[發明專利]用于風力渦輪和風力渦輪發電站的電力傳輸系統及其操作方法

有效

• 申請號: 201110354375.4
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102570494A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: E·V·拉森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;朱海煜

技術領域

本文描述的主題一般涉及風力渦輪，以及更具體來說，涉及用于地理上隔離的風力渦輪發電站中的風力渦輪的電力傳輸系統及其黑啟動性能。

背景技術

一般地，風力渦輪包括轉子，其包括具有多個葉片的可旋轉轂組裝件。葉片將風能轉換成機械旋轉轉矩，該轉矩經轉子驅動一個或多個發電機。這些發電機有時但不總是通過變速箱與轉子旋轉地耦合。變速箱為發電機加速轉子的固有低轉速，以有效率地將旋轉機械能轉換成電能。也存在無齒輪直接驅動風力渦輪。轉子、發電機、變速箱和其他組件典型地安裝在箱體中或工作艙中，箱體或工作艙位于包括桁架或管式塔架的基座上。生成的電力經至少一個電連接傳輸到電網。此類公知的風力渦輪典型地經公知的全功率轉換組裝件耦合到電網。此類公知的全功率轉換組裝件包括將發電機生成的交流電(AC)轉換成直流電(DC)的整流器部分和將DC轉換成預定頻率和電壓振幅的AC的逆變器。

至少一些公知的風力渦輪在物理上設在遙遠的地理區域或物理接近困難的區域，如離岸安裝。可以在物理上將這些風力渦輪一起嵌套在共同地理區域中，以形成風力渦輪發電站并將其電耦合到共同的AC收集器系統。許多這些公知的風力渦輪發電站包括電耦合到AC收集器系統的、分離的全功率轉換組裝件。分離的全功率轉換組裝件的整流器部分設在關聯的風力渦輪的緊靠附近，而分離的全功率轉換組裝件的逆變器部分設在遠程設施中，如基于陸地的設施。典型地經水淹沒的高電壓直流(HVDC)電力電纜來電連接此類整流器和逆變器部分。

公知的風力渦輪包括促進此類風力渦輪的運轉的支承設備，例如，葉片節距驅動電動機和潤滑油泵電動機。而且，此類設備典型地設在機艙或塔架中。而且，許多公知的風力渦輪包括輔助電力設備，其接收風力渦輪發電站中的發電機生成的至少一部分電功率，以促進經AC收集器系統對此類支承設備的供電。風力渦輪發電站中的單個風力渦輪發電機典型地具有足夠的電力生成能力，用于對從服務移除的剩余風力渦輪的設備供電。

在遠程發電站中的所有風力渦輪發電機均從服務中移除的情況中，必須使用向輔助電力設備和關聯的風力渦輪支承設備傳輸電力的一備選方法來促進重新啟動至少一個風力渦輪發電機，即執行風電場的黑啟動。一種此類方法是提供本地設在塔架附近或塔架內的附加設備，例如，柴油機動力發電機。另一個此類方法可以包括獨立的電力傳輸設備，其一些部分可能需要設在塔架和/或基于陸地的設施內，這些部分經獨立的電纜耦合。此類附加設備需要增加的基本建造成本和遠程風力渦輪發電站的增加的運行維護成本。

發明內容

在一個方面中，提供一種操作風力渦輪的方法。該方法包括經由交流(AC)電源對功率轉換組裝件的至少一部分賦能。該方法還包括經功率轉換組裝件將AC功率轉換成具有直流(DC)分量和AC分量的DC功率。該方法還包括通過DC電力傳輸線路傳輸DC分量和AC分量。該方法還包括將DC分量與AC分量分離。該方法還包括將AC分量傳輸到至少一個風力渦輪電裝置。

在另一個方面中，提供用于電力發電機的電力傳輸系統。該電力傳輸系統包括高電壓直流(HVDC)導體。該系統還包括耦合到HVDC導體的功率轉換組裝件。該功率轉換組裝件配置成調制直流(DC)功率以生成DC分量和交流(AC)分量。該系統還包括耦合到功率轉換組裝件的電裝置，該電裝置配置成從AC分量移除DC分量。

在又一個方面中，提供一種執行設在風力渦輪發電站中的風力渦輪的黑啟動的方法。該方法包括將多個風力渦輪的每個耦合到交流(AC)收集器系統，以使得AC收集器系統基本是每個風力渦輪的唯一電力源。該方法還包括將從AC電網傳送的AC功率轉換成具有直流(DC)分量和AC分量的DC功率。該方法還包括通過DC電力傳輸線路傳輸DC分量和AC分量。該方法還包括將DC分量與AC分量分離。該方法還包括將AC分量傳送到AC收集器系統。

附圖說明

圖1是現有技術的風力渦輪發電站電力傳輸系統的示意圖。

圖2是示范風力渦輪發電站輔助電力傳輸系統的示意圖。

圖3是可以與圖2所示的風力渦輪發電站輔助電力傳輸系統一起使用的示范耦合和功率調整系統的示意圖。

圖4是操作圖2和圖3所示的風力渦輪發電站輔助電力傳輸系統的示范方法的流程圖。

圖5是執行設在圖1和圖2所示的風力渦輪發電站中的風力渦輪的黑啟動的示范方法的流程圖。

具體實施方式