[發明專利]基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場接入方法和裝置

無效

• 申請號: 201010283927.2
• 申請日: 2010-09-16
• 公開（公告）號: CN101950981A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 劉海波;高光華;趙鑫;楊家勝;朱宜飛;汪建
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江勘測規劃設計研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/36
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

技術領域

本發明涉及電力系統中低頻(頻率低于工頻50Hz)輸電和高壓直流輸電技術領域，特別涉及一種基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場接入方法和裝置。

背景技術

由于風力資源的隨機性和風電場規模的不斷擴大，尤其是大規模海上風電場的陸續開發，如何增加風電場傳輸容量和傳輸距離以及風電場并網對電網電能質量的影響必須引起足夠重視。目前，風電場由于規模都較小，一般采用加裝無功補償裝置的交流電纜傳輸并網方式。但是由于交流電纜充電電流的影響，交流電纜傳輸并網的傳輸距離和傳輸容量受到限制。風電場采用高壓直流輸電技術改善了風電場并網的電能質量，但因多次采用大功率電力電子變流裝置，使得系統結構復雜，工程造價高，損耗加大。

發明內容

本發明提出了一種新的基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場接入電網方法和裝置，其目的在于克服現有技術的不足和存在的問題，該方法減少了線路總損耗，提高了輸電效率；該裝置既能夠增加風電場接入電網的傳輸距離和傳輸容量，又能夠改善風電場接入電網處的電能質量；同時，低頻輸電和高壓直流輸電技術的有機結合降低了工程造價，尤其適合應用于大規模風電場。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場接入方法，它包括以下步驟：

(一)、風力發電機發出低頻電力，低頻電力由低頻電纜輸入至低頻變壓器變壓，變壓后的低頻電進行整流；

(二)、低頻電進行整流后的直流電由直流電纜輸送至逆變器，逆變器將直流電轉換為工頻電；

(三)、工頻電由工頻電纜輸送至工頻升壓變壓器，升壓變壓器將低電壓升為高壓電，工頻電纜將高壓電輸送至電網。

進一步地，步驟(一)中所述的低頻電力有多條支路，低頻電力支路上設有多個風力發電機，風力發電機發出的低頻電力，分別由低頻電纜輸入至多個低頻變壓器變壓，變壓后多條支路的低頻電進行整流，整流后的直流電分別由多條直流電纜輸送至一個逆變器。

或者，所述的低頻電力有多條支路，低頻電力支路包括多個風力發電機，風力發電機發出低頻電力，分別由低頻電纜輸入至一個低頻變壓器變壓，多組變壓支路的低頻電進行整流后分別由多條直流電纜輸送至一個逆變器。

一種基于低頻輸電和高壓直流輸電技術的風電場接入裝置，包括依次電連接的低頻電力傳輸模塊、直流電力傳輸模塊和工頻電力傳輸模塊，所述的低頻電力傳輸模塊由低頻電纜依次連接的風力發電機、低頻變壓器和整流器組成；所述的直流電力傳輸模塊由逆變器組成，該逆變器與整流器之間設有直流電纜相連接；所述的工頻電力傳輸模塊由工頻升壓變壓器組成，該升壓變壓器與逆變器之間設有工頻電纜相連接。

所述的低頻電力傳輸模塊設有兩組或以上，每組低頻電力傳輸模塊均通過直流電纜輸出至直流電力傳輸模塊，直流電力傳輸模塊通過工頻電纜與工頻電力傳輸模塊相連接。

上述的風力發電機設有兩個或以上，風力發電機分別通過低頻電纜與低頻變壓器相連接，兩個或以上低頻變壓器通過低頻電纜與整流器相連接。

本發明具有如下的技術成果：

1)采用低頻輸電技術，風力發電機出口直接連接低頻箱式變壓器進行低頻能量傳遞，無需在風力發電機出口與工頻箱式變壓器之間裝設常規變頻器，降低了工程造價，減少了能量損耗。

2)采用低頻輸電和高壓直流輸電技術相結合的方法，低頻輸電因降低了線路阻抗使得線路損耗有所減少，直流輸電因采用相同截面的導線有功損耗小，因此，減少了線路總損耗，提高了輸電效率。

3)采用高壓直流輸電技術，逆變器本身就是一個無功功率發生器，既可以發出感性無功功率，又可以吸收感性無功功率，無需單獨裝設無功補償裝置。

4)低頻傳輸線路距離和高壓直流傳輸線路距離的分配可以根據工程的實際情況并結合兩種輸電技術的特點靈活確定。

5)逆變器的集中控制可以實現風電場每臺風電機組有功功率和無功功率的綜合調節功能。

6)利用逆變器改善風電場接入電網處的電能質量。

7)直流電纜兩端的交流網絡電壓均可控，因而允許風電場的交流網絡和電網保持不同步運行，一旦網絡發生故障后，可以迅速恢復至故障前的輸電能力。

附圖說明

圖1為本發明基于低頻輸電和高壓直流輸電技術的風電場接入電網方法原理圖。

圖2為基于低頻輸電和高壓直流輸電技術的一臺風機配置一臺整流器型風電場接入電網方法原理圖。

圖3為基于低頻輸電和高壓直流輸電技術的一條匯流線路配置一臺整流器型風電場接入電網方法原理圖。

具體實施方式