海上数据中心和海洋牧场的正常运行。

9、在一种可选的实施方式中，还包括：储能设备；

10、储能设备，设置在风电机套筒内，与海上风力发电机和海洋数据中心通过电缆连接，用于储存海洋数据中心的富余热量，并存储海上风力发电机的富余电力。

11、本实施例提供的一种海上风电系统，通过储能设备实现了对富余热量以及富余电力的存储，减少了资源浪费。

12、在一种可选的实施方式中，海上风力发电机，还用于当海洋数据中心产生的余热量小于海洋牧场所需供热量时，则将输出电力转换为热量，向海洋牧场补充热量。

13、本实施例提供的一种海上风电系统，将海上风力发电机输出电力转换为热量，向海洋牧场补充热量，实现了电力就地消纳，以及余热就地利用，提高能源利用效率。

14、在一种可选的实施方式中，海上平台，包括：变电站、数据中心中继站和运输船停靠站；

15、变电站，用于为海上风力发电机和岸站之间输送电力；

16、数据中心中继站，用于为海洋数据中心和岸站之间进行设备数据的传输；

17、运输船停靠站，用于对外输送海洋牧场的水产。

18、本实施例提供的一种海上风电系统，变电站、数据中心中继站和运输船停靠站的设置满足风力发电输送的电力、海洋数据中心102的网络以及海洋牧场生产的海产与岸站之间的连接需求。

19、在一种可选的实施方式中，海上平台，还包括：维护站；

20、维护站，用于为海上风力发电机、海洋数据中心和海洋牧场提供维护平台。

21、本实施例提供的一种海上风电系统，通过维护站满足了海上风力发电机、海洋数据中心和海洋牧场的维护需求。

22、第二方面，本发明提供了一种海上风电系统的运行方法，应用于上述第一方面或其对应的任一实施方式的海上风电系统，该方法包括：

23、获取海上风力发电机的风力发电电量、海洋牧场设备耗电量、海洋牧场所需供热量、海洋数据中心耗电量和海洋数据中心余热系数；

24、基于海洋数据中心耗电量和海洋数据中心余热系数计算海洋数据中心产生的余热量；

25、将海洋牧场所需供热量和海洋数据中心产生的余热量进行比较，并基于比较结果确定海洋牧场总耗电量；

26、将海上风力发电机的风力发电电量与海洋数据中心耗电量和海洋牧场总耗电量之和进行比较，并基于比较结果向海洋牧场和海洋数据中心进行供电。

27、本实施例提供的一种海上风电系统的运行方法，通过比较海洋牧场所需供热量和海洋数据中心产生的余热量，以及比较海上风力发电机的风力发电电量与海洋数据中心耗电量和海洋牧场总耗电量之和进行比较，海洋数据中心产生的余热量可为海洋牧场供热，结合海上风电产生的电力，可以实现海洋牧场的高效率环境控制，提高能源利用效率。

28、在一种可选的实施方式中，将海洋牧场所需供热量和海洋数据中心产生的余热量进行比较，并基于比较结果确定海洋牧场总耗电量，包括：

29、若海洋牧场所需供热量大于或等于海洋数据中心产生的余热量，则基于海洋牧场设备耗电量、海洋牧场所需供热量和海洋数据中心产生的余热量计算海洋牧场总耗电量；

30、或者，若海洋牧场所需供热量小于海洋数据中心产生的余热量，则将海洋牧场设备耗电量作为海洋牧场总耗电量。

31、在一种可选的实施方式中，将海洋牧场所需供热量和海洋数据中心产生的余热量进行比较，并基于比较结果确定海洋牧场总耗电量，还包括：

32、若海洋牧场所需供热量小于海洋数据中心产生的余热量，则通过海洋数据中心向海洋牧场提供热量，海洋数据中心产生的富余热量存储至存储设备。

33、在一种可选的实施方式中，基于比较结果向海洋牧场和海洋数据中心进行供电，包括：

34、若海上风力发电机的风力发电电量大于或等于海洋数据中心耗电量和海洋牧场总耗电量之和，则通过海上风力发电机向海洋数据中心和海洋牧场供电，并基于海上风力发电机的风力发电电量与海洋数据中心耗电量和海洋牧场总耗电量之和计算多余电量，并将多余电量经过海上平台传输给岸站；

35、或者，若海上风力发电机的风力发电电量小于海洋数据中心耗电量和海洋牧场总耗电量之和，则岸站通过海上平台为海洋数据中心和海洋牧场供电。