[发明专利]一种将风电场和常规电厂联合并网的多端直流输电系统

说明书

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，具体涉及风力发电经大规模远距离直流输电并网的应用技术。

背景技术

按照国家风电发展规划，哈密、酒泉、河北、吉林、江苏沿海、蒙东、蒙西七个千万千瓦风电基地将于2020年建成，规划到2015年建成5808万千瓦，2020年建成9017万千瓦，占全国风电总装机容量78％左右。

由于风电总装机容量庞大，各基地均被冠以“陆上三峡”称号。但与总装机容量不匹配的是，大部分风电基地位于我国西北地区，本地交流电网用电负荷低，自身消纳能力弱，风能资源与负荷中心呈逆向分布，决定了大部分风力发电需要经过大规模远距离输电使其在中东部负荷中心进行消纳。特高压直流输电是实现大规模远距离输电的一种通用技术。

风电场装机容量较小时，风力发电一般通过交流并网方式直接接入本地交流电网。当风电场装机容量达到数千万千瓦时，由于风电场一般位于偏远地区，本地交流电网网架薄弱，风电场经交流并网会给本地交流电网带来稳定性问题，本地交流电网发生的扰动等也会影响风电场的稳定运行。

风力发电具有较强的波动性，而中东部负荷中心不可能接受波动的电力，为此，风力发电需要与火力发电，水力发电，抽水蓄能，储能电厂等联合从而为中东部负荷中心提供平稳的电量。

肖创英等人的“甘肃酒泉风电功率调节方式的研究”(中国电机工程学报，2010，30(10)，1～7)提及了一种在甘肃酒泉地区配套建设火电机组，通过特高压直流线路将风力发电与火力发电联合输送到中东部负荷中心的方案。其中配套火电机组的装机容量为风力发电装机容量的1.6～2.0倍。

陈霞等人的“基于多端直流输电的风电并网技术”(电工技术学报，2011，26(7))提出了一种利用四端直流输电系统将两个跨区域的风电场输送到两个负荷中心的方案。具体系统为：建立两个整流站，整流站1和整流站2，两个逆变站，逆变站1和逆变站2；整流站1和逆变站1，整流站1和整流站2，整流站2和逆变站2的直流母线分别通过一条直流输电线联接在一起；两个跨区域的风电场分别接入至整流站1和整流站2的交流母线上，整流站1和整流站2同时分别与各自的本地交流电网联接。

US2010091527提供了一种利用电压源型换流器从传统两端直流输电中分接负荷的方案。该方案在传统两端直流输电沿线上建立一个电压源型环流器，利用电压源型换流器从直流输电线路上分接负荷。

上述肖创英等人的方案由于需要配套建设1.6～2倍风电装机容量的火电机组，其节能减排效果不容乐观，是与发展风电所要达到的节能减排目标相背离的，同时该方案要求风电场附近具有建设大型火电机组的地理条件，而大部分陆上风电场位于缺水的偏远地区，并不适合建设火电机组。陈霞等人的方案仍需要本地交流电网平抑风电功率波动，本质上与风力发电经本地交流电网没有区别，风电场经交流并网会给本地电网带来稳定性问题，本地电网发生的扰动等也会影响风电场的稳定运行。US2010091527中的方案用于传输风力发电时，要求电压源型换流器的耐压等级与传统两端直流输电线的电压等级相匹配，目前尚无达到此电压等级的电压源型换流器技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是在无需本地交流电网平抑风电功率波动的前提下，风电场为负荷中心提供大容量的平稳电能。

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种将风电场和常规电厂联合并网的多端直流输电系统，该输电系统中风电场直接联接至整流站，无需本地交流电网平抑风电功率波动，与风电场联合的常规发电厂地理位置无限制，可以是远离风电场的已有常规电厂或在合适的位置新建的常规电厂。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

一种将风电场和常规电厂联合并网的多端直流输电系统，包括两个整流站，一个逆变站，其特征在于，所述风电场联接至其中的第一整流站的交流母线侧，所述常规电厂联接至其中的第二整流站的交流母线侧，所述逆变站联接至负荷中心，且所述两个整流站和逆变站对应的直流母线通过直流输电线路联接在一起，即构成多端直流输电系统

两整流站和逆变站都采用技术成熟的电流源型换流技术，其额定电压可达±800kV，额定功率可达6400MW，适合实现风力发电和常规电力的远距离输送。

进一步地，可以采用多种方案为整流站1提供交流换相电压，包括采用静止同步补偿器给第一整流站提供交流换相电压，采用同步调相机给第一整流站提供交流换相电压，或采用风电场附近的本地交流电网给第一整流站提供交流换相电压。