[發明專利]一種基于模塊化多電平變換器的海上岸電低頻輸電方法

在審

• 申請號: 202110377224.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113098061A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王磊;楊鵬;李春曉;宋文樂;鄒磊
• 申請（專利權）人: 國網河北省電力有限公司滄州供電分公司;國家電網有限公司;國網河北省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/02;H02J3/36;H02M7/00;H02M5/40;H02M7/483
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 董金國;黃敬霞

本發明提供了一種基于模塊化多電平變換器的海上岸電低頻輸電方法，其使用低頻輸電閉環測試系統篩選出多個基于模塊化多電平變換器的海上岸電低頻輸電方案中的一個或者多個后，根據篩選結果中的一個方案實現海上岸電低頻輸電；所述低頻輸電閉環測試系統包括根據典型場景分析的低頻輸電系統分析模塊、用于建立組網模型的組網建模模塊、用于建立組裝置模塊的裝置建模模塊和用于采集所述裝置模塊運行數據的閉環測試模塊；所述海上岸電低頻輸電方案包括半H橋型方案、全H橋型方案和雙箝位型子模塊型方案。本發明技術方案用于搭建面向基于模塊化多電平變換器的海上岸電低頻輸電系統的測試平臺，為推動后續工程應用提供技術支撐。

技術領域

本發明屬于模塊化多電平變換器技術領域，尤其涉及一種基于模塊化多電平變換器的海上岸電低頻輸電方法。

背景技術

模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)由R. Marquardt教授于2001年提出。它由多個結構相同的子模塊(Sub-module, SM)級聯構成。子模塊的結構可以分為半H橋型、全H橋型和雙箝位型子模塊型三種。模塊化多電平換流器(modularmultilevel converter MMC)已成為柔性直流輸電系統的首選換流器拓撲。

低頻輸電系統（Low Frequency AC Transmission System，簡稱LFAC）作為一種新型的輸電方式，通過降低系統工作頻率 ，一方面線路感抗 隨頻率下降而減小，使得輸電線路阻抗大大降低，等效縮短線路的電氣距離；另一方面線路容抗隨頻率下降而增大，可減少電纜線路充電無功，大大提升線路的輸送容量，是未來具有發展前景的并網輸電方式之一。

在大容量、遠距離海上風電并網場景下，若采用工頻交流輸電方式，海纜線路電容效應明顯，導致電纜的有效負載能力下降，無法實現大規模海上風能的匯集與傳輸；若采用柔性直流輸電方式，則需建設雙端換流站及海上平臺，投資大，檢修維護費用高。為實現大規模、遠距離海上風電匯集的電力輸送，迫切需要此類場景下輸電的新方法和新技術。

以海上風電并網為例，如采用工頻交流220kV電壓等級方式匯集，離岸距離大于50公里后，末端電壓波動將超出10%，大于150公里后，充電功率將占用全部線路輸送容量，無法實現海上風電的送出。如采用柔性直流輸電方式匯集，按海上風電裝機500MW，離岸距離100公里估算，與低頻方式比較，需建設海上換流平臺及雙端柔性直流換流閥，綜合造價增加約5.3億元。可見低頻輸電方式與海上風電送出場景相結合，極大提高海底電纜的可用容量，且在一定的距離范圍內，相比柔性直流送出方式經濟優勢突出。此外，在風機側進行改造實現低頻發電，可以減少齒輪箱的增速比，簡化風力發電機結構，降低造價，改善風電機組的運行條件，提高效率。因此，低頻輸電技術為大規模、遠距離海上風電并網提供了更經濟、可靠的技術方式。

對涉及基于模塊化多電平變換器的海上岸電低頻輸電系統在不同場景下的需求及適用性實施效果的技術評估，目前缺乏相應的有效技術手段。

發明內容

本公開目的在于提供一種明確低頻輸電技術在不同場景下的需求及適用性，提出低頻輸電技術在不同場景下的綜合經濟區間及適用范圍，可為海上岸電低頻輸電的規劃提供理論依據。

本發明提供了一種基于模塊化多電平變換器的海上岸電低頻輸電方法，其使用低頻輸電閉環測試系統篩選出多個基于模塊化多電平變換器的海上岸電低頻輸電方案中的一個或者多個后，根據篩選結果中的一個方案實現海上岸電低頻輸電；所述低頻輸電閉環測試系統包括根據典型場景分析的低頻輸電系統分析模塊、用于建立組網模型的組網建模模塊、用于建立組裝置模塊的裝置建模模塊和用于采集所述裝置模塊運行數據的閉環測試模塊；所述海上岸電低頻輸電方案包括半H橋型方案、全H橋型方案和雙箝位型子模塊型方案。

優選的，根據低頻輸電系統分析模塊輸出結果在組網建模模塊中建立組網模型，根據所述組網模型在裝置建模模塊中建立裝置模型，根據所述裝置模型在閉環測試模塊中運行并獲得所述裝置模型在所述組網模型并獲得閉環測試數據。