[发明专利]一种海上分频电缆输电系统配置方案选取方法

说明书

一种海上分频电缆输电系统配置方案选取方法，属于电力系统规划、柔性输电技术领域。根据海上风电场所要传输的输电容量确定海上分频电缆输电系统的输电电压等级，并设计交交变频站配置参数；根据输电容量及电压等级确定电缆所需的工频载流量，根据工频载流量对海底电缆进行初选；基于最优频率选取方法选取当前系统的最优传输频率，确定了最优输电频率下的分频载流量。若分频载流量小于1.1倍的工频载流量，则确定分频输电系统的输电频率和海底电缆，否则需重新对海底电缆选择。优点在于，解决了不同分频输电系统输送能力与经济性无法最优化提升问题，使得分频电缆输电系统输的电能力与系统经济性上找到平衡，进而得到分频电缆输电系统最优系统配置方案。

技术领域

本发明属于电力系统规划、柔性输电技术领域，具体涉及一种海上分频电缆输电系统配置方案选取方法。

背景技术

海上分频电缆输电系统结构包括：海上风电场、海底电缆、交交变频站及海上变压器等。因此，分频电缆输电系统的配置方案包括电压等级选取、最优输电频率、海底电缆的选取和交交变频站配置参数设计方法。

传统高压交流输电电压等级的选取根据输电线路的长度不同，需要选择的电压等级也不同。一般通过理论计算和经验数据来确定两者最佳的结合点，来最终决定输电线路的输电电压等级、最大输送功率和输送距离。分频输电系统的输电压等级选取原则与传统高压交流输电传输电不同。分频输电系统多以电缆作为传输媒介。工频传输时，由于电缆传输时产生的容性充电功率严重限制了传输容量和传输距离。使用电缆线路工频传输时，传输距离最多为50km。当使用分频技术时，其经济传输距离可达到250km。因此，无法用传统方法选取分频电缆输电系统输电电压等级。

传统的分频输电系统所讨论的输电频率大多为50/3Hz，对于不同的输电系统、输电容量及输电距离，该输电频率均无法使得其输电能力和输电距离最大化的提升。提出分频输电系统最优的传输频率需要结合分频输电的输电容量、输电距离、电压等级等因素，并且通过择恰当的指标对线路工作状态进行约束，研究输电能力与输电频率的关系，进而确定最优输电频率，保证线路安全稳定运行下最大幅度的提升线路输电能力。

分频电缆输电系统使用海底电缆传输电能，海底电缆成本决定了海上风电系统的整体成本。分频输电系统可以提高输电载流量，可以使用横截面较小的海底电缆传输相同的输电容量。因此，分频输电系统电缆的选择决定了分频电缆输电系统的经济性。

交交变频站作为分频输电系统中核心的变频电气设备，其配置参数的设计关系到整个分频输电系统的稳定和经济性。模块化多电平矩阵变换器(modular multilevelmatrix converter,M3C)作为分频输电系统的变频装置，能够快速地控制输入端与输出端的无功功率，因此，采用M3C的柔性低频电缆输电系统不需要额外安装大容量的无功补偿设备，不仅提高了系统运行的可靠性，而且节约了投资。基于此，交交变频站采用模块化多电平矩阵变换器作为分频输电系统的变频装置。

综上，海上分频电缆输电系统是由多个部分组成的综合系统，因此，其系统参数配置决定了的系统输电能力与经济性。

发明内容

本发明目的在于提供一种海上分频电缆输电系统配置方案选取方法，解决了不同分频输电系统输送能力与经济性无法最优化提升问题，使得分频电缆输电系统输的电能力与系统经济性上找到平衡，进而得到分频电缆输电系统最优系统配置方案。

为达到以上目的，本发明提出一种分频输电系统的输电电压等级、输电频率、海底电缆及交交变频站配置参数的选择方法，使得海上分频电缆输电系统配置方案最优化。根据分频电缆输电系统的经济输电距离，当海上风电场在离岸30km-250km之间，即可使用分频输电技术。