[發明專利]一種直流側串聯的海上風電直流輸電系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202110523476.3
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113178886A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 楊張斌;吳越;張鵬;周月賓;劉淑軍;胡德芳;韓雷巖;王琦;楊知化;郭旺;羅代軍;李敬祥;劉珈君;王粵彬
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司;中國三峽新能源（集團）股份有限公司;三峽機電工程技術有限公司;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉曉娟

本發明涉及一種直流側串聯的海上風電直流輸電系統及其控制方法，包括海上換流裝置、線纜和陸上換流裝置，海上換流裝置包括升壓變壓器、二極管整流器和海上MMC變換器，升壓變壓器與海上MMC變換器串聯后與二極管整流器并聯。通過海上MMC變換器的交流側與直流側分別與二極管整流器的交流側與直流側并聯的分布式海上風電送出方式，大容量二極管整流器輸送海上換流裝置全部的有功功率，小容量的海上MMC變換器為海上換流裝置的海上風電場提供穩定的交流電壓源，以及承擔海上換流裝置中海上風電場的啟動電源；同時在海上換流裝置中海上風電場送出功率不足時承擔功率輸送的功能。該直流側串聯的海上風電直流輸電系統具有體積小、易維護、建設成本低的優點。

技術領域

本發明涉及海上風電技術領域，尤其涉及一種直流側串聯的海上風電直流輸電系統及其控制方法。

背景技術

隨著海上風電技術的成熟，遠海風電送出技術逐漸成為研究技術之一。主要是因為遠海風電環境更加單一，風速較為穩定，適合大容量送出。

在遠距離大容量的海上風電送出方案中，目前主要是采用集中式的送出方案和分布式的送出方案。集中式的送出方案將所有的風力發電機的輸出側進行并聯匯流，然后經過一個海上升壓站，將幾十千伏的電壓升至數百千伏的電壓，再通過海上換流站進行交流/直流變換，變換后的直流電通過海底線纜傳輸至陸上換流站進行直流/交流變換，最終并入陸上高壓電網。分布式的送出方案一般將海上風電場分為不同的海上風機群，然后針對單個的風機群采用獨立的直流輸電系統，最終在直流側進行電能的匯集，統一通過海底線纜送至岸上。

與陸上風電相比，海上風電平臺的建設成本更高，技術難度更大，運維成本更高，所以不管海上風電是采用集中式還是分布式的送出方案，需要優先考慮整個輸電系統的體積是否滿足海上風電建設的經濟性要求。若采用傳統的柔性直流輸電系統采用模塊化多電平變換器(海上MMC變換器)進行電壓變化，變換器體積龐大，海上風電平臺建設成本高；傳統的二極管整流器體積較小，損耗較小，且魯棒性較強，不易損壞，運維成本低，但是二極管整流器無法為海上風電提供穩定的交流電壓源，不能直接使用。

發明內容

本發明實施例提供了一種直流側串聯的海上風電直流輸電系統及其控制方法，用于解決現有海上風電的輸電系統采用海上MMC變換器進行電壓變換，存在海上風電建設成本高的技術問題。

為了實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

一種直流側串聯的海上風電直流輸電系統，包括海上換流裝置和通過線纜與所述海上換流裝置連接的陸上換流裝置，所述海上換流裝置包括輸入端、升壓變壓器、二極管整流器、海上MMC變換器和輸出端，所述升壓變壓器與所述海上MMC變換器串聯后與所述二極管整流器并聯，并將并聯的節點作為所述輸出端。

優選地，所述二極管整流器和所述升壓變壓器分別與所述輸入端連接，所述二極管整流器與所述輸入端連接之間還設置有斷路器。

優選地，所述海上換流裝置還包括海上風電場，所述海上風電場與所述輸入端連接。

優選地，所述陸上換流裝置包括陸上MMC變換器、與所述陸上MMC變換器連接的陸上變壓器和與所述陸上變壓器連接的陸上電網。

本發明還提供一種直流側串聯的海上風電直流輸電系統，包括至少三組串聯的海上換流裝置、線纜和陸上換流裝置，所述陸上換流裝置通過所述線纜與三組所述海上換流裝置連接；每組所述海上換流裝置包括輸入端、升壓變壓器、二極管整流器、海上MMC變換器和輸出端，所述升壓變壓器與所述海上MMC變換器串聯后與所述二極管整流器并聯，并將并聯的節點作為所述輸出端。

優選地，每組所述海上換流裝置還包括海上風電場和斷路器，所述海上風電場與所述輸入端連接，所述斷路器設置在所述二極管整流器與所述輸入端之間，所述二極管整流器和所述升壓變壓器分別與所述輸入端連接。