[實(shí)用新型]一種基于集電器的海上風(fēng)電直流匯集組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202022059455.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN213937744U
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙彪;安峰;屈魯;余占清;宋強(qiáng);曾嶸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/00
• 分類號(hào): H02M3/00;H02J1/10;H02J3/38
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張陸軍

本實(shí)用新型提供一種基于集電器的海上風(fēng)電直流匯集組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，包括：n個(gè)風(fēng)電機(jī)組群，n個(gè)集電器，海上換流站，岸上換流站，n為不小于1的整數(shù)，其中，每個(gè)所述風(fēng)電機(jī)組群均包括k個(gè)風(fēng)電機(jī)組，k為不小于1的整數(shù)；每個(gè)所述風(fēng)電機(jī)組分別輸出中低壓直流電壓V_DCij，i為整數(shù)且1≤i≤n，j為整數(shù)且1≤j≤k，V_DCi1～V_DCik均輸送到集電器i；集電器i輸出中壓直流電壓至海上換流站，海上換流站將所述中壓直流母線電壓升高到高壓直流電壓，再輸送到岸上換流站。本實(shí)用新型可省去海上換流站平臺(tái)，有效降低系統(tǒng)成本；同時(shí)，各個(gè)風(fēng)機(jī)組間無需系統(tǒng)級(jí)的協(xié)調(diào)控制即可實(shí)現(xiàn)各直流風(fēng)機(jī)的端口電壓平衡和最大功率運(yùn)行，提高了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電力電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于集電器的海上風(fēng)電直流匯集組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

海上風(fēng)電因其具有風(fēng)速穩(wěn)定、不占用土地資源且更加靠近負(fù)荷中心等諸多優(yōu)勢(shì)而逐漸成為風(fēng)電發(fā)展的新趨勢(shì)。對(duì)于離岸距離近、容量小的海上風(fēng)電場(chǎng)，目前一般采用交流匯集-交流輸送的技術(shù)方案；然而隨著風(fēng)電場(chǎng)的容量越來越大、離岸距離越來越遠(yuǎn)，海底電纜對(duì)地電容的作用導(dǎo)致了風(fēng)場(chǎng)內(nèi)網(wǎng)無功充電電流及過電壓?jiǎn)栴}變得日益嚴(yán)峻，這一問題呼喚著采用直流匯集-直流輸送的全直流海上風(fēng)電場(chǎng)的誕生。

直流匯集-直流輸送的海上風(fēng)電組網(wǎng)方案通常包括串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式。并聯(lián)組網(wǎng)方案是通過海上換流站中的電力電子變換器組合進(jìn)行電能匯集和電壓抬升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從直流風(fēng)場(chǎng)中壓匯聚電壓到高壓輸電電壓的變換。相比于并聯(lián)組網(wǎng)方案，串聯(lián)組網(wǎng)方案是通過直流風(fēng)機(jī)的串聯(lián)抬升風(fēng)場(chǎng)內(nèi)網(wǎng)電壓至高壓輸電電壓等級(jí)，因而不再需要專設(shè)升壓站和海上平臺(tái)，可以有效地降低投資成本。然而，串聯(lián)組網(wǎng)方案中各個(gè)風(fēng)機(jī)的強(qiáng)耦合特性使得系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制變得更加復(fù)雜。由于各個(gè)直流風(fēng)機(jī)的輸出端口串聯(lián)連接，因而風(fēng)機(jī)的功率波動(dòng)直接體現(xiàn)為其輸出端口的電壓波動(dòng)，從而使得輸出功率較大風(fēng)機(jī)的端口電壓超過其額定電壓，極大地威脅了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)直流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在串聯(lián)組網(wǎng)方案下安全穩(wěn)定的運(yùn)行，通常需要采用系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)控制，使得系統(tǒng)中的所有風(fēng)機(jī)均以最小功率輸出的直流風(fēng)機(jī)為基準(zhǔn)，從而平衡串聯(lián)端口間的電壓。這不僅增加了整個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，而且一定程度上降低了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的能量捕獲效率。

因而如何實(shí)現(xiàn)串聯(lián)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)下海上風(fēng)電直流匯集系統(tǒng)的電壓平衡和最大功率運(yùn)行成為亟待解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供了一種基于集電器的海上風(fēng)電直流匯集組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的基于集電器的海上風(fēng)電直流匯集組網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括：

n組風(fēng)電機(jī)組群：風(fēng)電機(jī)組群1～風(fēng)電機(jī)組群n，n組集電器：集電器1～集電器n，海上換流站，岸上換流站，n為不小于1的整數(shù)，

其中，

每組所述風(fēng)電機(jī)組群均包括k個(gè)風(fēng)電機(jī)組，k為不小于1的整數(shù)；

每個(gè)所述風(fēng)電機(jī)組分別輸出中低壓直流電壓V_DCij，i為整數(shù)且1≤i≤n，j 為整數(shù)且1≤j≤k，V_DCi1～V_DCik均輸送到所述n組集電器中對(duì)應(yīng)的集電器i；

所述集電器i輸出中壓直流電壓至所述海上換流站，所述海上換流站將所述中壓直流母線電壓升高到高壓直流電壓，再輸送到所述岸上換流站。

進(jìn)一步，

所述集電器i輸出的中壓直流電壓經(jīng)海底電纜輸出至所述海上換流站。

進(jìn)一步，

所述高壓直流電壓經(jīng)海底電纜輸送到所述岸上換流站。

進(jìn)一步，

所述岸上換流站將所述高壓直流電壓變換為交流電壓后經(jīng)過變壓器輸入電網(wǎng)。