[發明專利]一種海上風電柔性直流并網系統及其啟動方法

有效

• 申請號: 202011507691.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112600246B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 劉亞麗;周嘯;孔明;楊杰;毛航銀;韓乃崢
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/36
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種海上風電柔性直流并網系統及其啟動方法，海上風電柔性直流并網系統包括：交流電網、陸上換流站、直流電纜、海上換流站、海上風電場，陸上換流站包括陸上換流站交流場、陸上換流器；海上換流站包括海上換流器、海上換流站交流場；交流電網通過陸上換流站交流場與陸上換流器交流側連接，陸上換流器直流側通過直流電纜與海上換流器直流側連接，海上換流器的交流側通過海上換流站交流場與海上風電場連接。本發明提供的啟動方法，通過控制海上換流器交流電壓斜率上升下降并配合相應的開關操作，實現換流站多個變壓器的軟啟動，節省了運行成本，有效提高風電直流并網系統的安全運行水平。

技術領域

本發明涉及海上風電并網技術領域，具體涉及一種海上風電柔性直流并網系統及其啟動方法。

背景技術

海上風電并網主要有交流并網和直流并網，輸電距離在80公里以內的近海風電，可以采用交流并網方式送出；對于離岸距離較遠，傳輸容量較大的遠海風電，從技術經濟性角度考慮，則必須采用直流并網方式送出，和近海相比，遠海具有更廣闊的海域資源和更龐大的風能儲備。當前全球海上風電開發正由近海岸向遠海岸推進，柔性直流輸電系統由于運行方式靈活，具備無源運行能力的特點，已成為遠海風電并網的主流技術手段。目前，海上風電柔性直流送出系統的啟停順序控制方法未提及對變壓器的啟動充電過程，若啟動控制中合閘策略不當，會導致海上換流站變壓器充電過程中出現較大的勵磁涌流，進而導致換流器等設備過流保護，且未考慮啟動過程中輔助系統供電，存在無法確保海上風電直流并網系統可靠啟動的問題。

發明內容

因此，本發明提供的一種海上風電柔性直流并網系統及其啟動方法，克服了現有技術中無法確保海上風電直流并網系統可靠啟動的缺陷。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

第一方面，一種海上風電柔性直流并網系統，包括：交流電網、陸上換流站、直流電纜、海上換流站、海上風電場，其中，陸上換流站包括陸上換流站交流場、陸上換流器；海上換流站包括海上換流器、海上換流站交流場；交流電網通過陸上換流站交流場與陸上換流器交流側連接，陸上換流器直流側通過直流電纜與海上換流器直流側連接，海上換流器的交流側通過海上換流站交流場與海上風電場連接。

在一實施例中，所述陸上換流站交流場包括：依次連接的第一開關、第一變壓器、第二開關。

在一實施例中，海上換流站交流場包括至少一個變壓器支路、開關模塊包括至少一個第三開關；海上風電場模塊包括至少一個風力發電場；每個變壓器支路依次與至少一個第三開關、至少一個風力發電場對應連接，其中，第三開關的個數與風力發電場的個數相等；每個變壓器支路包括依次連接的第四開關、第二變壓器、第五開關。

在一實施例中，各個支路中第五開關的一端通過風電場側交流母線互聯開關相互連接，另一端連接第二變壓器。

第二方面，本發明實施例提供一種海上風電柔性直流并網系統的啟動方法，基于第一方面所述的海上風電柔性直流并網系統，其特征在于，包括如下步驟：

啟動海上換流站的后備電源，當陸上換流器直流側電壓大于第一預設閾值時，啟動陸上換流器的定直流電壓控制模式，解鎖陸上換流器；

當海上換流器直流側電壓值大于第二預設閾值時，啟動海上換流器的無源交流電壓控制模式，解鎖海上換流器；

當海上換流器的輸出交流電壓達到預設條件時，對風電場側交流母線進行充電；

當海上換流站風電場側交流母線達到預設電壓并持續該預設電壓第一預設時間后，完成海上換流站的啟動。

在一實施例中，啟動海上換流站的后備電源，當陸上換流器直流側電壓大于第一預設閾值時，啟動陸上換流器的定直流電壓控制模式，解鎖陸上換流器，包括：