[發(fā)明專利]一種海上風(fēng)電場動態(tài)無功補償兼諧振抑制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111023277.2
• 申請日: 2021-09-02
• 公開（公告）號: CN113471984B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 渠學(xué)景;陳偉;李建;丁小剛;黃新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 普世通（北京）電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01;H02J3/38;H02J3/16;H02J3/24
• 代理公司: 北京華創(chuàng)智道知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

本發(fā)明涉及一種海上風(fēng)電場動態(tài)無功補償兼諧振抑制系統(tǒng)，具有動態(tài)無功補償、諧振抑制、電網(wǎng)末端電壓穩(wěn)定、提高風(fēng)電場高/低電壓穿越等功能，能夠解決無功補償重復(fù)配置、效率低下、無功環(huán)流問題，充分利用海纜的容性無功，節(jié)約海上風(fēng)電場投資和占地，消除諧振風(fēng)險，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海上風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種海上風(fēng)電場動態(tài)無功補償兼諧振抑制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，由于我國陸上風(fēng)電的建設(shè)技術(shù)已日趨成熟，加之海上風(fēng)電資源更為廣闊，國家風(fēng)電發(fā)展政策逐漸向海上發(fā)電傾斜。與陸上風(fēng)電場相比，海上風(fēng)電場的優(yōu)點主要是不占用土地資源，基本不受地形地貌影響，風(fēng)速更高，風(fēng)電機組單機容量更大，年利用小時數(shù)更高。數(shù)據(jù)顯示，中國已經(jīng)成為全球最大的風(fēng)能生產(chǎn)國，截至2021年4月底，我國海上風(fēng)電并網(wǎng)容量達到1042萬千瓦，已超過英國2020年底海上風(fēng)電1021萬千瓦的裝機容量。

隨著海上風(fēng)電機組裝機容量增加，送出電纜截面和距離越來越大，海底電纜容性對地電容是架空線路的數(shù)十倍，由此帶來電壓升高/降低、無功返送、系統(tǒng)諧振、諧波放大等一系列問題使風(fēng)電功率無法正常送出，成為限制海上風(fēng)電順利送出的主要約束條件。

目前常規(guī)方案是在高壓海纜的海上升壓站側(cè)和陸地計量站側(cè)分別加裝大容量固定式并聯(lián)電抗器補償海纜充電功率，同時在陸地側(cè)設(shè)置降壓式SVG裝置補償風(fēng)電場正常發(fā)電時的感性無功。

由于風(fēng)電場的無功潮流較為復(fù)雜，空載時以容性無功為主，滿發(fā)時以感性無功為主，且數(shù)值較大，現(xiàn)有的并聯(lián)電抗器無法靈活調(diào)節(jié)無功輸出，風(fēng)場高發(fā)或滿發(fā)時加重了感性無功需求，使電壓下降，SVG需要對電抗器的無功進行補償，造成了無功環(huán)流，增大了損耗，形成較大浪費，且海纜的容性無功始終處于被補償狀態(tài)，價值沒有得到利用，降低了系統(tǒng)的經(jīng)濟性指標。

此外，現(xiàn)有的無功補償裝置沒有考慮諧波放大和系統(tǒng)諧振風(fēng)險，可能形成電纜對地電容、系統(tǒng)等值感抗對風(fēng)機特征諧波的并聯(lián)諧振，將風(fēng)機換流器含量較高的特征諧波電流放大多倍甚至數(shù)十倍，使電網(wǎng)電壓波形嚴重畸變，進而導(dǎo)致風(fēng)機脫網(wǎng)甚至設(shè)備損壞，降低了系統(tǒng)運行的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

針對海上風(fēng)電場送出系統(tǒng)現(xiàn)有無功補償裝置方案的不足，本發(fā)明提出一種海上風(fēng)電場動態(tài)無功補償兼諧振抑制系統(tǒng)，具有動態(tài)無功補償、諧振抑制、電網(wǎng)末端電壓穩(wěn)定、提高風(fēng)電場高/低電壓穿越等功能，能夠解決無功補償重復(fù)配置、效率低下、無功環(huán)流問題，充分利用海纜的容性無功，節(jié)約海上風(fēng)電場投資和占地，并能消除諧振風(fēng)險，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種海上風(fēng)電場動態(tài)無功補償兼諧振抑制系統(tǒng)，其包括動態(tài)無功補償支路以及諧振抑制支路，所述動態(tài)無功補償支路分別安裝在高壓海底電纜兩端，即分別在海上升壓站側(cè)和陸地計量站側(cè)安裝；其中，海上升壓站側(cè)動態(tài)無功補償支路采取恒定電壓控制策略，陸地計量站側(cè)動態(tài)無功補償支路采取恒無功控制策略，容量分別按照海上風(fēng)電場空載時充電功率的50%考慮；所述諧振抑制支路安裝于高壓海底電纜陸地端，即陸地計量站側(cè)。

動態(tài)感性無功補償支路包括：第一三相三柱鐵芯、繞制于第一三相三柱鐵芯的第一多組匝數(shù)不同的繞組、以及第二三相三柱鐵芯，繞制于第二三相三柱鐵芯的第二多組匝數(shù)不同的繞組；第一多組匝數(shù)不同的繞組的匝數(shù)與第二多組匝數(shù)不同的繞組的匝數(shù)一一對應(yīng)；第一三相三柱鐵芯和第二三相三柱鐵芯、該多組匝數(shù)不同的繞組分別設(shè)置有對應(yīng)的無功功率調(diào)節(jié)模塊。

在一個實施例中，第一三相三柱鐵芯包括匝數(shù)分別為w1、w2、w3、w4的多組繞組、以及所述第二三相三柱鐵芯包括匝數(shù)分別為w1、w2、w3、w4的多組繞組。其中w1、w2、w3、w4滿足以下條件：w1/w2=0.1645/1；w3/w2=0.1737/1；w4/w2=0.3008/1。