[發明專利]一種海上風電中壓直流匯集和分布式串聯直流輸電系統

在審

• 申請號: 202211616160.X
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN116014785A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 孫長平;屈魯;尹立坤;曾嶸;賈娜;余占清;郭明珠;趙彪;周興達;崔健;唐博進
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司;清華大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/16;H02J3/14;H02J3/46
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 王沖

本發明公開了一種海上風電中壓直流匯集和分布式串聯直流輸電系統。包括：多個風電串聯升壓機組，用于產生第一電壓的直流電；第一電壓的直流電匯集到中壓匯集母線上；風電串聯升壓機組包括串聯的多個換流升壓風機，多個換流升壓風機通過串聯升壓，將串聯出線上的電壓升高至第一電壓；每個換流升壓風機包括發電風機和直流變換器，直流變換器用于將發電風機產生的交流電變換為直流，并升高電壓。能夠使得風場內的電纜損耗減少，實現更大傳輸容量、更省材料，解決了風場內部無功電壓問題，省去工頻變壓器及多余的變電環節，降低了海上平臺的載荷，有助控制優化MMC和海上大型設備的體積和成本，無需新建海上集中式換流平臺，大幅降低海上建設難度。

技術領域

本發明涉及直流輸電技術領域，特別涉及一種海上風電中壓直流匯集和分布式串聯直流輸電系統。

背景技術

海上風電已經成為了我國能源結構轉型的重要戰略支撐。為了獲取更多的風能，海上風電正向遠海和更大容量發展。相比于高壓交流，直流在遠距離輸電場景下的成本更低，且沒有電容充放電造成的無功功率問題。模塊化多電平換流器(MMC)具有模塊化設計、電平數目多、諧波特性好、可以自換相等優勢，已經在國內外多個海上風電柔性直流工程中得到了應用。然而，現有海上風電柔直工程主要采用集中式換流，即利用單一的大容量MMC完成整流。但是，大容量集中式MMC的體積過于龐大，在海上的建設難度極高。

發明內容

為了解決上述問題，發明人做出本發明，通過具體實施方式，提供一種海上風電中壓直流匯集和分布式串聯直流輸電系統。

本發明實施例提供一種海上風電中壓直流匯集和分布式串聯直流輸電系統，包括：

多個風電串聯升壓機組，用于產生第一電壓的直流電；每個所述風電串聯升壓機組與中壓主母線連接，中壓直流電纜分別與中壓匯集母線和中壓主母線連接；

所述風電串聯升壓機組包括串聯的多個換流升壓風機，多個換流升壓風機通過串聯升壓，將換流升壓風機串聯出線上的電壓升高至所述第一電壓；

每個所述換流升壓風機包括發電風機和直流變換器，所述直流變換器用于將發電風機產生的交流電變換為直流，并升高電壓。

在一些具體的實施例中，所述風電串聯升壓機組，還包括：

中壓直流斷路器，所述中壓直流斷路器接在所述換流升壓風機串聯出線上；

第二電壓直流開關柜，分別與所述換流升壓風機串聯出線和中壓主母線連接，中壓直流電纜分別與所述中壓匯集母線和中壓主母線連接。

在一些具體的實施例中，所述第二電壓為±120kV。

在一些具體的實施例中，所述直流變換器，包括：

AC-DC換流器，用于將發電風機產生的交流電變換為直流電，并升高直流電的電壓；

DC-DC換流器，用于升高所述AC-DC換流器輸出的直流電的電壓。

在一些具體的實施例中，所述發電風機產生690V交流電，所述AC-DC換流器將發電風機產生的690V交流電轉換為1.5kV的直流電，所述DC-DC換流器將所述AC-DC換流器產生的直流電電壓轉換到±6kV。

在一些具體的實施例中，所述海上風電中壓直流匯集和分布式串聯直流輸電系統，還包括：

海上升壓站和岸上換流站；

所述海上升壓站與中壓匯集母線連接，通過直流變壓器將第一電壓的直流電升高到第二電壓并輸出；

所述多個海上升壓站串聯，將第二電壓的直流電升高到第三電壓，并輸送到岸上換流站。

在一些具體的實施例中，所述第三電壓為±360kV。

在一些具體的實施例中，所述岸上換流站，包括：