[實用新型]一種風力發(fā)電機組直流輸電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320272646.6
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN203352190U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 李宏強;吳莉
• 申請（專利權）人: 內蒙古久和能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本實用新型涉及風力電能并網領域，特別涉及一種風力發(fā)電機組直流輸電系統(tǒng)。

背景技術

隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，我國的風力發(fā)電行業(yè)從最初的依賴國外進口機組轉變?yōu)閲鴥茸灾髟O計機組的時期，現(xiàn)有并網型風力發(fā)電機組基本上都采用葉輪、齒輪箱、發(fā)電機、變流器、箱變等裝置組合完成機械能到電能的轉化，通過變流器將頻率變化的電能轉換成為頻率恒定的交流電，再通過變壓器升壓后，通過交流輸送到電網，完成交流電能的輸送。

在目前兆瓦級風力發(fā)電機組交流輸電通常采用的系統(tǒng)中，各臺風力發(fā)電機組通過變流器（包括整流器、逆變器和電抗器）將發(fā)電機發(fā)出的頻率變化的電能轉換為交流電，然后經升壓變壓器進行升壓之后，采用高壓交流輸電線路進行電能的輸送。傳統(tǒng)的風力發(fā)電機組變流器在可靠性和機組成本之間徘徊不定，采用國內的控制系統(tǒng)和變流器固然可以降低機組的成本，但是由于種種原因可靠性受到很大的影響，例如，在受到低電壓穿越的影響時，機組的穩(wěn)定性難以保證，從而，在成本降低的同時，維護成本的提高成為新的投資。

盡管國內的電網大都采用交流輸電的方式，但是交流輸電必須同步運行。采用遠距離交流輸電時，交流輸電系統(tǒng)兩端電流的相位存在顯著差異；并網各子系統(tǒng)交流電的頻率雖然規(guī)定為50Hz，但實際上常產生波動。這兩種因素導致交流系統(tǒng)不同步。

直流輸電經歷了早期階段、研究階段、重新興起階段之后，迎來了它的迅速發(fā)展時期，直流輸電由于種種原因使其發(fā)展受到影響，但它畢竟有交流輸電所不能取代的特點，特別是可控硅換流器技術的應用，采用可控硅換流器的大型直流輸電工程不斷在發(fā)達國家涌現(xiàn)，光纖和計算機等新技術的迅速發(fā)展，使直流輸電系統(tǒng)的控制、調節(jié)、保護更驅完善，進一步提高了直流輸電系統(tǒng)的可靠性。同時風電競爭日益激烈，風電場的成本回收比較緩慢，降低投資成本、提高風力發(fā)電機組的可靠性成為整機商和風電場上最為關心的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提出一種風力發(fā)電機組直流輸電系統(tǒng)及方法。本實用新型不使用網側變流器，采用高壓直流輸電，提高了輸出電能的穩(wěn)定性，保證了機組不受低電壓穿越的影響。

一種風力發(fā)電機組直流輸電系統(tǒng)包括：發(fā)電機、整流器、直流升壓器、高壓直流輸電線路和換流站；發(fā)電機、整流器和直流升壓器依次串聯(lián)連接，直流升壓器通過高壓直流輸電線路連接換流站；

高壓直流輸電線路用于將直流升壓器輸出的直流電輸送至換流站；

換流站用于將直流電轉變?yōu)榻涣麟姟?/p>

所述整流器為PWM整流器。

所述換流站包括逆變器和換流變壓器，逆變器用于將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡瑩Q流變壓器用于改變逆變后的交流電的電壓。

所述高壓直流輸電線路采用柔性高壓直流電纜。

所述直流升壓器將直流電升壓至35KV。

本實用新型的有益效果為：風力發(fā)電機組直流輸電系統(tǒng)與風力發(fā)電機組交流輸電系統(tǒng)相比，減少了網側變流器和箱變，大大降低了風力發(fā)電機組的制造成本，器件的減少同時降低了系統(tǒng)的故障率，減少了機組后期維護，提高了機組的可靠性。

本實用新型采用與柔性高壓直流電纜進行直流輸電，輸電線路造價低、損耗小，線路有功損耗和無功損耗相比傳統(tǒng)的交流輸電系統(tǒng)損耗小，提高了電能傳輸?shù)目煽啃?。同時由于不受交流輸電同步并網問題的限制，杜絕了風力發(fā)電機組的低電壓穿越限制，機組的可靠性得到很大的提升。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中風力發(fā)電機組交流輸電系統(tǒng)示意圖；

圖2為本實用新型中風力發(fā)電機組直流輸電系統(tǒng)示意圖；

圖3為本實用新型的風力發(fā)電機組直流輸電方法示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1所示為目前兆瓦級風力發(fā)電機組交流輸電系統(tǒng)示意圖，各臺風力發(fā)電機組通過變流器（包括整流器、逆變器和電抗器）將發(fā)電機發(fā)出的頻率變化的電能轉換為交流電，然后經升壓變壓器進行升壓之后，采用高壓交流輸電線路1進行電能的輸送。傳統(tǒng)的風力發(fā)電機組變流器在可靠性和機組成本之間徘徊不定，采用國內的控制系統(tǒng)和變流器固然可以降低機組的成本，但是由于種種原因可靠性受到很大的影響，例如，在受到低電壓穿越的影響時，機組的穩(wěn)定性難以保證，從而，在成本降低的同時，維護成本的提高成為新的投資。

參照圖2，本實用新型的一種風力發(fā)電機組直流輸電系統(tǒng)包括：發(fā)電機、整流器、直流升壓器、高壓直流輸電線路2和換流站；發(fā)電機、整流器和直流升壓器依次串聯(lián)連接，直流升壓器通過高壓直流輸電線路2連接換流站。