[發明專利]海上風電場非工頻輸變電系統及其輸變電方法

在審

• 申請號: 202110625110.7
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113381411A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 劉海波;李勝;蘇毅;葉任時;李成子;喻飛;王松;胡超;陳新淼;甘樂
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: H02J3/02
• 分類號: H02J3/02;H02J3/38
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

本發明公開了一種海上風電場非工頻輸變電系統，涉及電力系統輸變電技術領域。它包括多組風機和箱式變壓器、海上升壓站、海底電纜、岸上變電站和電網；風機與箱式變壓器連接；箱式變壓器均與海上升壓站連接；海上升壓站與海底電纜連接；海底電纜與岸上變電站連接；岸上變電站與電網連接。本發明采用中頻交流變壓技術實現風電升壓，能有效減小風機和海上升壓站的主變壓器的體積和重量，減少風機和海上升壓站的樁基礎的承載力，便于實現風機和海上升壓站的緊湊化設計，提升海上風電廠經濟性。本發明還涉及這種海上風電場非工頻輸變電系統的輸電方法。

技術領域

本發明涉及電力系統輸變電技術領域，更具體地說它是一種海上風電場非工頻輸變電系統。本發明還涉及這種海上風電場非工頻輸變電系統的輸變電方法。

背景技術

隨著海上風電技術的發展與應用，海上風電場規模趨于大型化，選址趨向深遠海；如何提升海上風電輸電距離和容量的同時開發出兼備工程實用性和經濟性的輸變電技術是海上風電送出所面臨的重大問題。

傳統高壓交流輸電技術受線損和傳輸功率限制，一般用于離岸小于50km的近海風電場；高壓直流輸電技術需要額外在海上和陸上建設兩座換流站并配置直流斷路器和保護等裝置，會增加海上升壓站樁基礎的建設成本，從而制約其經濟性和可靠性，一般用于離岸超過50km的遠海風電場；分頻輸電技術采用低頻(約50/3Hz)變壓和輸電，低頻變壓器體積和重量大，會增加風機和海上升壓站樁基礎的建設成本，可用于離岸30-150km的海上風電廠；因此，常規海上風電輸變電技術難以同時滿足遠距離、大容量、工程實用性和經濟性等技術要求；需要發展新的海上風電輸電技術，在滿足遠距離大容量輸電需求的同時兼備工程實用性和經濟性。

目前新開發的風電輸電技術主要分為基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場輸電技術以及基于中頻或高頻變壓器變壓的風電場變電技術。基于低頻輸電和高壓直流輸電的風電場輸電技術采用低頻變壓技術，會額外增加變壓器體積和重量；基于中頻或高頻變壓器變壓的風電場變電技術采用中頻變壓、直流匯集和外送的方式，但是需要增加直流斷路器和保護裝置，經濟性和可靠性會降低。

因此，研發一種能提升海上風電輸電距離和容量并同時兼備工程實用性和經濟性的海上風電場非工頻輸變電系統很有必要。

發明內容

本發明的第一目的是為了克服上述背景技術的不足之處，而提供一種海上風電場非工頻輸變電系統。

本發明的第二目的是提供這種海上風電場非工頻輸變電系統的輸變電方法。

為了實現上述第一目的，本發明的技術方案為：海上風電場非工頻輸變電系統，其特征在于：包括多組風機和箱式變壓器、海上升壓站、海底電纜、岸上變電站、電網；

所述風機與箱式變壓器連接；

多組所述箱式變壓器均與海上升壓站連接；

所述海上升壓站與海底電纜連接；

所述海底電纜與岸上變電站連接；

所述岸上變電站與電網連接。

在上述技術方案中，所述箱式變壓器通過集電線路與海上升壓站連接。

在上述技術方案中，所述風機包括風力發電機和風機變換器；所述風力發電機通過風機變換器與箱式變壓器連接；

在上述技術方案中，所述海上升壓站包括主變壓器和第一變頻器；所述風力發電機通過主變壓器與第一變頻器連接。

在上述技術方案中，所述岸上變電站包括第二變頻器和變壓器；所述第二變頻器通過變壓器與電網連接。

為了實現上述第二目的，本發明的技術方案為：海上風電場非工頻輸變電系統的輸變電方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：風機變換器將風力發電機發出的交流電轉換成中頻低壓交流電；