[发明专利]一种海上风电升压系统及升压方法

说明书

技术领域

本发明涉及海上风电并网技术领域，具体涉及一种基于分布式升压理论的海上风电升压系统及升压方法。

背景技术

目前，海上风电并网点和方式选择主要考虑输送容量、输送距离、经济性、可靠性、环境友好性等因素，世界范围内海上风电并网主要分为高压交流（HVAC）、高压直流（HVDC）两大类，因此，根据不同的接入系统方式，升压平台一般分交流升压平台和直流换流平台。

当海上风电场的规模相对较小且风场离海岸距离近时，风电机组一般采用交流电缆的输电方式接入陆电网，并考虑加装一定容量的动态无功补偿装置，这类风电场不需设置海上变电站，适用于早期、近海，规模较小的海上风电场。

对于大型的远距离海上风电场，为了提高传输效率，需提高电压等级，通过海上交流升压站，通过将风电机组的功率汇集起来升高电压，再经过海底电缆输送到陆上集控中心，主要取决于风电场的装机规模、离岸距离和岸上公共连接点的电压等级，该方式的主要特点是电力传输系统效率较高。

由于交流电缆充电电流的影响，传输容量和传输距离受到限制，随着海上风场的不断扩大，直流输电的优势越来越明显，可大大减少线损和增加输送容量，国外研究结果表明当海上风电场离岸距离超过40～70 km，容量在400 MW以上时，宜采用直流送出方案，大部分单个海上换流站汇集了相邻同等规模海上风场的功率，集中送出，相对提高了经济性。目前已建成的海上换流站1座，在建6座，均位于德国， 虽然在投产的海上风场中采用换流站的比例不高，仅为1% ，但在在建的工程中，采用换流站的风场高达22%，上升趋势非常明显。随着我国海上风电的大规模开发，有必要对海上风电的并网进行深入研究，提出海上风电并网的解决方案，规范海上风电的并网和接入系统设计，实现海上风电的可持续发展。

结合国内外海上风电场交、直流并网方式研究现状以及海上风电场并网现状统计情况，在对海上风电场交直流送出方案经济比较的基础上，根据文献总结出海上风电场并网接入基本原则：

(1) 220kV交流和柔性直流的等价距离随着海上风电场规模的增大而减小，即海上风电场规模越大，其等价距离越小。

(2)对于建设规模为400MW以下海上风电场，理论上当离岸距离在100 km以下时采用交流方案较优。结合目前国内外海上风电场建设实际情况，离岸距离在70 km以内的海上风电场推荐采用交流方案；超过70 km的，在实际工程中应考虑电网条件、风电场建设规模、建设条件、工程造价、电缆选型、运行维护等因素具体分析。

(3) 对于建设规模超过600MW的海上风电场，当离岸距离在50 km 以上时，采用直流方案送出可能较优。

(4)交直流方案的确定与海上风电场建设规模、风电场离岸距离、设备造价等有直接关系，实际工程中应结合实际情况进行优选比较。

如图1并结合图2所示，根据上述原则可以看出，近海海上风电一般采取交流方案，而在工程的实际应用中，又一般选择两级升压模式。即风力发电机经低压变压器升压后，再经过高压变压器升压，然后再通过海底电缆传输到陆上变电站。

发明内容

本发明提供一种海上风电升压系统及升压方法，减少海上风电系统在输送过程中的能量损耗，提高海上风电系统经济性；减少海上变电站中变压器数量，降低定期检修及维修的时间成本与人力成本；减少海底电缆的敷设数量与海上变电站占地面积，实现海上风电系统环境友好型与经济性的结合。

为实现上述目的，本发明提供一种海上风电升压系统，其特点是，该系统包含：

海上风电场，其包含若干海上风电机；

第一变压器，其电路连接海上风电机的输出端，对海上风电机的出口电压升压；

海上升压站，其电路连接第一变压器输出端，对第一变压器的输出升压至220V；

陆上变电站，其电路连接海上升压站的输出端。

上述海上风电场包含若干台海上风电机；每台海上风电机对应连接有一个第一变压器。

上述海上风电场包含若干台海上风电机，若干台海上风电机分为若干组海上分电机组，每组海上分电机组连接同一个第一变压器。

上述海上升压站与陆上变电站之间通过海底电缆电路连接。

上述海上风电机为双馈风机。

一种海上风电升压方法，其特点是，该方法包含：

海上风电场的出口电压通过第一变压器升压后输出至海上升压站；

海上升压站将电能升压至220V，通过海底电缆输出至陆上变电站。