[發(fā)明專利]一種波浪能發(fā)電匯集與綜合供電系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010356000.0
• 申請日: 2020-04-29
• 公開（公告）號: CN111555342A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于芃;孫樹敏;蘇建軍;劉大輝;程艷;張用;劉興華;王玥嬌;李筍;滕瑋;趙暉;左新斌;王士柏;李廣磊;趙鵬;張興友;魏大鈞;王楠;邢家維
• 申請（專利權(quán)）人: 山東電力研究院;國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;中集海洋工程研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/36;H02J3/28;H02J3/32;F03B13/14
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 肖繼軍;張紅蓮

本申請公開了一種波浪能發(fā)電匯集與綜合供電系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法，所述系統(tǒng)包括波浪能發(fā)電系統(tǒng)和柔性直流系統(tǒng)；柔性直流系統(tǒng)包括柔性直流系統(tǒng)送端換流閥、直流母線和柔性直流系統(tǒng)受端換流閥；柔性直流系統(tǒng)送端換流閥的直流接口與柔性直流系統(tǒng)受端換流閥的直流接口之間通過直流母線進(jìn)行連接；波浪能發(fā)電系統(tǒng)包括一個(gè)或者多個(gè)波浪能發(fā)電裝置，各個(gè)波浪能發(fā)電裝置經(jīng)過就地的交流海底電纜匯流后就近接入柔性直流系統(tǒng)送端換流閥的交流接口；柔性直流系統(tǒng)受端換流閥的交流側(cè)接口直接接入并網(wǎng)型或者離網(wǎng)型用電場景中的交流供電網(wǎng)絡(luò)。解決了目前波浪能發(fā)電在高可靠送出和高效利用等方面面臨的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分布式發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種波浪能發(fā)電并網(wǎng)送出與綜合供電技術(shù)，尤其涉及一種基于柔性直流的波浪能發(fā)電匯集與綜合供電系統(tǒng)及其運(yùn)行控制方法。

背景技術(shù)

我國海岸線漫長，海洋能資源豐富，據(jù)《中國海洋可再生能源發(fā)展年度報(bào)告》顯示，我國近海海洋能資源蘊(yùn)藏量約為16.7億千瓦，技術(shù)可開發(fā)量超6億千瓦，離岸島嶼更是眾多。這些島嶼無論在自然資源還是戰(zhàn)略位置，都有著不可估量的價(jià)值，可見我國具備規(guī)模化開發(fā)利用海洋能的條件和緊迫性，海洋可再生能源的開發(fā)利用在改善能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)低碳發(fā)展等方面也將起到不可忽視的重要作用。

近年來，我國對海洋能開發(fā)利用工作日益重視，國務(wù)院及相關(guān)部委在制定的多項(xiàng)法律法規(guī)及規(guī)劃中都明確提出要支持海洋能發(fā)展。2017年，國家海洋局印發(fā)了《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，并明確提出：“大力發(fā)展海洋能既是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、拓展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)空間的戰(zhàn)略需要，也是開發(fā)利用海洋和海島、維護(hù)海洋權(quán)益、建設(shè)生態(tài)文明的重要選擇”。海島能源示范與深遠(yuǎn)海資源開發(fā)緊密結(jié)合，也是我國海洋能開發(fā)技術(shù)的主要發(fā)展方向。與“陸能海送”相比，“海能海用、就地取能”從資源品質(zhì)、生產(chǎn)使用成本、供給靈活度等各方面都具備明顯優(yōu)勢。

海洋能發(fā)電是海洋能利用的一種重要形式，常見的海洋能發(fā)電形式主要有：潮汐能發(fā)電、波浪能發(fā)電、潮流能發(fā)電。其中，波浪能發(fā)電利用海浪運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出，是目前海洋能發(fā)電應(yīng)用和研究的熱點(diǎn)之一。全球波浪能流儲量平均可達(dá)1～10TW，英國海岸線可開采的波浪能儲量每年接近50TWh，挪威海岸線為23TWh，日本和美國西海岸的海岸線估計(jì)有10～15TWh和25TWh可開發(fā)的波浪能資源。我國大陸海岸線長達(dá)一萬八千公里，波浪能總儲量高達(dá)7～17TWh，其中渤海、黃海和東海占1TWh，在清潔可再生能源中具有得天獨(dú)厚的開發(fā)潛力。

目前對于波浪能裝置的研發(fā)與應(yīng)用多聚焦于波浪能發(fā)電裝置本體，重點(diǎn)在于突破波浪能發(fā)電裝置的最大能量捕獲技術(shù)、波浪能發(fā)電裝置在惡劣海況下的生存技術(shù)。與此同時(shí)，由于波浪能資源的廣域分散性、偏遠(yuǎn)性，常規(guī)電網(wǎng)難以企及，電網(wǎng)接入成本高、施工難度大，嚴(yán)重制約了波浪能發(fā)電的大規(guī)模開發(fā)利用。目前，對于波浪能發(fā)電的利用形式包括離網(wǎng)就地消納和并網(wǎng)送出兩種方式，離網(wǎng)型的波浪能發(fā)電系統(tǒng)主要用于就地滿足海洋牧場、偏遠(yuǎn)海島等并網(wǎng)困難區(qū)域的負(fù)荷供電問題，并網(wǎng)型波浪能發(fā)電系統(tǒng)主要面向波浪能發(fā)電集群的并網(wǎng)匯流送出。

對于離網(wǎng)型波浪能發(fā)電系統(tǒng)而言，現(xiàn)有的交流離網(wǎng)匯集供電方案會因波浪能發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的波動(dòng)性以及海底電纜容性無功的影響引起獨(dú)立供電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)，從而影響離網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和供電電能質(zhì)量。

對于并網(wǎng)型波浪能發(fā)電系統(tǒng)而言，由于波浪能發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的波動(dòng)性，因此常規(guī)交流并網(wǎng)送出方式將會因海底電纜的容性無功影響引起受端電網(wǎng)的電壓波浪與振蕩，影響受端電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，影響波浪能發(fā)電集群的能量利用效率。與此同時(shí)，現(xiàn)有波浪能并網(wǎng)匯流送出系統(tǒng)沒有考慮與受端區(qū)域各類分布式電源的協(xié)同優(yōu)化組網(wǎng)的問題，沒有兼顧波浪能與風(fēng)、光、儲等各類分布式電源的協(xié)同互補(bǔ)開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容