[發明專利]海上風電直流輸電系統及其控制方法和控制裝置

在審

• 申請號: 202210574140.4
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114825416A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 劉航;王海軍;張志朝;彭光強;任鑫芳;馮文昕;馬向輝;張懌寧;馮雷;黃炟超;張沛然;廖芳群
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 周清華

本申請涉及一種海上風電直流輸電系統及其控制方法和控制裝置。所述海上風電直流輸電系統，陸上換流站的第二模塊化多電平換流器，在海上風電場處于啟動階段時能降壓運行，使第二模塊化多電平換流器的電壓等級與第一模塊化多電平換流器的額定電壓等級匹配，與第一模塊化多電平換流器配合完成供電，由于第二模塊化多電平能夠降壓運行，因此第一模塊化多電平換流器的額定電壓等級可以小于海上直流輸電系統的額定電壓等級，從而第一模塊化多電平換流器的子模塊數量可以降低，減小海上換流站的體積與重量，降低海上換流站的建設成本。

技術領域

本申請涉及電力電子技術領域，特別是涉及一種海上風電直流輸電系統及其控制方法和控制裝置。

背景技術

隨著全球脫碳與減排步伐加快，大力推行可再生清潔能源成為解決能源供需矛盾的重要手段，海上風電產業發展前景極為廣闊。目前海上風電送出技術主要包括高壓交流送出、高壓直流送出兩類，其中高壓直流送出技術不受海纜充電電流和充電功率的影響，輸電距離不受限制，同時海纜投資較小，是大規模遠距離海上風電送出的首選方案。

然而目前海上換流站的體積與重量大，導致建設成本高。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種建設成本低的海上風電直流輸電系統及其控制方法和控制裝置。

第一方面，提供了一種海上風電直流輸電系統，包括：直流海纜；海上換流站，包括第一模塊化多電平換流器，所述第一模塊化多電平換流器的額定電壓等級小于所述海上直流輸電系統的額定電壓等級，所述第一模塊化多電平換流器的交流側與海上風電場連接，所述第一模塊化多電平換流器的直流側在所述海上風電場處于啟動階段與所述直流海纜的第一端連接；陸上換流站，包括第二模塊化多電平換流器，所述第二模塊化多電平換流器的額定電壓等級與海上直流輸電系統的額定電壓等級匹配，所述第二模塊化多電平換流器的直流側與所述直流海纜的第二端連接，在所述海上風電場處于啟動階段時，所述第二模塊化多電平換流器的電壓等級與第一模塊化多電平換流器的額定電壓等級匹配。

在其中一個實施例中，所述海上換流站還包括整流單元，所述整流單元的交流側與所述海上風電場連接，所述整流單元的直流側與所述直流海纜的第一端連接，用于在所述海上風電場處于啟動完成階段時，向所述陸上換流站輸送所述海上風電場產生的能量。

在其中一個實施例中，所述整流單元包括二極管整流器，所述二極管整流器的交流側與所述海上風電場連接，所述二極管整流器的直流側與所述直流海纜的第一端連接，用于在所述海上風電場處于啟動完成階段時，向所述陸上換流站輸送所述海上風電場產生的能量。

在其中一個實施例中，所述第二模塊化多電平換流器為由半橋子模塊和全橋子模塊組成的混合型模塊化多電平換流器，所述第二模塊化多電平換流器的全橋子模塊的數量由所述第一模塊化多電平換流器的額定電壓等級確定。

在其中一個實施例中，所述第二模塊化多電平換流器的全橋子模塊的數量由所述第一模塊化多電平換流器的額定電壓等級與所述海上直流輸電系統的額定電壓等級的比例以及第二模塊化多電平換流器的子模塊的總數確定。

在其中一個實施例中，所述第一模塊化多電平換流器的額定電壓等級與所述海上直流輸電系統的額定電壓等級的比例為20％至30％。

在其中一個實施例中，所述海上換流站還包括：開關單元，設置于所述直流海纜的第一端以及所述第一模塊化多電平換流器的直流側之間，用于在所述海上風電場處于啟動階段時，接通所述直流海纜的第一端以及所述第一模塊化多電平換流器的直流側。

在其中一個實施例中，所述第一模塊化多電平換流器為由半橋子模塊組成的模塊化多電平換流器。